ICS 27.070 K82 NB 备案号：41509-2013 中华人民共和国能源行业标准 NB/T420072013 全钒液流电池用双极板 测试方法 Bipolar plate for vanadium flow battery-test method 2013-06-08发布 2013-10-01实施 国家能源局 发布 NB/T 420072013 前言 本标准按照GB/T1.1一2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》给出的规则起草。 本标准由中国电器工业协会提出。 本标准由能源行业液流电池标准化技术委员会（NEA/TC23）技术归口。 本标准主要起草单位：中国科学院大连化学物理研究所、大连融科储能技术发展有限公司、机械工 业北京电工技术经济研究所。 本标准参加起草单位：北京普能世纪科技有限公司、中国电器工业协会、中国科学院金属研究所、 清华大学、承德万利通实业集团有限公司、中国电力科学研究院、国网电力科学研究院等。 本标准主要起草人：刘宗浩、张华民、王晓丽、陈晨、李颖、田超贺。 本标准参加起草人：尹海涛、杨启明、严川伟、卢琛钰、王保国、张玉贤、陈继忠、李爱魁等。 II NB/T42007-2013 全钒液流电池用双极板 测试方法 1范围 本标准规定了全钒液流电池用双极板的通用要求和测试方法，主要包括厚度均匀性测试、翘曲度测 试、腐蚀电流密度测试、电阻率测试、透气率测试、弯曲强度测试、拉伸强度测试和抗压强度测试。 本标准适用于所有的全钒液流电池用双极板材料。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。 凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T13465.2-2002不透性石墨材料抗弯强度试验方法 3术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 3.1 全钒液流电池vanadiumflowbatery；VFB 文称全钒液流电池系统，通过正负极电解液中不同价态钒离子的电化学反应米实现电能和化学能互 相转化的储能装置。 注：全钒液流电池主要由功率单元（电堆或电池模块）、储能单元（电解液及储罐）、电解液输送单元（管路、阀门、 泵、换热器等）和电池管理系统等部分构成。 3.2 双极板bipolarplate 收集传导电流，分隔正负极电解液的导电隔板。 3.3 腐蚀电流密度corrosioncurrentdensity 为μA/cm。 注：腐蚀电流密度值大小反映了双极板腐蚀速率的快慢，是表征双极板材料在腐蚀电位下耐腐蚀性能的物理量。 3.4 体电阻率volumeresistivity 双极板单位长度下单位截面积的电阻率，单位是Q·cm。 3.5 接触电阻interfacecontactresistance 两种材料接触部分之间产生的电阻，单位是Q·cm²。 注：以双极板材料与电极材料（通常为碳毡）间接触的电阻作为表征。 3.6 透气率 gaspermeability 试验条件下，在单位时间内透过单位面积样品的气体量，单位为cm"/(cm²·s)。 1 NB/T42007—2013 3.7 弯曲强度bendingstrength 在规定条件下，材料在弯曲过程中所能承受的最大弯曲应力，单位为MPa。 3.8 拉伸强度tensilestrength 在规定条件下，材料在拉伸过程中断裂前所承受的最大拉仲应力，单位为MPa。 3.9 抗压强度compressivestrength 在规定条件下，材料单位面积上能承受极限载荷的实测值，单位为MPa。 4通用要求 除非另有规定，否则试验应在本标准规定的环境下进行，对有特殊时间和环境要求的双极板材料， 应按被测材料的要求执行，或由供需双方协商确定。 本标准的试验环境条件如下： a）温度：（25±2）℃。 b）压力：86kPa～106kPa。 c）空气相对湿度：10%～96%。 5测试方法 5.1厚度均匀性测试 5.1.1测试仪器 试验中使用的仪器及精度要求如下： a）测厚仪：精度为1um，用于测试双极板样品的厚度。 b）游标卡尺：精度为0.02mm，用于测试双极板样品的长度和宽度。 5.1.2样品制备 试验样品应按以下要求制备： a）按测试要求截取一定尺寸的矩形材料作为样品。 b）样品为标准形状，其形状如图1所示，尺寸为100mm×100mm。 c）表面光洁、无褶皱和破损。 5.1.3测试步骤 按照以下步骤对样品的厚度均匀性进行测试： a）将样品平放在测厚仪的测试平台上。 b）每次测试前应校准测厚仪的零点，且在每组样品测试后应重新检查其零点。 c） 将测厚仪的测量头缓慢放下，直至测量头接触被测材料表面，操作过程中应避免样品变形和破损。 d）厚度测量位置如图1所示，测试点应分布在每个划定区域的中心位置，距离样品边缘应大于 5mm。每个测试点应至少重复测量5次，取其算术平均值。 e）厚度均匀性用厚度最大值与最小值之差、双极板的平均厚度、厚度标准偏差及离散系数表示。 oioio o010 测试位置 oiol 图1厚度测试位置 2 NB/T42007—2013 5.1.4结果计算 5.1.4.1双极板最大值与最小值之差 双极板厚度最大值与最小值之差按公式（1）计算： Ad = dmax - dmtn (1) 式中： Ad—双极板厚度的最大值与最小值之差，mm; -双极板的厚度最大值，mm； dmax dmin 一双极板的厚度最小值，mm。 5.1.4.2 双极板平均厚度 双极板平均厚度按公式（2）计算： (2) n 式中： a-—双极板的平均厚度，mm; d,——某一点双极板的厚度测量值，mm; 测量数据点数。 5.1.4.3双极板厚度标准偏差 双极板厚度标准偏差按公式（3）计算： Z(d, -d)2 (3) n-1 式中： S -双极板的厚度标准偏差，mm； a——双极板的平均厚度，mm; d,——某一点双极板的厚度测量值，mm; 测量数据点数。 5.1.4.4双极板厚度离散系数 双极板材料厚度离散系数按公式（4）计算： S ×100% (4) CV= d 式中： CV一离散系数，反映单位均值上的离散程度，%； 一双极板的厚度标准偏差，mm； S- a-双极板的平均厚度，mm。 取5个样品为一组，计算出双极板厚度离散系数的算术平均值作为试验结果。 5.2翘曲度测试 5.2.1测试仪器 试验中使用的仪器及精度要求如下： a）高度尺：精度为0.02mm。 b）钢卷尺：精度为1mm。 5.2.2样品制备 试验样品应按以下要求制备： 3 NB/T42007—2013 a）样品为整个双极板部件。 b）表面应光洁、无划痕和破损。 5.2.3测试步骤 按照以下步骤对样品的翘曲度进行测试： a）将样品凹面朝上放置在水平台面上，确保无任何外力作用在样品上。 b）用钢卷尺测量样品对角线长，精确至1mm。 c）用高度尺测量样品板面与高度间的最大偏差（即对角线最大弦高），精确至0.02mm。 d）取5个样品为一组，计算出算术平均值作为试验结果。 5.2.4结果计算 双极板翘曲度按公式（5）计算： E= (5) L 式中： 双极板的翘曲度，%； h样品对角线最大弦高，mm; L—样品对角线长度，mm。 5.3腐蚀电流密度测试 5.3.1测试仪器 试验中使用的仪器如下： a）恒电位仪。 b）电化学测试池。采用五口烧瓶，主要用于盛放电解质溶液，主要材料为玻璃或塑料等耐腐蚀性 材料。五口烧瓶的中间一个瓶口用于放置工作电极，其他四个瓶口分别用于放置连接参比电极 的盐桥、对电极、通气管及置换溶液。 5.3.2样品制备 试验样品应按以下要求制备： a）按测试要求截取一定尺寸的矩形材料作为样品。 b）表面应光洁、无划痕和破损。 c）用乙醇等溶剂清洗样品表面，在氮气气氛、常温、常压下干燥30min。 d）将电极与样品表面连接，除有效测试面积为100mm²的测试表面外，其余表面予以绝缘密封。 5.3.3测试步骤 按照以下步骤测试样品的腐蚀电流密度： a）以样品为工作电极，以汞电极/硫酸亚汞电极为参比电极，以无孔石墨板为对电极进行测试。 b) 将工作电极浸泡在1.5MVOSO4和3MH2SO4电解质溶液中。 对样品进行线性电位扫描，扫描速率为2mV/s，电位扫描范围为-0.2V~+1.2V。 d）对测得的极化曲线进行塔菲尔（Tafel）拟合，塔菲尔直线的交点所对应的电流即为样品的腐蚀电流。 e）取5个样品为一组，将计算出的算术平均值作为试验结果。 5.3.4结果计算 双极板腐蚀电流密度按公式（6）计算： icor = (6) 式中： 腐蚀电流密度，μA/cm²； icorr I—腐蚀电流，μA; 4 NB/T42007--2013 A- 试样的有效测试面积，cm²。 5.4电阻率测试 5.4.1测试仪器 试验用仪器及精度要求如下： a）用四探针低电阻测量仪测量电阻值，测量电极为镀金的铜电极。四探针低阻测量仪的体电阻率 为0.01m2·cm。 b）低电阻测量仪的精度为0.01m2。 5.4.2样品准备 试验样品应按以下要求制备： a）按测试要求截取一定尺寸的矩形材料作为样品。 b）样品为标准的矩形材料（100mm×100mm），样品的边缘不应超过夹具边缘。 c）表面应光洁、无划痕和破损。 5.4.3测试步骤 5.4.3.1体电阻率测试 按照下列步骤对样品的体电阻率进行测试： a） 每次测量前应校准测试仪的零点。 b) 测量时应避免样品变形、样品表面灰尘等因素的影响。 c）J 用四探针低阻测量仪分别在样品靠近边缘和中心的5个部位测量，记录不同部位体电阻值。 (P 取