一、設(shè)備概述

燃料電池碳紙垂直方向電阻率測(cè)試儀是面向質(zhì)子交換膜燃料電池、全釩液流電池、鐵?鉻液流電池領(lǐng)域開(kāi)發(fā)的專用理化性能檢測(cè)裝備，主要針對(duì)燃料電池碳紙、雙極板、全釩液流電池電極、鐵?鉻液流電池電極等碳基多孔材料開(kāi)展垂直方向電阻率、界面接觸電阻的測(cè)定工作。碳纖維制備的多孔碳紙作為燃料電池核心構(gòu)件，兼具透氣性能與導(dǎo)電性能，碳紙垂直方向電阻率以及碳紙與雙極板之間的界面接觸電阻，直接影響電堆內(nèi)部電流傳導(dǎo)效率，是評(píng)價(jià)碳紙、雙極板、電極材料品質(zhì)的重要指標(biāo)。

該設(shè)備廣泛應(yīng)用于燃料電池材料生產(chǎn)企業(yè)、液流電池新材料研發(fā)機(jī)構(gòu)、新能源電堆制造工廠、第三方新能源材料檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室、高等院校以及科研院所等場(chǎng)景，覆蓋碳紙?jiān)先霃S檢驗(yàn)、配方改性研發(fā)、生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)控、成品型式檢驗(yàn)等多個(gè)業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)。除碳紙樣品之外，設(shè)備同樣可以完成各類碳基導(dǎo)電板材、多孔碳素電極材料的電阻性能檢測(cè)，滿足碳素導(dǎo)電材料的實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià)需求。

整套設(shè)備采用一體化整機(jī)結(jié)構(gòu)，搭載觸摸彩屏人機(jī)交互系統(tǒng)，測(cè)試流程自動(dòng)化運(yùn)行。試驗(yàn)過(guò)程中，樣品放置于上下電極壓板中間，設(shè)備對(duì)試樣施加可控的軸向壓力，實(shí)時(shí)采集壓力數(shù)值與對(duì)應(yīng)條件下的電阻信號(hào)，記錄不同壓強(qiáng)工況下試樣的電阻變化數(shù)據(jù)。同一份試樣可以完成多梯度壓力條件下的連續(xù)測(cè)試，獲取壓力?電阻關(guān)聯(lián)變化規(guī)律，為材料配方優(yōu)化、工藝參數(shù)調(diào)整提供真實(shí)、可復(fù)現(xiàn)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐。

設(shè)備內(nèi)置兩套測(cè)試工作模式，通過(guò)操作菜單即可切換碳紙w垂直電阻率測(cè)試模式與雙極板接觸電阻測(cè)試模式，實(shí)現(xiàn)一機(jī)兩用，降低實(shí)驗(yàn)室設(shè)備采購(gòu)數(shù)量與試驗(yàn)場(chǎng)地占用。硬件部分配置數(shù)字調(diào)速電機(jī)與精密絲杠傳動(dòng)組件，保障壓力加載過(guò)程平穩(wěn)可控；配套高精度壓力傳感器與電阻采集單元，保障壓力、電阻兩類信號(hào)采集的可靠程度。設(shè)備配備微型打印單元，試驗(yàn)結(jié)束之后可以直接輸出紙質(zhì)試驗(yàn)結(jié)果；整機(jī)存儲(chǔ)單元可以保存多批次試驗(yàn)原始數(shù)據(jù)，支持按照樣品批號(hào)完成歷史記錄檢索查詢。設(shè)備配套專業(yè)測(cè)控軟件，軟件具備對(duì)應(yīng)的著作權(quán)，能夠完成試驗(yàn)流程管控、數(shù)據(jù)處理統(tǒng)計(jì)，可輸出多組試驗(yàn)的最小值、平均值等統(tǒng)計(jì)結(jié)果，便于檢測(cè)人員開(kāi)展批量樣品數(shù)據(jù)分析。

在燃料電池與液流電池產(chǎn)業(yè)鏈當(dāng)中，碳紙、雙極板、電極材料的電阻性能，會(huì)直接影響電堆輸出性能、能量轉(zhuǎn)換效率以及設(shè)備運(yùn)行損耗。碳紙的生產(chǎn)工藝、碳纖維配比、孔隙結(jié)構(gòu)、表面處理工藝，雙極板表面鍍層狀態(tài)、平面度，都會(huì)改變垂直電阻率以及界面接觸電阻數(shù)值。在產(chǎn)品研發(fā)和質(zhì)檢環(huán)節(jié)，需要標(biāo)準(zhǔn)化的測(cè)試設(shè)備模擬電堆實(shí)際裝配壓緊工況，在不同壓力條件下完成電阻測(cè)試，以此模擬電堆組裝壓緊之后材料的實(shí)際導(dǎo)電表現(xiàn)。BEST?307 測(cè)試儀可以復(fù)現(xiàn)電堆裝配時(shí)的壓力工況，采集不同壓緊力下電阻變化曲線，幫助研發(fā)人員評(píng)估材料在實(shí)際工況條件下的導(dǎo)電表現(xiàn)，為材料選型、工藝改進(jìn)提供試驗(yàn)依據(jù)。

二、適用執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

1. GB/T20042.7 質(zhì)子交換膜燃料電池 第 7 部分：炭紙?zhí)匦詼y(cè)試方法

2. GB/T20042.6 質(zhì)子交換膜燃料電池 第 6 部分：雙極板特性測(cè)試方法

3. NB/T 42082?2016 全釩液流電池 電極測(cè)試方法

4. NB/T42007?2013 全釩液流電池用雙極板測(cè)試方法

5. T/CEEIA 577—2022 鐵?鉻液流電池用電極材料技術(shù)要求及測(cè)試方法

6. GB/T24525?2009 碳素材料電阻率測(cè)定方法

GB/T20042.7 針對(duì)質(zhì)子交換膜燃料電池炭紙的垂直電阻率測(cè)試，明確了試樣制備、壓力條件、測(cè)試環(huán)境、數(shù)據(jù)計(jì)算的相關(guān)要求；GB/T20042.6 規(guī)范了雙極板接觸電阻的測(cè)試流程。NB/T 系列標(biāo)準(zhǔn)分別對(duì)全釩液流電池電極、雙極板的測(cè)試條件做出規(guī)定；T/CEEIA 577?2022 針對(duì)鐵?鉻液流電池電極材料提出對(duì)應(yīng)的測(cè)試要求；GB/T24525?2009 給出碳素材料電阻率通用測(cè)定方法。

開(kāi)展測(cè)試工作之前，檢測(cè)人員需要結(jié)合被測(cè)試樣類型，選定對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)文件，按照標(biāo)準(zhǔn)完成試樣裁切、試樣預(yù)處理，在設(shè)備端設(shè)置壓力區(qū)間、加載速率等試驗(yàn)條件。標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)試樣尺寸、試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)、環(huán)境溫濕度、壓力梯度設(shè)置、平行試樣數(shù)量、電阻率計(jì)算公式均有明確說(shuō)明，設(shè)備采集得到的壓力、電阻原始數(shù)據(jù)，結(jié)合試樣厚度、接觸面積，即可計(jì)算得到垂直方向電阻率以及界面接觸電阻數(shù)值。在批量樣品檢測(cè)的時(shí)候，遵循標(biāo)準(zhǔn)要求完成多組平行試驗(yàn)，開(kāi)展統(tǒng)計(jì)運(yùn)算，降低偶然因素帶來(lái)的數(shù)據(jù)波動(dòng)。

三、設(shè)備試驗(yàn)原理

燃料電池碳紙垂直方向電阻率測(cè)試儀依托機(jī)械加壓機(jī)構(gòu)、壓力傳感單元、低電阻測(cè)量單元協(xié)同完成整套測(cè)試流程。將制備完成的試樣放置在上下兩塊鍍金電極壓板之間，電機(jī)驅(qū)動(dòng)精密絲杠副帶動(dòng)上壓板向下位移，對(duì)試樣施加軸向壓緊力，壓力傳感器實(shí)時(shí)采集施加在試樣表面的壓力數(shù)值，換算為試樣承受的壓強(qiáng)；與此同時(shí)低電阻測(cè)量單元采集回路當(dāng)中的電阻信號(hào)。

設(shè)備按照設(shè)定的試驗(yàn)流程，逐步改變施加在樣品上的壓力大小，自動(dòng)記錄每一個(gè)壓力節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電阻讀數(shù)。在碳紙垂直電阻率測(cè)試模式下，測(cè)試得到試樣垂直方向的電阻，結(jié)合試樣的厚度、有效導(dǎo)電接觸面積，計(jì)算得到碳紙垂直方向電阻率；在雙極板接觸電阻測(cè)試模式下，模擬電堆內(nèi)部碳紙和雙極板裝配壓緊的工況，獲取不同壓緊壓強(qiáng)條件下碳紙?雙極板組合結(jié)構(gòu)的界面接觸電阻。

多孔碳紙屬于多孔碳素材料，隨著壓緊壓力提升，碳紙內(nèi)部的碳纖維相互擠壓，孔隙發(fā)生一定程度壓縮，碳紙本身垂直電阻會(huì)發(fā)生變化；碳紙與雙極板之間的界面接觸電阻，同樣會(huì)隨著壓緊壓強(qiáng)改變而產(chǎn)生變化。設(shè)備通過(guò)連續(xù)梯度加壓測(cè)試，完整記錄壓力與電阻之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，還原材料在電堆裝配壓緊工況之下的導(dǎo)電特性。全部試驗(yàn)原始數(shù)據(jù)會(huì)保存在設(shè)備存儲(chǔ)單元當(dāng)中，可直接在觸摸屏查看，也可以通過(guò)微型打印機(jī)輸出紙質(zhì)記錄。

整個(gè)測(cè)試過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行，加壓、信號(hào)采集、數(shù)據(jù)記錄無(wú)需人工反復(fù)干預(yù)，減少人工操作引入的人為誤差。試驗(yàn)結(jié)束之后，設(shè)備軟件自動(dòng)對(duì)多組測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)運(yùn)算，輸出最小值、平均值，方便研發(fā)以及質(zhì)檢人員做數(shù)據(jù)整理分析。

四、設(shè)備核心功能特點(diǎn)

4.1 人機(jī)交互與自動(dòng)化測(cè)試能力

設(shè)備配置觸摸彩屏顯示器，屏幕界面可以同步展示壓力、壓強(qiáng)、電阻等多項(xiàng)實(shí)時(shí)參數(shù)，試驗(yàn)全程的運(yùn)行狀態(tài)直觀呈現(xiàn)。整套測(cè)試流程按照預(yù)設(shè)參數(shù)全自動(dòng)完成，操作人員完成試樣放置與參數(shù)設(shè)置之后，啟動(dòng)測(cè)試，設(shè)備自動(dòng)完成加壓、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的整套流程，不需要人工手動(dòng)調(diào)節(jié)壓力，降低人為操作帶來(lái)的試驗(yàn)偏差。

每增加 0.01MPa 壓強(qiáng)節(jié)點(diǎn)，設(shè)備即可同步采集并保存對(duì)應(yīng)的電阻數(shù)值，各個(gè)壓力點(diǎn)對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)直接在屏幕界面留存顯示，試驗(yàn)人員可以直觀觀察隨著壓強(qiáng)變化，試樣電阻參數(shù)的變化趨勢(shì)，便于實(shí)時(shí)判斷試樣的測(cè)試狀態(tài)。設(shè)備內(nèi)置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)機(jī)制，完成的試驗(yàn)結(jié)果可以完整保存在本機(jī)，后續(xù)可以輸入樣品批號(hào)，快速調(diào)取對(duì)應(yīng)批次的歷史試驗(yàn)記錄，便于后期的數(shù)據(jù)溯源復(fù)核，適配企業(yè)質(zhì)檢實(shí)驗(yàn)室批量樣品檢測(cè)的數(shù)據(jù)留存需求。

4.2 機(jī)械傳動(dòng)與壓力采集系統(tǒng)

設(shè)備采用數(shù)字調(diào)速高性能電機(jī)作為動(dòng)力來(lái)源，驅(qū)動(dòng)精密絲杠副完成壓板位移調(diào)節(jié)。精密絲杠傳動(dòng)結(jié)構(gòu)傳動(dòng)精準(zhǔn)，壓板下行、上行運(yùn)行過(guò)程平穩(wěn)，加壓過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生沖擊，避免沖擊壓力造成碳紙多孔結(jié)構(gòu)發(fā)生非預(yù)期形變，保障壓力施加的可控性，適合碳紙這類質(zhì)地偏脆的多孔材料測(cè)試。

設(shè)備搭載高精度壓力傳感器，壓力采集分辨力可達(dá) 0.1N，壓力采集準(zhǔn)確度滿足材料測(cè)試的使用需求，能夠精準(zhǔn)捕捉微小壓力變化，保障壓強(qiáng)換算結(jié)果可靠。壓力測(cè)量范圍覆蓋 30?5000N，換算壓強(qiáng)區(qū)間 0.05MPa?5.0MPa，可以覆蓋燃料電池、液流電池電堆實(shí)際裝配壓緊壓強(qiáng)區(qū)間，能夠模擬電堆裝配工況下各類壓緊力條件，完成不同壓強(qiáng)梯度的測(cè)試。

4.3 電極與電阻采集單元

設(shè)備上下壓板選用銅鍍金工藝制作電極工作面。鍍金層導(dǎo)電性能優(yōu)良，能夠降低電極自身接觸帶來(lái)的附加電阻，減少電極表面氧化對(duì)測(cè)試結(jié)果造成的干擾，保障電阻測(cè)試誤差處于合理范圍，為碳紙、雙極板的電阻測(cè)試提供穩(wěn)定的導(dǎo)電接觸條件。

配套低電阻測(cè)量單元，電阻測(cè)量區(qū)間覆蓋 1μΩ?20kΩ，電阻分辨率達(dá)到 1μΩ，可滿足碳紙垂直電阻率、碳紙?雙極板界面接觸電阻的低阻測(cè)量需求。針對(duì)碳紙、雙極板這類低電阻試樣，高精度電阻采集單元可以識(shí)別微小的電阻變化，捕捉不同壓力條件之下細(xì)微的電阻波動(dòng)，真實(shí)還原材料導(dǎo)電性能變化情況。

4.4 數(shù)據(jù)輸出與一機(jī)兩用功能

設(shè)備標(biāo)配微型打印機(jī)，單組或者多組試驗(yàn)完成之后，操作人員可以按需啟動(dòng)打印功能，直接輸出紙質(zhì)版試驗(yàn)報(bào)告，打印內(nèi)容包含壓力、壓強(qiáng)、電阻以及統(tǒng)計(jì)計(jì)算后的最小值、平均值，方便實(shí)驗(yàn)室紙質(zhì)檔案留存。

設(shè)備支持兩種測(cè)試模式切換，在操作菜單內(nèi)完成模式選擇，分別對(duì)應(yīng)碳紙垂直電阻率測(cè)試模式、雙極板接觸電阻測(cè)試模式。同一臺(tái)設(shè)備既可以完成碳紙材料本體垂直電阻率檢測(cè)，也可以完成碳紙與雙極板配對(duì)樣品的界面接觸電阻測(cè)試，一機(jī)兩用，適配燃料電池、液流電池實(shí)驗(yàn)室多種試樣的檢測(cè)需求，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室設(shè)備配置。

設(shè)備搭載專業(yè)測(cè)控軟件，配套軟件具備軟件著作權(quán)。測(cè)控軟件負(fù)責(zé)整機(jī)邏輯控制、試驗(yàn)流程調(diào)度、原始數(shù)據(jù)接收、試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理。軟件可以完成多組試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，自動(dòng)計(jì)算同批次樣品的最小值、平均值，降低人工數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的工作量，減少人工計(jì)算帶來(lái)的失誤。

五、性能參數(shù)

測(cè)量范圍 ：（30～5000）N (0.05~5.0MPa) ；1μΩ-20kΩ 分辨力 ：0.1N 準(zhǔn)確度 ：±0.5% 壓力傳感器：美國(guó) CHCONTECH 電阻分辨率：1μΩ 、0.001mΩ 試驗(yàn)速度： (1-300) mm/min 樣品尺寸：大于 50mm 外形尺寸 ：560×560×780mm 質(zhì)量： 65kg 電源 ：220V, 50Hz

六、設(shè)備基礎(chǔ)配置構(gòu)成

1. 設(shè)備主機(jī)：整機(jī)柜體，集成觸摸彩屏人機(jī)交互界面、電機(jī)傳動(dòng)組件、絲杠加壓機(jī)構(gòu)，集成整機(jī)控制電路與信號(hào)采集單元，實(shí)現(xiàn)整機(jī)一體化運(yùn)行。

2. 鍍金電極組件：上、下銅鍍金電極壓板，作為試樣夾持導(dǎo)電部件，用于和被測(cè)試樣形成導(dǎo)電接觸，完成壓力施加與電阻信號(hào)采集。

3. 低電阻測(cè)量?jī)x：電阻信號(hào)采集單元，完成試樣電阻信號(hào)采集工作，提供高精度電阻測(cè)量能力。

4. 微型打印單元：集成于主機(jī)內(nèi)部，用于試驗(yàn)結(jié)果紙質(zhì)報(bào)告輸出。

5. 電源線：整機(jī)供電連接配件。

6. 產(chǎn)品合格證：設(shè)備出廠合格證明文件。

7. 使用說(shuō)明書：設(shè)備操作、參數(shù)設(shè)置、故障排查、日常維護(hù)的指導(dǎo)性文檔。

8. 保修卡：設(shè)備售后保修憑證。

七、設(shè)備工作操作流程簡(jiǎn)述

7.1 試驗(yàn)前期準(zhǔn)備工作

開(kāi)展測(cè)試之前，操作人員需要閱讀對(duì)應(yīng)材料的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，完成試樣制備。針對(duì)燃料電池碳紙?jiān)嚇?，按照?biāo)準(zhǔn)的要求裁切樣品，試樣尺寸需要大于 50mm，保證試樣可以完整覆蓋電極有效接觸區(qū)域。裁切過(guò)程中，規(guī)避試樣表面出現(xiàn)裂口、折痕、壓傷，碳紙屬于多孔脆性材料，外力彎折、擠壓會(huì)改變內(nèi)部碳纖維結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響電阻率測(cè)試結(jié)果。試樣裁切完成之后，按照標(biāo)準(zhǔn)要求完成狀態(tài)調(diào)節(jié)，將試樣放置規(guī)定溫濕度環(huán)境完成靜置處理，消除試樣內(nèi)部的環(huán)境應(yīng)力，控制試樣含水率。

如果開(kāi)展雙極板接觸電阻測(cè)試，需要準(zhǔn)備配對(duì)的碳紙?jiān)嚇优c雙極板試樣，檢查雙極板被測(cè)表面，保證表面無(wú)明顯劃痕、油污、顆粒雜質(zhì)，鍍層無(wú)脫落損傷。雜質(zhì)、顆粒附著在試樣表面，會(huì)改變接觸狀態(tài)，帶來(lái)測(cè)試數(shù)據(jù)的偏移。

檢查設(shè)備整機(jī)狀態(tài)，確認(rèn)設(shè)備放置在水平穩(wěn)固臺(tái)面，整機(jī)供電接線連接正常。檢查上下鍍金電極壓板工作面，電極表面需要保持清潔，無(wú)碎屑、油污、氧化斑點(diǎn)；如果電極表面存在污染物，使用無(wú)塵軟布做清潔處理，避免電極污染干擾導(dǎo)電接觸效果。接通 220V 電源，啟動(dòng)設(shè)備主機(jī)，等待觸摸彩屏系統(tǒng)完成開(kāi)機(jī)自檢。

7.2 試驗(yàn)參數(shù)設(shè)置與模式選擇

設(shè)備開(kāi)機(jī)自檢完成，進(jìn)入主操作界面。操作人員根據(jù)本次測(cè)試樣品，在菜單中選擇對(duì)應(yīng)的測(cè)試模式：碳紙垂直電阻率測(cè)試模式或者雙極板接觸電阻測(cè)試模式。模式選定之后，進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置界面，錄入樣品批號(hào)，便于后續(xù)歷史數(shù)據(jù)檢索。參照對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置試驗(yàn)相關(guān)參數(shù)，包含壓力區(qū)間、加壓速度、壓強(qiáng)記錄步長(zhǎng)等內(nèi)容。試驗(yàn)速度可在 1?300mm/min 區(qū)間進(jìn)行設(shè)定，加壓速度不宜過(guò)快，防止高速加壓造成碳紙?jiān)嚇影l(fā)生機(jī)械破壞。

根據(jù)測(cè)試需要設(shè)置壓力終點(diǎn)，設(shè)置各個(gè)壓強(qiáng)采集節(jié)點(diǎn)，設(shè)備默認(rèn)每達(dá)到 0.01MPa 記錄一組電阻數(shù)據(jù)。全部參數(shù)核對(duì)確認(rèn)無(wú)誤之后，保存參數(shù)配置。同類型樣品后續(xù)重復(fù)測(cè)試，可直接調(diào)用已經(jīng)保存好的參數(shù)配置，減少重復(fù)設(shè)置操作。

7.3 放置試樣，啟動(dòng)測(cè)試

打開(kāi)設(shè)備艙門，將處理完成的試樣平穩(wěn)放置在下鍍金電極壓板的中心位置，保證試樣居中放置，試樣完整覆蓋電極有效接觸面。如果是雙極板接觸電阻測(cè)試模式，按照標(biāo)準(zhǔn)的試樣堆疊方式放置碳紙與雙極板試樣，保證堆疊組合位置居中，不發(fā)生偏移。確認(rèn)試樣擺放位置無(wú)誤，關(guān)閉艙門。

在觸摸屏界面點(diǎn)擊啟動(dòng)測(cè)試指令，設(shè)備數(shù)字調(diào)速電機(jī)啟動(dòng)，驅(qū)動(dòng)精密絲杠副帶動(dòng)上電極壓板向下移動(dòng)，逐步對(duì)試樣施加壓緊壓力。壓力傳感器實(shí)時(shí)采集壓力數(shù)值，換算為壓強(qiáng)，低電阻測(cè)量單元同步采集回路電阻數(shù)值。設(shè)備達(dá)到每一個(gè)預(yù)設(shè)壓強(qiáng)節(jié)點(diǎn)，自動(dòng)保存對(duì)應(yīng)的壓力、壓強(qiáng)、電阻數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)在觸摸屏幕展示各項(xiàng)參數(shù)。

設(shè)備持續(xù)加壓直至設(shè)定的壓力終點(diǎn)，完成全量程梯度采集之后，設(shè)備驅(qū)動(dòng)上壓板向上回位，解除試樣表面壓緊力，單次測(cè)試流程結(jié)束。測(cè)試過(guò)程當(dāng)中，操作人員觀察屏幕參數(shù)變化，如出現(xiàn)異常報(bào)警，需要立刻終止測(cè)試，排查故障原因，排除異常之后再繼續(xù)開(kāi)展試驗(yàn)。

7.4 試驗(yàn)結(jié)束，數(shù)據(jù)查看、保存與打印

單次測(cè)試流程結(jié)束之后，全部壓力?電阻原始數(shù)據(jù)自動(dòng)保存在本機(jī)存儲(chǔ)單元。操作人員可以直接在屏幕查看本次試驗(yàn)全部記錄，系統(tǒng)自動(dòng)完成數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)運(yùn)算，輸出該組試樣測(cè)試結(jié)果的最小值、平均值。

根據(jù)實(shí)際工作需要，可以啟動(dòng)微型打印機(jī)，打印輸出紙質(zhì)版試驗(yàn)記錄報(bào)告，紙質(zhì)報(bào)告可以用于實(shí)驗(yàn)室紙質(zhì)檔案歸檔。如需調(diào)取歷史試驗(yàn)，進(jìn)入歷史數(shù)據(jù)查詢界面，輸入樣品批號(hào)，檢索對(duì)應(yīng)批次全部測(cè)試記錄，完成查看、打印操作。

全部測(cè)試工作完成之后，確認(rèn)壓板回位，打開(kāi)艙門，取出測(cè)試完成的試樣。清理電極表面，清除測(cè)試殘留碎屑，做好電極防護(hù)。當(dāng)日試驗(yàn)全部結(jié)束，關(guān)閉設(shè)備電源，整理配套配件。

八、不同試樣測(cè)試要點(diǎn)以及影響測(cè)試結(jié)果的關(guān)鍵因素

BEST?307 主要用于燃料電池碳紙、雙極板、全釩液流電池電極、鐵?鉻液流電池電極等碳基多孔導(dǎo)電材料的測(cè)試，這類材料的測(cè)試結(jié)果容易受到試樣狀態(tài)、裝夾方式、加壓速率、電極狀態(tài)、環(huán)境條件等多重因素影響，在檢測(cè)過(guò)程當(dāng)中需要做好管控，降低數(shù)據(jù)離散，保障試驗(yàn)可復(fù)現(xiàn)。

8.1 燃料電池碳紙?jiān)嚇訙y(cè)試要點(diǎn)

碳紙是由碳纖維制作的多孔材料，質(zhì)地相對(duì)脆，受到擠壓、彎折很容易產(chǎn)生微裂紋，內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，直接改變垂直電阻率。試樣裁切時(shí)，刀口保持鋒利，避免裁切位置出現(xiàn)擠壓變形、毛邊；裁切完成的試樣禁止彎折，存放過(guò)程平鋪放置，不能堆疊重壓。試樣尺寸必須大于 50mm，保證覆蓋電極壓板，防止電極邊緣直接接觸，造成測(cè)試數(shù)據(jù)失真。

碳紙孔隙結(jié)構(gòu)會(huì)吸附環(huán)境當(dāng)中水汽，含水率發(fā)生變化，導(dǎo)電性能隨之改變。所以測(cè)試前需要按照標(biāo)準(zhǔn)完成試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)，在規(guī)定溫濕度環(huán)境靜置足夠時(shí)長(zhǎng)，控制試樣含水率。加壓速度不可設(shè)置過(guò)高，加壓速度過(guò)快，瞬間壓力沖擊會(huì)造成碳紙內(nèi)部結(jié)構(gòu)被破壞，一般選用中等偏慢的試驗(yàn)速度開(kāi)展測(cè)試，模擬電堆緩慢裝配壓緊的過(guò)程。

同批次碳紙樣品，需要完成多組平行試樣測(cè)試，剔除異常數(shù)據(jù)，再做統(tǒng)計(jì)計(jì)算，減少材料本身局部不均勻帶來(lái)的數(shù)據(jù)波動(dòng)。測(cè)試模式選擇碳紙垂直電阻率測(cè)試模式，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置壓力區(qū)間，覆蓋電堆實(shí)際使用壓強(qiáng)范圍，獲取不同壓強(qiáng)條件下垂直電阻率變化規(guī)律。

8.2 雙極板接觸電阻測(cè)試要點(diǎn)

雙極板接觸電阻測(cè)試，模擬的是電堆內(nèi)部碳紙與雙極板裝配壓緊工況，測(cè)試得到的是界面接觸電阻。試樣包含碳紙樣品和雙極板樣品，兩者的表面狀態(tài)對(duì)測(cè)試結(jié)果影響顯著。雙極板表面鍍層如果出現(xiàn)磨損、劃痕、氧化、油污，會(huì)直接提升界面接觸電阻；碳紙表面存在碎屑、破損，同樣會(huì)干擾測(cè)試結(jié)果。測(cè)試前需要檢查兩套試樣的接觸面，做好清潔。

試樣堆疊擺放需要保證上下居中對(duì)齊，不能出現(xiàn)偏移錯(cuò)位，偏移會(huì)造成局部應(yīng)力集中，接觸面積發(fā)生變化，得到偏離真實(shí)狀態(tài)的測(cè)試數(shù)據(jù)。測(cè)試模式切換至雙極板接觸電阻測(cè)試模式，設(shè)置對(duì)應(yīng)的壓力區(qū)間，覆蓋電堆裝配的壓緊壓強(qiáng)。

8.3 全釩、鐵?鉻液流電池電極材料測(cè)試要點(diǎn)

全釩液流電池、鐵?鉻液流電池用電極同樣屬于多孔碳基材料，部分電極材料孔隙率高，材質(zhì)偏軟。加壓過(guò)程要關(guān)注壓力上限設(shè)置，不能超出材料允許承受的壓力范圍，避免壓力過(guò)大造成電極材料被壓潰，破壞材料原始孔隙結(jié)構(gòu)。參照 NB/T、T/CEEIA 對(duì)應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)完成試樣預(yù)處理，設(shè)置加壓參數(shù)，完成垂直方向電阻率測(cè)試，評(píng)估液流電池電極在壓緊工況下導(dǎo)電性能。

8.4 其他共性影響因素

電極工作面狀態(tài)是不可忽略的因素，上下鍍金電極壓板表面出現(xiàn)劃痕、氧化、附著試樣碎屑，會(huì)改變導(dǎo)電接觸效果，引入額外的接觸電阻，造成測(cè)試偏差。每次試驗(yàn)前后需要檢查電極，及時(shí)做清潔維護(hù)。

環(huán)境溫濕度同樣會(huì)帶來(lái)數(shù)據(jù)變化，環(huán)境濕度過(guò)高，碳基多孔材料吸附水汽，會(huì)改變導(dǎo)電特性。條件允許情況下，盡量在標(biāo)準(zhǔn)溫濕度實(shí)驗(yàn)室環(huán)境開(kāi)展測(cè)試。加壓速度參數(shù)會(huì)影響試樣形變響應(yīng)，速度過(guò)快，材料形變來(lái)不及完成，壓力?電阻對(duì)應(yīng)關(guān)系會(huì)產(chǎn)生偏移，應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)選擇合適的試驗(yàn)速度。

九、軟件界面及功能說(shuō)明

9.1 主操作界面

設(shè)備開(kāi)機(jī)完成自檢之后進(jìn)入主操作界面，主界面為觸摸彩屏交互，界面分區(qū)展示實(shí)時(shí)壓力、壓強(qiáng)、電阻數(shù)值，顯示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，區(qū)分待機(jī)、測(cè)試中、測(cè)試完成等狀態(tài)。界面設(shè)置模式選擇、參數(shù)設(shè)置、開(kāi)始、停止、數(shù)據(jù)查詢、打印等功能觸控按鍵。操作人員可以在此完成測(cè)試模式切換，選擇碳紙垂直電阻率測(cè)試或者雙極板接觸電阻測(cè)試；測(cè)試運(yùn)行過(guò)程，屏幕實(shí)時(shí)刷新每一個(gè)壓強(qiáng)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電阻數(shù)據(jù)，所有采集點(diǎn)數(shù)據(jù)在界面留存顯示，便于試驗(yàn)人員實(shí)時(shí)觀察壓力?電阻變化趨勢(shì)。

9.2 參數(shù)設(shè)置界面

進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置界面，可完成樣品批號(hào)錄入、壓力區(qū)間設(shè)置、試驗(yàn)速度設(shè)置、壓強(qiáng)記錄步長(zhǎng)設(shè)置等操作。系統(tǒng)支持參數(shù)方案保存，不同類型試樣可以保存多套參數(shù)配置，后續(xù)測(cè)試直接調(diào)用，不用重復(fù)逐項(xiàng)輸入。界面具備參數(shù)確認(rèn)、保存、取消的觸控按鈕，參數(shù)設(shè)置完成確認(rèn)保存之后，配置才會(huì)生效，作用于下一次測(cè)試流程。

9.3 歷史數(shù)據(jù)查詢界面

歷史數(shù)據(jù)查詢界面用于調(diào)取本機(jī)存儲(chǔ)的過(guò)往試驗(yàn)記錄，操作人員輸入樣品批號(hào)，即可檢索對(duì)應(yīng)批號(hào)下全部試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄。列表展示各組試驗(yàn)的壓力、壓強(qiáng)、電阻原始數(shù)據(jù)，同時(shí)展示每組測(cè)試統(tǒng)計(jì)得到的最小值、平均值。選中對(duì)應(yīng)記錄，可直接執(zhí)行打印操作，輸出紙質(zhì)試驗(yàn)報(bào)告；便于質(zhì)檢、研發(fā)人員做數(shù)據(jù)回溯，對(duì)比不同批次試樣測(cè)試結(jié)果，支撐材料研發(fā)迭代與批次質(zhì)量判定。

9.4 測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)界面

單次試驗(yàn)結(jié)束自動(dòng)跳轉(zhuǎn)至測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)界面，展示本次試驗(yàn)全部原始采集點(diǎn)數(shù)據(jù)，軟件自動(dòng)完成統(tǒng)計(jì)計(jì)算，輸出本組試樣最小值、平均值。操作人員可以選擇保存本組記錄，或者直接啟動(dòng)打印，輸出紙質(zhì)報(bào)告。統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以直觀反饋該試樣在不同壓緊壓強(qiáng)條件之下電阻性能，為材料評(píng)價(jià)提供數(shù)據(jù)支撐。

十、設(shè)備使用注意事項(xiàng)

垂直方向電阻率測(cè)試儀屬于精密力學(xué)與電學(xué)一體化檢測(cè)設(shè)備，操作人員需要熟悉設(shè)備說(shuō)明書，理解測(cè)試原理之后，開(kāi)展試樣測(cè)試工作。設(shè)備應(yīng)當(dāng)放置在水平、穩(wěn)固的工作臺(tái)面，避免設(shè)備發(fā)生晃動(dòng)、傾斜，臺(tái)面振動(dòng)會(huì)干擾壓力采集精度。設(shè)備運(yùn)行環(huán)境需要保持干燥，遠(yuǎn)離腐蝕性氣體、大量粉塵，避免粉塵進(jìn)入絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、電極接觸面，影響機(jī)械傳動(dòng)與導(dǎo)電接觸效果。

設(shè)備供電為 220V，50Hz 交流電源，保證供電穩(wěn)定，不要和大功率沖擊類設(shè)備共用同一供電回路，減少供電波動(dòng)對(duì)采集單元帶來(lái)的干擾。設(shè)備開(kāi)機(jī)之后，不要用手觸碰上下鍍金電極工作面，一方面避免人體靜電、手上油脂污染電極，另一方面設(shè)備電阻采集回路通電，防止不必要的觸電風(fēng)險(xiǎn)。

放置試樣的時(shí)候，保證試樣居中擺放，禁止金屬硬物直接接觸上下電極壓板，防止劃傷鍍金工作面。鍍金電極工作面一旦出現(xiàn)劃傷，會(huì)改變導(dǎo)電接觸狀態(tài)，影響測(cè)試準(zhǔn)確度。測(cè)試過(guò)程當(dāng)中，設(shè)備壓板向下移動(dòng)，禁止手、工具伸入上下壓板之間，防止擠壓傷害。設(shè)置壓力上限，不可以超出設(shè)備標(biāo)稱測(cè)量范圍，避免超壓造成壓力傳感器、絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)生損壞。

碳紙、液流電池電極多為脆性多孔材料，設(shè)置試驗(yàn)速度不能過(guò)高，高速加壓容易造成試樣破碎，同時(shí)沖擊壓力會(huì)影響壓力采集準(zhǔn)確度。試驗(yàn)運(yùn)行過(guò)程中如果出現(xiàn)異常報(bào)警，立刻停止測(cè)試，切斷電源，排查故障誘因，故障未排除，不可以再次啟動(dòng)測(cè)試。

每次試驗(yàn)結(jié)束，及時(shí)清理電極壓板表面殘留試樣碎屑，使用無(wú)塵軟布擦拭電極，保持電極工作面潔凈。不要使用強(qiáng)腐蝕性溶劑擦拭鍍金電極，避免腐蝕破壞鍍金層。設(shè)備配套微型打印機(jī)，需要按照要求更換打印紙，保證打印功能正常使用。

十一、設(shè)備數(shù)據(jù)管理、輸出與數(shù)據(jù)處理說(shuō)明

設(shè)備本地存儲(chǔ)單元可以保存多批次試驗(yàn)原始數(shù)據(jù)，每條記錄關(guān)聯(lián)對(duì)應(yīng)的樣品批號(hào)，方便后期檢索調(diào)取。試驗(yàn)完成之后有兩種輸出方式，為本機(jī)微型打印機(jī)打印紙質(zhì)報(bào)告，報(bào)告包含壓力、壓強(qiáng)、電阻原始數(shù)據(jù)以及統(tǒng)計(jì)得到的最小值、平均值，用于紙質(zhì)檔案歸檔。第二種可依托配套測(cè)控軟件完成數(shù)據(jù)讀取，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的二次處理。

原始記錄包含不同壓強(qiáng)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的壓力數(shù)值、電阻數(shù)值，檢測(cè)人員結(jié)合試樣厚度、試樣有效導(dǎo)電接觸面積，參照對(duì)應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中的計(jì)算公式，代入原始數(shù)據(jù)，計(jì)算得到碳紙垂直方向電阻率或者界面接觸電阻數(shù)值。多組平行試樣可以利用軟件統(tǒng)計(jì)的平均值，完成批次樣品性能評(píng)價(jià)。

在燃料電池材料研發(fā)工作中，經(jīng)常需要對(duì)比改性前后不同配方碳紙的電阻性能，設(shè)備保存的歷史記錄，可以用來(lái)做橫向?qū)Ρ?，分析不同工藝條件下碳紙垂直電阻率、接觸電阻隨壓強(qiáng)變化的差異，輔助研發(fā)人員篩選材料配方、優(yōu)化生產(chǎn)工藝。在企業(yè)質(zhì)檢場(chǎng)景，通過(guò)同批次多組樣品統(tǒng)計(jì)結(jié)果，完成產(chǎn)品合格與否的判定。

設(shè)備的測(cè)控軟件具備軟件著作權(quán)，軟件負(fù)責(zé)整機(jī)邏輯調(diào)度、采集數(shù)據(jù)接收、統(tǒng)計(jì)運(yùn)算，減少人工計(jì)算帶來(lái)的失誤。試驗(yàn)人員在使用的時(shí)候，需要理解標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中的計(jì)算方法，結(jié)合試樣實(shí)際尺寸完成電阻率換算，設(shè)備輸出電阻原始數(shù)據(jù)，電阻率需要結(jié)合試樣幾何參數(shù)計(jì)算得出。

十二、設(shè)備行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景

BEST?307 燃料電池碳紙垂直方向電阻率及接觸電阻測(cè)試儀面向氫能燃料電池、全釩液流電池、鐵?鉻液流電池產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)、科研檢測(cè)機(jī)構(gòu)，適配多種業(yè)務(wù)場(chǎng)景。

氫能燃料電池材料生產(chǎn)企業(yè)，用于碳紙生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量控制。碳紙經(jīng)過(guò)碳纖維抄造、碳化、石墨化、表面處理多道工序，每一批次成品碳紙，需要抽樣開(kāi)展垂直電阻率測(cè)試，評(píng)估產(chǎn)品性能是否達(dá)到技術(shù)指標(biāo)，完成成品出廠檢驗(yàn)。在碳紙改性研發(fā)階段，對(duì)比不同工藝、不同配方制備碳紙?jiān)诓煌瑝壕o壓強(qiáng)下垂直電阻率，篩選的工藝方案。

燃料電池電堆制造企業(yè)，用于碳紙、雙極板來(lái)料入廠檢驗(yàn)。對(duì)采購(gòu)進(jìn)入工廠的碳紙?jiān)牧?、雙極板零部件開(kāi)展抽樣檢測(cè)，測(cè)試碳紙垂直電阻率，同時(shí)測(cè)試碳紙?雙極板配對(duì)樣品的界面接觸電阻，評(píng)估來(lái)料品質(zhì)，篩選適配電堆裝配工況的原材料，規(guī)避不合格原料流入生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

液流電池生產(chǎn)制造企業(yè)，針對(duì)全釩液流電池、鐵?鉻液流電池用電極、雙極板開(kāi)展檢測(cè)，參照 NB/T、T/CEEIA 系列行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)定電極材料垂直方向電阻率，評(píng)估多孔電極導(dǎo)電性能，支撐液流電池材料研發(fā)與來(lái)料質(zhì)檢。

碳素材料生產(chǎn)企業(yè)，針對(duì)各類多孔碳素導(dǎo)電板材、碳素制品，參照 GB/T24525?2009 標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)展垂直方向電阻率測(cè)定，拓展碳素導(dǎo)電材料理化性能檢測(cè)業(yè)務(wù)。

第三方新能源材料檢測(cè)機(jī)構(gòu)，承接燃料電池碳紙、雙極板、液流電池電極的委托檢測(cè)業(yè)務(wù)，依據(jù)國(guó)家以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展測(cè)試，輸出試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為委托方提供材料性能檢測(cè)服務(wù)。

高校、科研院所的新能源、材料類實(shí)驗(yàn)室，用于課題研究與教學(xué)試驗(yàn)，開(kāi)展碳基多孔導(dǎo)電材料相關(guān)科研試驗(yàn)，研究不同制備工藝、不同壓緊條件對(duì)碳紙、液流電池電極導(dǎo)電性能的影響，獲取壓力?電阻變化規(guī)律，支撐新材料課題研究。

該設(shè)備既可以用于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)小批量樣品評(píng)價(jià)，也能夠適配工廠實(shí)驗(yàn)室批次樣品的常態(tài)化質(zhì)檢，覆蓋原材料檢驗(yàn)、配方研發(fā)、過(guò)程質(zhì)控、成品檢驗(yàn)、第三方委托檢測(cè)、科研教學(xué)多個(gè)場(chǎng)景。

十三、設(shè)備維護(hù)與校準(zhǔn)

設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，離不開(kāi)常態(tài)化維護(hù)工作，以此保障壓力、電阻兩類參數(shù)采集準(zhǔn)確度，保證碳紙、雙極板測(cè)試數(shù)據(jù)重復(fù)性。

每一次試驗(yàn)完成之后，對(duì)上下鍍金電極壓板進(jìn)行檢查，清除試樣碎屑、粉塵，使用無(wú)塵軟布擦拭電極工作面，保持電極潔凈；禁止硬質(zhì)物件刮擦電極鍍金表面，防止鍍層劃傷、磨損。如果電極出現(xiàn)明顯氧化、磨損，需要按照要求做維護(hù)處理。

定期檢查傳動(dòng)絲杠副，保持傳動(dòng)部件潔凈，規(guī)避粉塵堆積，按照設(shè)備說(shuō)明書要求做潤(rùn)滑維護(hù)，保證電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠運(yùn)行順暢，沒(méi)有卡頓異響。設(shè)備放置環(huán)境做好防塵，設(shè)備長(zhǎng)期不使用，斷開(kāi)供電電源，做好整機(jī)防塵遮蓋。

壓力傳感器與電阻測(cè)量單元屬于精密采集器件，需要定期開(kāi)展計(jì)量校準(zhǔn)。參照相關(guān)計(jì)量規(guī)范，使用標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量器具，完成壓力示值校準(zhǔn)以及電阻示值校準(zhǔn)，確認(rèn)設(shè)備采集準(zhǔn)確度滿足檢測(cè)工作需求。經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)，保障設(shè)備輸出的壓力、電阻原始數(shù)據(jù)可靠，使得碳紙垂直電阻率、接觸電阻測(cè)試結(jié)果具備可信度。

設(shè)備運(yùn)行過(guò)程出現(xiàn)異常報(bào)警、報(bào)錯(cuò)，首先停止測(cè)試，斷開(kāi)電源，核對(duì)操作參數(shù)，排查試樣放置、環(huán)境、接線等外部因素；外部因素排除之后故障依舊存在，聯(lián)系技術(shù)人員協(xié)助排查，不要自行拆解設(shè)備內(nèi)部傳感與電路組件。

日常使用過(guò)程，不要超量程加載壓力，防止壓力傳感器、絲杠機(jī)構(gòu)出現(xiàn)機(jī)械損傷；微型打印機(jī)及時(shí)檢查打印紙余量，及時(shí)補(bǔ)充打印紙，保障打印輸出功能可用。做好設(shè)備使用記錄，記錄設(shè)備使用時(shí)長(zhǎng)、校準(zhǔn)時(shí)間、故障維護(hù)情況，便于設(shè)備全生命周期管理。