燃料電池是一種以氫氣為燃料的高效發電裝置，因其有助于減少二氧化碳排放而備受關注，燃料電池中的離子交換膜是其核心組件，膜中的細孔通過傳輸質子來發揮其性能。

用于車載燃料電池的離子交換膜，要求其在低溫 （-50°C）到高溫（80°C）的寬溫度范圍內，在反復進行升溫和冷卻的同時，保持其性能。

因此，有必要在冷熱循環條件下對電解質膜內的細孔孔徑變化進行評價，但到目前為止，還沒有一種能夠簡便地評價冷熱循環引起的孔徑變化的方法。

該應用通過使用低場核磁共振技術對冷熱循環中的質子交換膜中的孔隙中的水的弛豫時間進行測定，從而能夠評價孔徑的分布，被封閉在細孔內的水的T2弛豫時間會隨著孔徑尺寸的減小而縮短，這一性質已被人們所熟知。

利用這一性質，可以對孔隙的分布進行評價。該應用中使用了變溫低場核磁設備，溫度變化范圍為-50℃-80℃，變溫速率為10℃/min，一共變溫12次，在室溫25℃下測試離子交換膜中水的T2弛豫時間。為了使試樣溫度達到平衡狀態，溫度達到25℃后繼續保持20分鐘再進行測定。此次使用CPMG序列測試T2弛豫時間。

圖一：升降溫變化圖

此次使用的質子交換膜對其在80℃、相對濕度為100%的條件下，進行了一天的調濕處理。圖2展示了低場核磁設備的測定結果，圖中可以看出，隨著循環次數的增加，弛豫過程逐漸變慢。

圖2：不同循環次數T2弛豫時間

圖3顯示了T2弛豫譜圖的反演曲線，隨著循環數的增加，可以看出T2弛豫時間變長，同時T2弛豫時間的范圍變寬。

由此可知，隨著循環數的增加，孔隙尺寸會增大，并且孔隙的分散也會增大，表明該質子交換膜的孔徑受循環高低溫影響較大。

圖3：不同循環次數的T2反演曲線