全氟磺酸质子交换膜力学耐久性测量及分析

李永哲; 王静静; 丁涵; 王凯; 史翔; 王丽; 邹业成; 刘训道

doi:10.3969/j.issn.1000-1158.2025.06.03

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计量学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (6) : 795-801. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2025.06.03

电磁学计量

全氟磺酸质子交换膜力学耐久性测量及分析

李永哲 ¹ ,
王静静 ¹ ,
丁涵 ² ,
王凯 ¹ ,
史翔 ¹ ,
王丽 ¹ ,
邹业成 ¹ ,
刘训道 ³

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Analysis and Characterization of Mechanical Durability of Perfluorosulfonic Acid Proton Exchange Membrane

LI Yongzhe ¹ ,
WANG Jingjing ¹ ,
DING Han ² ,
WANG Kai ¹ ,
SHI Xiang ¹ ,
WANG Li ¹ ,
ZOU Yecheng ¹ ,
LIU Xundao ³

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摘要

全氟磺酸质子交换膜（PFSA-PEM）的力学耐久性对于质子交换膜燃料电池（PEMFC）性能、寿命以及服役的可靠性起着重要作用。采用干湿循环的方法对均质型和增强型质子膜的力学耐久性进行了测试，并对耐久性衰减机理及其影响因素进行了分析，验证了增强材料在PFSA-PEM力学性能、尺寸变化率以及耐久性等方面的影响机制。结果表明：该方法能有效定量表征PFSA-PEM力学强度及弹性模量，并利用热成像给出质子膜局部失效点的空间位置信息，为进一步优化制造工艺参数、提高质子膜的力学性能及耐久性提供了有力依据。

Abstract

The mechanical durability of perfluorosulfonic acid proton exchange membrane （PFSA-PEM） plays an important role in the performance， life and service reliability of proton exchange membrane fuel cell （PEMFC）. The mechanical durability of homogeneous and enhanced PFSA-PEM was carried out by dry-wet cycle method， and the attenuation mechanism and influencing factors were analyze. The mechanism of enhanced material on mechanical properties， dimensional change rate and durability of PFSA-PEM was verified. The results show that the method can effectively characterize the tensile strength and elastic modulus of PFSA-PEM and give the spatial location information of the local failure point from the thermal imaging， thus， provide a strong basis for further optimizing the manufacturing process parameters and improving the mechanical durability of PFSA-PEM.

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李永哲, 王静静, 丁涵, 等. 全氟磺酸质子交换膜力学耐久性测量及分析[J]. 计量学报. 2025, 46(6): 795-801 https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2025.06.03

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中图分类号： TB971

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