《质子交换膜水电解制氢膜电极 测试方法》编制说明.docx
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《质子交换膜水电解制氢膜电极测试方法》团体标准
编制说明
一、任务来源
水电解制氢技术具有绿色环保、生产灵活、纯度高以及副产高价值氧气等特点，将成为未来有效的供氢主体。其中质子交换膜水电解制氢具有占地面积小、清洁无污染、可调范围宽、响应速度快等特点，可以灵活控制，方便调节，是未来电解制氢技术的发展趋势与研究热点。
膜电极是质子交换膜水电解（PEMWE）技术的核心部件，对水电解制氢的性能、效率、寿命和成本起着关键性的作用。一般由质子交换膜（PEM）、阴阳极催化层（CL）和阴阳极气体扩散层（GDL）组成。膜电极被称为电解槽的“心脏”，是直接决定PEM电解槽性能与成本的核心部件。
《质子交换膜水电解制氢膜电极测试方法》标准建立，充分解决了无标准可依、无方法可循的问题，经标准起草组及专家组多次调研论证，根据《团体标准管理规定》《中国中小企业协会团体标准管理办法（试行）》有关规定，特立项本标准。标准项目计划编号为T/CASMESXXX—2024。
起草单位
本标准由中国中小企业协会提出并归口。本标准由中科院青岛生物能源与过程研究所、深圳市氢蓝时代动力科技有限公司、安徽枡水新能源科技有限公司、江苏国富氢能技术装备股份有限公司、湖南七维氢能科技有限公司、西安泰金新能科技股份有限公司、氢辉能源（深圳）有限公司、武汉电弛新能源有限公司、涌氢（深圳）能源科技有限公司、张家港氢云新能源研究院有限公司、深圳航天科技创新研究院、华兴中科标准技术（北京）有限公司参与起草。
三、标准的编制原则
标准起草小组在编制标准过程中，以国家、行业现有的标准为制订基础，结合我国目前PEM制氢行业的发展现状，按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定及相关要求编制。
四、标准编制过程
2023年8月21日，中国中小企业协会正式批准《质子交换膜水电解制氢膜电极测试方法》立项。
五、标准主要内容
厚度均匀性测试
测试仪器
精度不低于0.001mm的测厚仪。
测试样品
测试样品为正方形或圆形的PEM膜电极，样品应无褶皱、缺陷和破损，有效面积不小于25cm2。
测试方法
按照GB/T6672-2001中薄膜材料厚度的机械测量方法进行测试，应选择不少于9个均匀分布的测试点，测试点与样品边缘的距离应大于5mm，测试时应避免造成样品褶皱、破损，按照下列步骤进行测试：
样品在温度为25℃±2℃，相对湿度50%±5%条件下放置1h；
校准测厚仪的零点，将测厚仪的测试头平缓放下，在样品表面施加1N/cm2～5N/cm2的压强，并记录该点厚度；
测量后重新检查测厚仪零点；
重复上述步骤。
数据处理
厚度均匀性
样品的厚度均匀性用厚度最大值与最小值之差和厚度相对偏差表示。
最大值最小值差
最大值与最小值的差按公式（1）计算.
(AUTONUM)
式中：
?d——膜电极的厚度最大值与最小值之差，单位为微米（μm）；
dmax——膜电极的厚度最大值，单位为微米（μm）；
dmin——膜电极的厚度最小值，单位为微米（μm）。
平均厚度
平均厚度按公式（2）计算。
(2)
式中：
d——膜电极的平均厚度，单位为微米（μm）；
di——某一点膜电极的厚度测量值，单位为微米（μm）；
n——测量数据点数。
厚度相对偏差
厚度相对偏差按公式（3）计算。
(3)
式中：
S——膜电极的相对厚度偏差；
di——某一点膜电极的厚度测量值，单位为微米（μm）；
d——膜电极的平均厚度，单位为微米（μm）。
XRF测试Pt和Ir担载量
膜电极的铂载量和铱载量对输出性能有重要影响，是膜电极质检的重要参数。传统的电感耦合等离子体光谱法（ICP）测量铂载量和铱载量对膜电极是破坏性的，而且溶解焙烧测试步骤多误差大，本标准采用XRF（手持元素分析仪）进行无损原位测试，可以快速得到每片膜电极不同位置的铂和铱载量。样品尺寸不小于25cm2，且每个25cm2样品不少于9个测试点，测试点应均匀分布，结果精确到0.01mgPt或Ir/cm2。
电解池极化曲线、内阻和反应电阻、稳定性测试
测试样品
测试样品应满足下列要求：
有效面积为25cm2，有效面积之外的区域应有密封措施；
无油污无褶皱，无缺陷和破损；
能满足3次有效试验的要求。
测试仪器和设备
端板的抗压强度应满足PEM水电解单池组装力的要求。
流场板应为带有电脑刻绘流场的钛板或有贵金属涂层的钛板，集流板采用有贵金属涂层的不锈钢板或紫铜板等。
电解水用水应为电导率小于0.25μS/cm的去离子水。
阳极进水流量设定为2-10mL/min/cm2。
质子交换膜电解水测试平台，包含可精确控