ICS27.070 K82 NB 备案号：55689-2016 中华人民共和国能源行业标准 NB/T42080—2016 全钒液流电池用离子传导膜 测试方法 Ion conductive membrane for Vanadium flow battery-Test method 2016-08-16发布 2016-12-01实施 国家能源局 发布 NB/T42080—2016 目 次 前言： 1范围· 2 规范性引用文件 3术语和定义 4抽样方法和通用条件 测试方法 附录A（资料性附录） 离子传导膜的预处理方法.. 附录B（资料性附录） 爆破强度测试方法 附录C（资料性附录） 离子选择系数测试前准备方法 . 15 附录D（资料性附录） 离子表观扩散系数公式推导方法 ·16 附录E（资料性附录） 离子传导膜对H*和VO2+的选择系数计算实例 NB/T42080—2016 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）归口。 本标准主要起草单位：清华大学、机械工业北京电工技术经济研究所、中国科学院大连化学物理 研究所、承德万利通实业集团有限公司、上海神力科技有限公司、大连融科储能技术发展有限公司。 本标准参加起草单位：北京金能燃料电池有限公司、中国电器工业协会、特变电工沈阳变压器集 团有限公司自动化分公司、防化研究院第一研究所等。 本标准主要起草人：王保国、李冰洋、田超贺、张华民、张玉贤、卢琛钰、胡里清、张若谷、 王晓丽、李颖。 本标准参加起草人：陈晨、骆欣、徐进亮、程杰、李霞等。 本标准为首次制定。 NB/T42080—2016 全钒液流电池用离子传导膜测试方法 1范围 本标准规定了全钒液流电池用离子传导膜的抽样方法和通用条件以及膜厚度均匀性、含水率、尺 寸变化率、拉伸性能、电导率、膜面电阻、离子选择性系数、抗氧化性等测试方法。 本标准适用于全钒液流电池用各种类型的离子传导膜。 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/T601—2002 化学 试剂标 滴定溶液的 GB/T1040.3 塑料 伸性能 内测定第3 部分：薄膜和薄片的试验条件 塑料薄膜和薄片厚 GB/T6672 度测定 机械测量法 GB/T20103 膜分离技术术语 GB/T29840 2013 全钒液流 电池 术语 3术语和定义 GB/T298402013及GB/T20103界定的以及下列术语和定义适用于本标准。 3.1 离子传导膜ionconductivemembrane 分隔正极和负极电解液， 选择性地传导离子的隔膜 注1：离子交换膜和多孔离子传导膜都属于离子传导膜，传导离子的机理分别为离子交换机理和筛分机理。 注2：改写GB/T29840—2013， 定义2.2。 3.2 离子交换膜ionexchangemembrane 带有离子交换基团，可实现选择性透过离子的离子传导膜 3.3 多孔离子传导膜 porousionconductivemembrane 利用纳米孔径实现氢离子和钒离子筛分和传导功能的离子传导膜。 3.4 膜电阻 membraneresistance 在给定的温度和溶液组成条件下，膜厚度方向的电阻。 注：膜电阻单位为2。 3.5 有效面积 effectivearea 垂直于电流方向，实现离子传导的离子传导膜的几何面积。 NB/T42080—2016 3.6 膜面电阻membranearearesistance 膜电阻与测定时膜的有效面积的乘积。 注：膜面电阻单位为Q·cm²。 3.7 膜电导率membraneconductivity 膜传递离子的能力，数值等于膜厚度与膜面电阻的比值。 注：膜电导率单位为S/cm。 3.8 离子扩散系数iondiffusioncoefficient 在给定条件下，给定离子穿过离子传导膜的通量。 注：扩散系数单位为cm²/s。 3.9 离子选择性ionpermeation selectivity 离子传导膜对不同离子进行选择透过的特性，其数值等于在给定条件下测得不同离子的离子扩散 系数之比。 3.10 爆破强度burstingstrength 连续通过液体或空气对离子传导膜施加压力直到试样破裂，所测得的压强最大值。 注：爆破强度的单位为MPa。 4抽样方法和通用条件 样品从同一批次或不同批次中随机抽取。 除非另有规定，否则试验应在本标准规定的环境下进行。对有特殊环境要求的离子传导膜，应按 被测材料的要求，或由供需双方协商确定。 本标准的试验环境条件如下： 温度：25℃±5℃； 相对湿度：5%~95%。 每一项测试至少测试3次（确保得到3个有效值）。 5测试方法 5.1样品要求 按照第4章的要求进行抽样。用目视法检测，必要时辅以检光箱观察，离子传导膜应无褶皱、表 观缺陷和破损。同一批次的离子传导膜，至少随机抽取3个样品进行测试。 5.2仪器精度要求 本标准中使用的仪器有精度要求的如下： 厚度测量仪，用于测试离子传导膜的厚度，精度不低于0.1μm； 长度测量仪，用于测试离子传导膜的长度和宽度，精度不低于0.1mm； 普通烘箱，温度控制精度不低于1℃； 分析天平，精度不低于0.1mg； 恒温槽，控温精度不低于0.5℃； 2 NB/T42080—2016 pH计，精度不低于0.01级； 紫外可见分光光度计，光度准确度不低于0.5%T。 5.3厚度均匀性 5.3.1测试方法 参照GB/T6672中的方法进行膜厚度的测试。样品的厚度均匀性用平均厚度、厚度最大值与最小 值之差（即最大偏差）以及厚度平均偏差表示。具体的测试要求如下： 取有效面积至少为10cm×10cm的膜样品。测量样品四角及中间部位不少于9个点的厚度，测量点 分布均匀，且与样品边缘的距离大于2.5mm。 5.3.2数据处理 离子传导膜的厚度均匀性采用平均厚度、厚度最大偏差和厚度平均偏差表示。 a）平均厚度按公式（1）计算。 (1) 式中： d 膜的平均厚度，单位为微米（μm）； 某一点膜的厚度测量值，=1，2，3，n，单位为微米（μm); di n 测量数据点数。 b) 最大值与最小值之差为最大偏差，按公式（2）计算： Ad = dmx - dmin (2) 式中： Ad- 膜的厚度最大值和最小值之差为厚度最大偏差，单位为微米（um）； dmax 膜的厚度最大值，单位为微米（μm）； 一膜的厚度最小值，单位为微米（μm）。 dmin 厚度平均偏差按公式（3）计算： c） (3) n 式中： Adave 膜的厚度平均偏差，单位为微米（μm）； d; 某一点膜的厚度测量值，单位为微米（μum），1，2，3，n； 一膜的平均厚度，单位为微米（μm）。 d 分别计算出膜的平均厚度d、厚度最大偏差Ad和厚度平均偏差Adave。取三个样品为一组，计算出 平均值作为试验结果。 5.4含水率 -5.4.1试剂 测量试剂包括： 去离子水：25℃时，电导率小于10μS/cm； 1mol/L氢氧化钠溶液； NB/T42080—2016 -1mol/L硫酸水溶液； -3mol/L硫酸水溶液。 溶液配置按GB/T601—2002中4.3给出的有关细则操作。 5.4.2测试方法 先将离子传导膜（面积不小于10cm×10cm）进行预处理，具体方法参见附录A，再按照以下步 骤，进行测试： a）将样品膜从去离子水中取出并用吸水纸将膜表面的水分吸干，迅速放入已称恒重的称量瓶 中，用分析天平称量质量，记录质量为ml，立即密封； b) 将密封的称量瓶打开盖置于100℃～105℃普通烘箱中干燥1h后再次称量，直到每次称量时相 邻两次间质量差小于1mg； c）取出试样放进干燥器内冷却至室温，分析天平称量质量，待读数稳定后，记录质量为m2。 5.4.3数据处理 按照公式（4）计算离子传导膜的含水率： (4) m 式中： Cw—一离子传导膜的含水率，单位为百分比（%)； 吸干表面水后烘干前离子传导膜的质量，单位为毫克（mg)； mi- m2 烘干后离子传导膜的质量，单位为毫克（mg）。 5.5尺寸变化率 5.5.1测试方法 本试验在相对湿度为（50±10）%的条件下进行测试。 按照以下步骤测试膜尺寸变化率： a）将样品膜在测试环境条件下放置24h； b) 厚度测量：按照5.3.2进行厚度测量得到膜厚平均值为doz； c） 长度、宽度测量：取另一份10cmx20cm的长方形样品膜，在膜长度与宽度方向分别进行标记 x和y，测量样品膜记号间的间距为lo及loy； （P 将上述两个样品膜按附录A方法进行预处理； e） 将预处理后的样品膜取出，并测量四个角及中间部位的厚度，取其平均值为dwz； f) 将预处理后的样品膜取出，通过与预处理前相同的标记方向测量长度和宽度，记号间的间距 为lwx及lwy。 5.5.2数据处理 a）离子传导膜的厚度变化率计算： "p-"p =×100% (5) do 式中： da -厚度变化率，单位为百分比（%）； dwz 预处理后样品膜的厚度，单位为微米（μm）； 4