CN117517416A - 电解质树脂的加速耐久测试方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电解质树脂的加速耐久测试方法、装置、设备及存储介质。该加速耐久测试方法，包括：使用芬顿试剂浸泡电解质树脂膜；使用去离子水冲洗该电解质树脂膜，并烘干该电解质树脂膜；溶解烘干后的电解质树脂膜，并与催化剂配制成催化剂浆料；将该催化剂浆料涂布成催化层，制作出膜电极；测试该膜电极的化学性能。本申请的技术方案通过使用芬顿试剂浸泡电解质树脂膜，对快速老化后的电解质树脂进行膜电极测试，通过分析老化后的电解质树脂与未老化的电解质树脂的化学性能差异，实现在短时间内评价电解质树脂的耐久特性。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池领域，尤其涉及一种电解质树脂的加速耐久测试方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
质子交换膜燃料电池是一种直接将原料中的化学能转变为电能的发电装置，其能量转换效率高且绿色环保，被认为最有应用前景的电力能源之一。质子交换膜燃料电池一般通过极板和膜电极堆叠形成，膜电极作为燃料电池的核心部件，也是影响燃料电池寿命的主要部件。催化层作为膜电极的核心部件，催化剂与电解质树脂构成的微观结构会极大的影响膜电极的性能及寿命。催化剂的加速耐久测试已日渐成熟，但对于电解质树脂的加速耐久评价研究相对较少。传统测试电解质树脂的耐久特性，通常将电解质树脂与催化剂及溶剂配制成浆料，接着涂布催化层，再制作膜电极对膜电极进行耐久测试。传统的测试方案对膜电极进行测试的时间极长，导致测试成本非常高。如何缩短测试时间就成为了业界亟待解决的课题。
发明内容
本发明提供一种电解质树脂的加速耐久测试方法、装置、设备及存储介质，用以对电解质树脂进行加速耐久测试，在短时间内可快速评价电解质树脂的耐久特性。
根据本发明的第一方面，提供一种电解质树脂的加速耐久测试方法，该加速耐久测试方法包括：
用芬顿试剂浸泡电解质树脂膜；
使用去离子水冲洗所述电解质树脂膜，并烘干所述电解质树脂膜；
溶解烘干后的电解质树脂膜，并与催化剂配制成催化剂浆料；
将所述催化剂浆料涂布成催化层，制作出膜电极；
测试所述膜电极的化学性能，得到所述电解质树脂的耐久特性。
在一个实施例中，所述使用芬顿试剂浸泡电解质树脂膜之前，包括：
将电解质树脂溶液进行涂覆，并烘干成电解质树脂膜。
在一个实施例中，还包括：
所述电解质树脂为全氟磺酸树脂。
在一个实施例中，还包括：
所述芬顿试剂为30%双氧水配制的含Fe离子的百万分比浓度为20的试剂。
在一个实施例中，所述使用芬顿试剂浸泡电解质树脂膜，包括：
使用预设温度的芬顿试剂浸泡电解质树脂膜达到预设时长，其中，预设温度的范围为60到100摄氏度，预设时长的范围为1到48小时。
在一个实施例中，所述测试所述膜电极的化学性能，得到所述电解质树脂的耐久特性，包括：
测试未使用芬顿试剂浸泡电解质树脂膜制备出膜电极的第一化学性能和使用芬顿试剂浸泡电解质树脂膜制备出膜电极的第二化学性能；
对比第一化学性能和第二化学性能，分析膜电极的性能衰减；
根据所述膜电极的性能衰减，分析所述电解质树脂的耐久特性。
根据本发明的第二方面，提供一种电解质树脂的加速耐久测试装置，包括：
浸泡模块，用于使用芬顿试剂浸泡电解质树脂膜；
冲洗模块，用于使用去离子水冲洗所述电解质树脂膜，并烘干所述电解质树脂膜；
配制模块，用于溶解烘干后的电解质树脂膜，并与催化剂配制成催化剂浆料；
涂布模块，用于将所述催化剂浆料涂布成催化层，制作出膜电极；
测试模块，用于测试所述膜电极的化学性能，从而得到所述电解质树脂的耐久特性。
根据本发明的第三方面，提供一种电子设备，电子设备包括：处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；
处理器执行计算机程序指令时实现上述的任一种电解质树脂的加速耐久测试方法。
根据本发明的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，计算机程序指令被处理器执行时实现上述的任一种电解质树脂的加速耐久测试方法。
综上所述，本发明提供一种电解质树脂的加速耐久测试方法及装置，该方法包括：使用芬顿试剂浸泡电解质树脂膜；使用去离子水冲洗所述电解质树脂膜，并烘干所述电解质树脂膜；溶解烘干后的电解质树脂膜，并与催化剂配制成催化剂浆料；将所述催化剂浆料涂布成催化层，制作出膜电极；测试所述膜电极的化学性能。本申请的技术方案通过使用芬顿试剂浸泡电解质树脂膜，模拟电解质树脂在燃料电池中的化学衰减失效机理，对老化后的电解质树脂进行膜电极测试，通过分析加速耐久后的电解质树脂与未耐久的电解质树脂的化学性能衰减，实现在短时间内评价电解质树脂的耐久特性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。
图1为本发明的实施例提供的一种电解质树脂的加速耐久测试方法的流程图；
图2为本发明的实施例提供的另一种电解质树脂的加速耐久测试方法的流程图；
图3为本发明的实施例提供的一种电解质树脂的加速耐久测试方法的步骤S11的流程图；
图4为本发明的实施例提供的一种电解质树脂的加速耐久测试方法的步骤S15的流程图；
图5为本发明的实施例提供的一种电解质树脂的加速耐久测试装置的结构图；
图6为本发明的实施例提供的一种电子设备的结构图。
具体实施方式
下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本申请进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本申请，而不是限定本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请更好的理解。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
如图1所示，本发明提供了一种电解质树脂的加速耐久测试方法，该加速耐久测试方法包括：
在步骤S11中，使用芬顿试剂浸泡电解质树脂膜；
在步骤S12中，使用去离子水冲洗该电解质树脂膜，并烘干该电解质树脂膜；
在步骤S13中，溶解烘干后的电解质树脂膜，并与催化剂配制成催化剂浆料；
在步骤S14中，将该催化剂浆料涂布成催化层，制作出膜电极；
在步骤S15中，测试该膜电极的化学性能，得到该电解质树脂的耐久特性。
在一个实施例中，配置芬顿试剂，其构成为30%双氧水配制的含Fe离子的百万分比浓度为20的试剂。芬顿试剂具有强氧化性，可极快的老化电解质树脂膜，芬顿试剂中的过氧化氢和亚铁离子可组成的具有强氧化性的体系。使用芬顿试剂对电解质树脂膜浸泡，其原理是模拟电解质树脂在燃料电池中的化学衰减失效机理，加速电解质树脂的老化速度，其中，电解质树脂为全氟磺酸树脂。使用去离子水冲洗该电解质树脂膜，并烘干该电解质树脂膜。溶解烘干后的电解质树脂膜，将电解质树脂膜配制成溶液，该溶液再与催化剂配制成催化剂浆料，涂布催化层，制作出膜电极。测试该膜电极的化学性能，得到该电解质树脂的耐久特性。
在一个较佳的实施例中，使用去离子水冲洗该电解质树脂膜的次数在5次以上。在5次以上的冲洗后就可达到充分冲洗的效果，接着烘干该电解质树脂膜。使用预设的溶剂来溶解该烘干后的电解质树脂膜，该预设的溶剂是由水、乙醇和正丙醇这三者搅拌均匀后的溶剂。将电解质树脂膜充分的溶解在预设的溶剂中，再与催化剂配制成催化剂浆料，涂布成催化层，制作出膜电极。
本实施例中的技术方案通过使用芬顿试剂浸泡电解质树脂膜，模拟电解质树脂在燃料电池中的化学衰减失效机理，可实现对电解质树脂的加速老化。在膜电极中测试加速老化后的电解质树脂的化学性能衰减的情况，实现在短时间内快速评测电解质树脂的耐久特性。
在一个实施例中，如图2所示，在步骤S11之前，还包括如下步骤S21：
在步骤S21中，将电解质树脂溶液进行涂覆，并烘干成电解质树脂膜。
在一个实施例中，为了后续的操作中方便在芬顿试剂中浸泡和使用去离子水冲洗，故需将电解质树脂制作成电解质树脂膜。具体的方式为将电解质树脂溶液进行涂覆，并烘干成电解质树脂膜。
在一个实施例中，如图3所示，步骤S11包括如下步骤S31：
在步骤S31中，使用预设温度的芬顿试剂浸泡电解质树脂膜达到预设时长，其中，预设温度的范围为60到100摄氏度，预设时长的范围为1到48小时。
在一个实施例中，在较佳的实施例中，经过多次实验验证，预设温度的范围为60到100摄氏度和预设时长的范围为1到48小时的实验效果显著。合适的温度可大大加快老化的过程，浸泡合理的时长可以保证浸泡的效果足够的同时也不必浪费过多的等待时间。故使用60到100摄氏度的芬顿试剂浸泡电解质树脂膜达到1到48小时。
在一个实施例中，如图4所示，步骤S15包括如下步骤S41-S43：
在步骤S41中，测试未使用芬顿试剂浸泡的电解质树脂膜制备出膜电极的第一化学性能和使用芬顿试剂浸泡的电解质树脂膜制备出膜电极的第二化学性能；
在步骤S42中，对比第一化学性能和第二化学性能，分析膜电极的性能衰减；
在步骤S43中，根据该膜电极的性能衰减，分析该电解质树脂的耐久特性。
在一个实施例中，使用上述实施例中的技术方案可以得到使用芬顿试剂浸泡的电解质树脂膜制备出膜电极，该膜电极就是经过老化后的膜电极。未使用芬顿试剂浸泡的电解质树脂膜制备出膜电极也就是新的膜电极。通过测试未使用芬顿试剂浸泡的电解质树脂膜制备出膜电极的第一化学性能和使用芬顿试剂浸泡的电解质树脂膜制备出膜电极的第二化学性能，通过对比第一化学性能和第二化学性能，可得到出老化后的膜电极相对于新的膜电极的性能衰减，根据该性能衰减的具体情况，就可分析得到电解质树脂的耐久特性。
在一个实施例中，图5是根据一示例性实施例示出的一种电解质树脂的加速耐久测试装置框图。如图5示，该加速耐久测试装置包括浸泡模块51、冲洗模块52、配制模块53、涂布模块54和测试模块55。
该浸泡模块51，用于使用芬顿试剂浸泡电解质树脂膜；
该冲洗模块52，用于使用去离子水冲洗该电解质树脂膜，并烘干该电解质树脂膜；
该配制模块53，用于溶解烘干后的电解质树脂膜，并与催化剂配制成催化剂浆料；
该涂布模块54，用于将该催化剂浆料涂布成催化层，制作出膜电极；
该测试模块55，用于测试该膜电极的化学性能，从而得到该电解质树脂的耐久特性。
该一种电解质树脂的加速耐久测试装置框图所包含的该浸泡模块51、该冲洗模块52、该配制模块53、该涂布模块54和该测试模块55被控制执行上述任一实施例中所阐述的电解质树脂的加速耐久测试方法。
如图6所示，本发明提供了一种电子设备600，电子设备包括：处理器601以及存储有计算机程序指令的存储器602；
处理器601执行计算机程序指令时使用芬顿试剂浸泡电解质树脂膜；使用去离子水冲洗该电解质树脂膜，并烘干该电解质树脂膜；溶解烘干后的电解质树脂膜，并与催化剂配制成催化剂浆料；将该催化剂浆料涂布成催化层，制作出膜电极；测试该膜电极的化学性能，得到该电解质树脂的耐久特性。
本发明提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，计算机程序指令被处理器执行时使用芬顿试剂浸泡电解质树脂膜；使用去离子水冲洗该电解质树脂膜，并烘干该电解质树脂膜；溶解烘干后的电解质树脂膜，并与催化剂配制成催化剂浆料；将该催化剂浆料涂布成催化层，制作出膜电极；测试该膜电极的化学性能，得到该电解质树脂的耐久特性。
应理解，本文中前述关于本发明的方法所描述的具体特征、操作和细节也可类似地应用于本发明的装置和系统，或者，反之亦然。另外，上文描述的本发明的方法的每个步骤可由本发明的装置或系统的相应部件或单元执行。
应理解，本发明的装置的各个模块/单元可全部或部分地通过软件、硬件、固件或其组合来实现。各模块/单元各自可以硬件或固件形式内嵌于计算机设备的处理器中或独立于处理器，也可以软件形式存储于计算机设备的存储器中以供处理器调用来执行各模块/单元的操作。各模块/单元各自可以实现为独立的部件或模块，或者两个或更多个模块/单元可实现为单个部件或模块。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，其包括存储器和处理器，存储器上存储有可由处理器执行的计算机指令，计算机指令在由处理器执行时指示处理器执行本发明的实施例的方法的各步骤。该计算机设备可以广义地为服务器、终端，或任何其他具有必要的计算和/或处理能力的电子设备。在一个实施例中，该计算机设备可包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、通信接口等。该计算机设备的处理器可用于提供必要的计算、处理和/或控制能力。该计算机设备的存储器可包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质中或上可存储有操作系统、计算机程序等。该内存储器可为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口和通信接口可用于与外部的设备通过网络连接和通信。该计算机程序被处理器执行时执行本发明的方法的步骤。
本发明可以实现为一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序在由处理器执行时导致本发明实施例的方法的步骤被执行。在一个实施例中，计算机程序被分布在网络耦合的多个计算机设备或处理器上，以使得计算机程序由一个或多个计算机设备或处理器以分布式方式存储、访问和执行。单个方法步骤/操作，或者两个或更多个方法步骤/操作，可以由单个计算机设备或处理器或由两个或更多个计算机设备或处理器执行。一个或多个方法步骤/操作可以由一个或多个计算机设备或处理器执行，并且一个或多个其他方法步骤/操作可以由一个或多个其他计算机设备或处理器执行。一个或多个计算机设备或处理器可以执行单个方法步骤/操作，或执行两个或更多个方法步骤/操作。
本领域普通技术人员可以理解，本发明的方法步骤可以通过计算机程序来指示相关的硬件如计算机设备或处理器完成，计算机程序可存储于非暂时性计算机可读存储介质中，该计算机程序被执行时导致本发明的步骤被执行。根据情况，本文中对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器的示例包括只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、电可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）、闪存、磁带、软盘、磁光数据存储装置、光学数据存储装置、硬盘、固态盘等。易失性存储器的示例包括随机存取存储器（RAM）、外部高速缓冲存储器等。
以上描述的各技术特征可以任意地组合。尽管未对这些技术特征的所有可能组合进行描述，但这些技术特征的任何组合都应当被认为由本说明书涵盖，只要这样的组合不存在矛盾。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种电解质树脂的加速耐久测试方法，其特征在于，包括：
使用芬顿试剂浸泡电解质树脂膜；
使用去离子水冲洗所述电解质树脂膜，并烘干所述电解质树脂膜；
溶解烘干后的电解质树脂膜，并与催化剂配制成催化剂浆料；
将所述催化剂浆料涂布成催化层，制作出膜电极；
测试所述膜电极的化学性能，得到所述电解质树脂的耐久特性。
2.如权利要求1所述的加速耐久测试方法，其特征在于，所述使用芬顿试剂浸泡电解质树脂膜之前，包括：
将电解质树脂溶液进行涂覆，并烘干成电解质树脂膜。
3.如权利要求1所述的加速耐久测试方法，其特征在于，还包括：
所述电解质树脂为全氟磺酸树脂。
4.如权利要求1所述的加速耐久测试方法，其特征在于，还包括：
所述芬顿试剂为30%双氧水配制的含Fe离子的百万分比浓度为20的试剂。
5.如权利要求1所述的加速耐久测试方法，其特征在于，所述使用芬顿试剂浸泡电解质树脂膜，包括：
使用预设温度的芬顿试剂浸泡电解质树脂膜达到预设时长，其中，预设温度的范围为60到100摄氏度，预设时长的范围为1到48小时。
6.如权利要求1所述的加速耐久测试方法，其特征在于，所述测试所述膜电极的化学性能，得到所述电解质树脂的耐久特性，包括：
测试未使用芬顿试剂浸泡电解质树脂膜制备出膜电极的第一化学性能和使用芬顿试剂浸泡电解质树脂膜制备出膜电极的第二化学性能；
对比第一化学性能和第二化学性能，分析膜电极的性能衰减；
根据所述膜电极的性能衰减，分析所述电解质树脂的耐久特性。
7.一种电解质树脂的加速耐久测试装置，其特征在于，包括：
浸泡模块，用于使用芬顿试剂浸泡电解质树脂膜；
冲洗模块，用于使用去离子水冲洗所述电解质树脂膜，并烘干所述电解质树脂膜；
配制模块，用于溶解烘干后的电解质树脂膜，并与催化剂配制成催化剂浆料；
涂布模块，用于将所述催化剂浆料涂布成催化层，制作出膜电极；
测试模块，用于测试所述膜电极的化学性能，从而得到所述电解质树脂的耐久特性。
8.如权利要求7所述的电解质树脂的加速耐久测试装置，其特征在于：所述浸泡模块、所述冲洗模块、所述配制模块、所述涂布模块和所述测试模块被控制执行权利要求1-6任一项所述的电解质树脂的加速耐久测试方法。
9.一种计算设备，其特征在于，包括：
通信接口，处理器，存储器；
其中，所述存储器用于存储程序指令，所述程序指令当被所述处理器执行时使得所述计算设备实现权利要求1至6任一所述的加速耐久测试方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序指令，其特征在于，所述程序指令当被计算机执行时使得所述计算机实现权利要求1至6任一所述的加速耐久测试方法。
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