炭纤维纸透气度测试仪行业主流执行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》,可以同时测垂直透气(Through-plane)+ 平面透气(In-plane),这是炭纸和普通纸张透气仪zui大区别。那么,下面小编简单介绍一下炭纤维纸透气度测试仪的使用方法:

一、测试前准备
1. 样品预处理(强制)
试样在标准环境 23℃±2℃、相对湿度 50%±5% 恒温恒湿平衡≥2h(质控严谨要求 24h)
裁样:避开折痕、斑点、破损、边缘毛刺;每组至少裁3 片平行样;手只捏试样外缘,禁止触碰测试有效区域,手上油脂会堵孔、破坏 PTFE 疏水层
试样平整,无弯折、挤压痕迹;PTFE 浸渍炭纸更加脆弱,不能叠加重压存放
2. 气源与仪器准备
气源:无油、干燥压缩空气或者高纯氮气,露点≤-40℃;严禁普通含油空压机,油会污染传感器和炭纸孔隙
接电源、气源,检查管路接头无松动;过滤器排水、滤芯干净
开机,传感器预热 20 min,等待压差、流量传感器稳定;吹扫气路基线归零
检查密封硅胶垫:无缺口、硬化、碎屑;硬胶垫会压破炭纸、刮掉 PTFE 涂层
3. 空白漏气校验(每批次必做,重中之重)
选用对应夹具(垂直夹具先做),放入中空密封框(不放炭纸),均匀锁紧夹具
选择【恒压差模式】,设置测试压差(行业常用 20 Pa,也可按标准要求 50Pa)
启动空白测试:如果流量读数偏大,代表气路 / 夹具边缘漏气,排查胶垫、锁紧力度、密封面异物;空白合格后,仪器保存空白补偿参数,消除系统泄漏误差
一句话:空白不合格,所有样品数据全部无效
二、垂直透气测试(常规出厂必检项)
1. 打开垂直夹具,清理密封面粉尘、碎屑;放置硅胶密封圈
2. 把炭纸试样居中平放,自然舒展、不要拉伸、不要压皱;炭纸正反面按工艺要求统一(部分炭纸有基面 / 涂布面区分)
3. 均匀对角拧紧压头,夹紧力度要均衡:夹太松→边缘漏气,数据偏大;夹紧力过大→挤压孔隙,透气偏小、炭纸压裂
4. 触摸屏选择:垂直透气模式,录入样品编号、批次、PTFE 含量、试样厚度
5. 启动测试:仪器自动维持设定恒定压差,持续采集流量;等待流量稳定后(一般稳定 30s~5min)自动取值,自动计算透气率,单位 μm/(Pa・s),也可切换 Gurley、mL/(cm²・min)
6. 测试完成,夹具松开,小心取出试样;不要硬扯,防止炭纸撕裂、涂层剥落
7. 同位置夹具不改动,继续测剩下平行样;3 个样品测试完成,仪器自动剔除异常值,输出平均值
三、平面透气测试(GB/T20042.7-2024 新增项目,需要更换专用夹具)
平面透气是气体沿着炭纸横向传导,夹具结构完全不一样,普通垂直夹具测不了
1. 停机泄压,拆下垂直夹具,换装平面透气专用夹具
2. 再次做一次空白漏气校验(平面夹具密封要求更高,更容易漏气)
3. 试样放入,试样外圈完全密封,只允许气体沿炭纸面内横向渗透;外圈密封是成败关键,一旦外圈窜气,数据完全失真
4. 设置平面模式、目标压差(常规 10~30Pa,低于垂直测试压差)
5. 启动测试,稳定后采集流量,计算平面透气率
6. 同样至少 3 个平行样
四、参数设置参考(恒压差模式,不要用恒流量)
- 模式:恒压差(Constant ΔP)(炭纸标准指定模式,不要用葛尔莱重力式)
- 常用压差:20 Pa / 50 Pa,按图纸、技术协议执行
- 有效测试面积:Φ20mm(3.14 cm²)为标准
- 单位优先输出:μm/(Pa・s)(国标单位)
五、测试后操作
1. 全部样品测完,保存原始数据、曲线、报表;导出或打印检测记录,记录:温湿度、压差、垂直 / 平面、平行样数值、平均值、异常备注
2. 清理夹具:软毛刷清扫胶圈、密封面的炭粉碎屑;禁止钢丝球、硬质刮刀
3. 关机顺序:先关闭气源 → 泄压 → 关闭仪器电源
4. 长期不用:胶圈擦拭干净,夹具分开存放,避免胶垫长期受压永久变形;气路滤芯定期更换
六、高频操作错误与注意事项(质控避坑)
1. ❌ 不做空白漏气直接测样:漏气导致透气数据偏高,批次误判
2. ❌ 装样拉伸炭纸:孔隙被拉长,透气异常
3. ❌ 夹紧力度一边紧一边松:局部漏气 + 局部孔隙被压塌
4. ❌ 用湿手、直接触摸测试区域:油脂、水汽堵塞孔隙,数据漂移,PTFE 涂层损坏
5. ❌ 垂直、平面共用同一套夹具、同一组 EQ 参数:原理不同,夹具不能混用
6. ❌ 压差设置过大:炭纸薄、多孔,高压会直接吹穿或者挤压变形
7. ❌ 平行样只测 1 片:炭纸本身离散偏大,至少 3 片平行
七、仪器定期校准
1. 定期用标准参考膜校准流量、压差传感器,CNAS 实验室必须保留校准证书
2. 定期检查管路老化、密封圈老化;每月吹扫气路过滤器
八、简易判定逻辑
- PTFE 浸渍量越高 → 透气率越低(疏水堵孔)
- 同一批次:垂直透气 > 平面透气是正常规律
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