PEMFC，即質(zhì)子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell)，是一種基于氫氣和氧氣反應(yīng)的電化學(xué)能轉(zhuǎn)化裝置，屬于低溫燃料電池范疇，其工作溫度通常在60-90°C之間。PEMFC通過電化學(xué)反應(yīng)直接將儲存在燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，具有高效、環(huán)保和可持續(xù)的特點，被譽為未來能源領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。
質(zhì)子交換膜(PEM)作為PEMFC的核心組件，其孔徑分布和孔隙結(jié)構(gòu)直接影響燃料的傳輸效率、質(zhì)子傳導(dǎo)性和電池的整體性能。因此，準(zhǔn)確評價質(zhì)子交換膜在不同溫度條件下的孔徑特性，對于優(yōu)化PEMFC的性能、延長使用壽命和推動技術(shù)進(jìn)步至關(guān)重要。
質(zhì)子交換膜燃料電池在工作過程中，會經(jīng)歷從低溫啟動到高溫運行的溫度變化過程。溫度的變化不僅影響質(zhì)子交換膜的機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性，還會影響孔隙結(jié)構(gòu)中的水分分布和傳輸特性，進(jìn)而影響電池的質(zhì)子傳導(dǎo)效率和輸出功率。因此，對質(zhì)子交換膜在不同溫度條件下的孔徑進(jìn)行評價，對于了解其在不同工作環(huán)境下的性能變化、優(yōu)化電池設(shè)計和提高電池性能具有重要意義。
低場核磁技術(shù)在高低溫質(zhì)子交換膜孔徑評價中的應(yīng)用
低場核磁技術(shù)作為一種快速、無損、準(zhǔn)確的測試方法，在質(zhì)子交換膜孔徑評價中展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。測試原理就是水作為探針，核磁能夠捕捉水中的氫質(zhì)子的信號。孔徑越大，對水的束縛越小，信號衰減越慢；孔徑越小，對水的束縛越大，信號衰減越快，通過核磁信號能夠判斷質(zhì)子交換膜的孔徑。
快速無損檢測：低場核磁技術(shù)可以在不破壞質(zhì)子交換膜樣品的前提下，快速獲取其孔徑分布信息。這避免了傳統(tǒng)測試方法對樣品的破壞，保證了測試的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。
溫度可控測試：結(jié)合原位變溫低場核磁系統(tǒng)，可以對質(zhì)子交換膜進(jìn)行程序控溫(高低溫)，并進(jìn)行原位檢測。這可以研究不同溫度下質(zhì)子交換膜的孔徑變化特性，為優(yōu)化電池設(shè)計和提高電池性能提供重要依據(jù)。
