本文由山东普创工业科技有限公司提供

在氢燃料电池、汽车内饰、纺织与过滤材料等行业,气体在多孔介质中的传输行为越来越被量化为关键质控指标。以质子交换膜燃料电池(PEMFC)为例,炭纸作为气体扩散层(GDL)的骨架材料,其垂直方向透气率直接影响反应气(氢气、空气)的供给效率、水管理能力与电堆功率密度;而在传统工业领域,纺织品、皮革、海绵、无纺布、纸张等材料的透气度,同样关联到舒适性、过滤效率与合规判定。山东普创工业科技有限公司推出的PAPT-B01D炭纸透气度测试仪,即定位于此类"压差—流量"关系的实验室与产线通用检测设备。

碳纸透气度测试仪
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碳纸透气度测试仪

测试原理:定压差与定流量两条路径

透气度的物理本质,是量化气体穿过试样时所受的阻力或单位条件下的通过量。PAPT-B01D同时集成两种国际通用的检测逻辑,用户可按材料特性与执行标准自由切换:

  • 方法A(定流量测压差):使垂直通过试样的气流稳定在一个恒定流量,测定该条件下试样两侧形成的压差,计算空气流通阻力等参数。这种方法更适合低透气、高阻力材料或需要评估"阻碍能力"的场景。
  • 法B(定压差测流量):通过调节使试样两侧形成一个恒定压差,测定一定时间内垂直通过试样给定面积的气流流量,计算透气率。该方法更贴近燃料电池实际运行及ISO 9237、GB/T 5453等纺织品标准的常规评价逻辑。

两种模式互补:研发端常结合使用以全面刻画炭纸在不同工况下的气体传输特征,质检端则多按所依标准固定其一,保证批间可比性。

结构与测量系统:

设备主体为桌面式结构(420×300×165mm,约15kg),采用7英寸工业级彩色触控屏,配套气动夹紧夹具。其测量链路由以下几个部分决定数据质量:

  • 传感单元:高精度电子气压与气流传感器,压力范围0–20kPa(可定制5kPa/10kPa),压力精度可达0.01级,压差分辨率0.1s/100mL,从源头降低人工读数与模拟表头的误差。
  • 流系统:内置进口免维护抽真空系统,配合洁净压缩空气外供气源(0.3–1.0MPa,Φ8mm聚氨酯管接入),减少气流波动带来的漂移,尤其利于炭纸这类薄型、低刚度材料。
  • 持机构:气动夹紧替代手动旋钮,夹紧力一致,避免边缘密封不严或局部压实改变孔隙结构。
  • 据输出:支持微型针式打印机现场输出,配备RS232接口与上位机传输,便于实验室信息追溯与批报表管理。

标准试验面积20cm²、样品尺寸5cm×5cm(均可定制),样品厚度常规≤5mm(特殊需定制),覆盖单片炭纸、复合GDL、中厚无纺布等常见试样形态。

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标准符合性与行业适配

该仪器列出的适用标准包括:GB/T 20042.7-2024《质子交换膜燃料电池 第7部分:炭纸特性测试方法》、ISO 9237、ISO 4638、ISO 5636、ISO 7231-2010、GB/T 5453、GB/T 10655、GB/T 4689.22、GB/T 13764、ASTM D737、TAPPI T460、JIS P8117等。

其中GB/T 20042.7-2024于2024年发布、2025年7月实施,替代2014版,新增平面方向透气率、弯曲挺度等评价项,对炭纸垂直/平面双向气体传输给出明确压差法与计算式,使国产检测设备在燃料电池材料端有了统一对标依据。

依托上述标准矩阵,PAPT-B01D的应用并不局限于新能源:

  • 氢燃料电池材料:炭纸、碳布、含微孔层复合GDL的垂直透气率与阻力分析;
  • 汽车内饰与弹性体:聚氨酯、PVC、皮革、纺织品、非织造布的空气透过率/阻力;
  • 高聚物多孔材料:海绵等发泡材料的透气评价;
  • 日用与防护:纸张、口罩通气阻力与压差、地毯、分离膜、多孔陶瓷/金属等

设备参数:

压差测试范围:10-15000s/100ml

压差分辨率:0.1s/100ml

压力范围:0~20KPa(可定制5KPa、10KPa)

压力精度:0.01(可定制)

测试腔:1 套

样品尺寸:5cm×5cm(可定制)

样品厚度:≤5mm(需定制)

试验面积:20cm2(可定制)

气体规格:洁净压缩空气(气源自备

气源压力:0.3*1.0MPa

接口尺寸:Φ8 mm聚氨酯管

电源:220VAC±10% 50Hz

尺寸:420(L)X:300(B)X:165(H)mm

净重:15kg

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透气度测试通常不是孤立动作,而是嵌入"配方—成型—来料—出货"的闭环:炭纸厂通过透气率反馈纤维直径、孔隙率与PTFE疏水处理的工艺偏移;电堆厂以来料透气一致性判断装配预紧力下的性能波动;纺织与汽车供应链则借ISO/GB标准号完成跨厂互认。PAPT-B01D把双模式、宽压力量程、气动密封与标准单位输出放在同一台桌面设备里,降低了中小实验室重复配机的成本,也让同一份数据可在研发记录、质检台账与第三方报告间直接流转。