CN109900611A - 一种测量气体透过性的多孔材料夹具 - Google Patents

Abstract

一种测量气体透过性的多孔材料夹具，包括上模和下模，于下模凹槽内从下向上依次放置有第一环形密封垫片、待测气体透过性的多孔材料、第二环形密封垫片。上模外壁面上的环形密封圈阻止了气体由多孔材料径向的渗漏，提高测试准确性。气体透过面积调节板使得该夹具可以方便地调节气体透过面积，从而提高了气体透过性的测量范围。

Description

一种测量气体透过性的多孔材料夹具

技术领域：

本发明涉及一种测量气体透过性的多孔材料夹具

背景技术：

多孔气体扩散电极在燃料电池、金属空气电池中应用广泛。多孔电极在工作时既要允许气体(如氧气、氢气等)透过，又要阻止电解液渗漏。多孔材料的气体扩散系数是反映材料气体透过性的重要参数。

现有气体扩散系数测试夹具对针对膜材料设计，仅将片状材料的上下两个表面进行密封，当测试多孔电极的气体扩散系数时，由于电极厚度较大(最大可达1-2mm)，采用传统的多孔材料夹具时气体可从电极径向渗漏，造成测试结果偏差。

此外，由于不同多孔材料的气体扩散系数差异较大，依靠测试仪器量程的调节有限。可通过调节气体透过面积的方法使得同一测试仪器覆盖较大的气体扩散系数范围，而在多孔材料夹具设计时应考虑可以方便地调节气体透过的有效面积。

发明内容

为了准确测量多孔材料，尤其是较厚的多孔材料的气体扩散系数，本发明专利提出一种适应于不同厚度多孔材料的夹具，且可灵活调节气体透过的有效面积。

本发明通过以下技术方案解决上述问题，具体如下：

一种测量气体透过性的多孔材料夹具，包括上模和下模，

上模为一上下二端开口的筒体，于筒体下部外壁面上沿横向方向设有环形凹槽，环形凹槽内设有环形密封圈；

下模为一柱体，于柱体的上端面设有凹槽，于凹槽底部开设有通孔；

于凹槽内从下向上依次放置有第一环形密封垫片、待测气体透过性的多孔材料、第二环形密封垫片，且通孔处于第一环形密封垫片所围绕的中空区域内；筒体下部置于凹槽内，且筒体下端面与第二环形密封垫片相抵接，且筒体下端开口处于第二环形密封垫片所围绕的中空区域内；环形密封圈与凹槽侧壁面密封贴接；

于上模上施加向下模方向的推力，可使筒体下端面与第二环形密封垫片之间、第二环形密封垫片与多孔材料之间、多孔材料与第一环形密封垫片之间、以及第一环形密封垫片与通孔外侧的凹槽底部之间密封。

所述多孔材料夹具还包括1组以上的气体透过面积调节板；每组气体透过面积调节板由第一调节板和第二调节板构成，第一调节板和第二调节板均为中部带通孔的平板；

于凹槽内从下向上依次放置有第三环形密封垫片、第一调节板、第一环形密封垫片、待测气体透过性的多孔材料、第二环形密封垫片、第二调节板、第四环形密封垫片，第一调节板的通孔处于第一环形密封垫片所围绕的中空区域内及第三环形密封垫片所围绕的中空区域内；第二调节板的通孔处于第四环形密封垫片所围绕的中空区域内及第二环形密封垫片所围绕的中空区域内。

于所述多孔材料夹具，上模四周边缘处均布有3个以上的通孔，对应的于下模上壁面上开设有3个以上的螺纹孔，3个以上的螺杆分别穿过通孔后与对应的螺纹孔螺合。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面对实施例所需使用的附图作简要的介绍。显然，下面描述中附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为测量气体透过性的多孔材料夹具示意图，包括气体通孔(1)、螺栓(2)、上模(3)、环形密封圈(4)、第二密封垫(5)、多孔材料(6)、第一密封垫(7)、下模(8)。

图2为不同面积的气体透过面积调节板示意图。

图3为使用气体透过面积调节板时的多孔材料夹具示意图，包括气体通孔(1)、螺栓(2)、上模(3)、环形密封圈(4)、第四密封垫(9)、第二调节板(10)、第二密封垫(5)、多孔材料(6)、第一密封垫(7)、第一调节板(11)、第三密封垫(12)、下模(8)。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域的普通技术人员在没有创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例1

如图1所示，将多孔材料裁剪成一定大小后，以第一环形密封垫片、待测气体透过性的多孔材料、第二环形密封垫片顺序由下至上放置于下模凹槽中，将夹具上模放置于下模凹槽内，并使用螺栓固定。夹具第一与第二环形密封垫通孔面积为3.14cm²，将夹具气体通孔连接气路管，通入空气，使用压力调节器调节夹具两端的压力差为0.4kPa，采用质量流量计测量通过夹具的气体流量为470mL/min。

将夹具浸没于水中，并将上模气体管路封闭，向下模气体管路中通入表压为0.1MPa的空气，可以看到夹具上下模之间无气泡冒出，说明该夹具能够有效地阻止气体由多孔材料径向渗漏。

实施例2

如图3所示，以第三环形密封垫片、第一调节板、第一环形密封垫片、待测气体透过性的多孔材料、第二环形密封垫片、第二调节板、第四环形密封垫片顺序由下至上放置于下模凹槽中，将夹具上模放置于下模凹槽内，并使用螺栓固定。夹具第一与第二环形密封垫通孔面积为3.14cm²，第三、第四环形密封垫与第一、第二调节板通孔面积为1.77cm²，将夹具气体通孔连接气路管，通入空气，使用压力调节器调节夹具两端的压力差为0.4kPa，采用质量流量计测量通过夹具的气体流量为264mL/min。说明采用调节板可以方便地调节气体透过面积，扩展气体透过性测量范围。

对比例

将上模下部外壁面上环形凹槽内的环形密封圈取出，此时该结构与常规气体渗透系数测试夹具类似。将多孔材料裁剪成一定大小后，以第一环形密封垫片、待测气体透过性的多孔材料、第二环形密封垫片顺序由下至上放置于下模凹槽中，将夹具上模放置于下模凹槽内，并使用螺栓固定。夹具第一与第二环形密封垫通孔面积为3.14cm²，将夹具气体通孔连接气路管，通入空气，使用压力调节器调节夹具两端的压力差为0.4kPa，采用质量流量计测量通过夹具的气体流量为460mL/min。

将夹具气体通孔连接气路管，并将夹具浸没于水中。将上模气体管路封闭，向下模气体管路中通入表压为0.1MPa的空气，可以看到夹具上下模之间有气泡冒出，说明气体可以由多孔材料径向发生渗漏，从而影响了气体渗透系数的测量准确性。

Claims (3)

1.一种测量气体透过性的多孔材料夹具，其特征在于：包括上模和下模，

上模为一上下二端开口的筒体，于筒体下部外壁面上沿横向方向设有环形凹槽，环形凹槽内设有环形密封圈；

下模为一柱体，于柱体的上端面设有凹槽，于凹槽底部开设有通孔；

于凹槽内从下向上依次放置有第一环形密封垫片、待测气体透过性的多孔材料、第二环形密封垫片，且通孔处于第一环形密封垫片所围绕的中空区域内；筒体下部置于凹槽内，且筒体下端面与第二环形密封垫片相抵接，且筒体下端开口处于第二环形密封垫片所围绕的中空区域内；环形密封圈与凹槽侧壁面密封贴接；

于上模上施加向下模方向的推力，可使筒体下端面与第二环形密封垫片之间、第二环形密封垫片与多孔材料之间、多孔材料与第一环形密封垫片之间、以及第一环形密封垫片与通孔外侧的凹槽底部之间密封。

2.如权利要求1所述多孔材料夹具，其特征在于：还包括1组以上的气体透过面积调节板；每组气体透过面积调节板由第一调节板和第二调节板构成，第一调节板和第二调节板均为中部带通孔的平板；

于凹槽内从下向上依次放置有第三环形密封垫片、第一调节板、第一环形密封垫片、待测气体透过性的多孔材料、第二环形密封垫片、第二调节板、第四环形密封垫片，第一调节板的通孔处于第一环形密封垫片所围绕的中空区域内及第三环形密封垫片所围绕的中空区域内；第二调节板的通孔处于第四环形密封垫片所围绕的中空区域内及第二环形密封垫片所围绕的中空区域内。

3.如权利要求1所述多孔材料夹具，其特征在于：于上模四周边缘处均布有3个以上的通孔，对应的于下模上壁面上开设有3个以上的螺纹孔，3个以上的螺杆分别穿过通孔后与对应的螺纹孔螺合。