DB13 T 5875-2023 氢燃料电池冷却液通用技术要求.pdf

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1、 ICS 17.080 CCS L 85 13 河北省地方标准 DB 13/T 58752023 氢燃料电池冷却液通用技术要求 2023-10-25 发布2023-11-25 实施河北省市场监督管理局发 布 DB 13/T 58752023 I 前言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件由邯郸市市场监督管理局提出。本文件起草单位：中国船舶集团有限公司第七一八研究所、北京亿华通科技股份有限公司、中国船舶集团有限公司第七一二研究所、未势能源科技有限公司、东方电气（成都）氢燃料电池科技有限公司。本文件主要起草人：李杰、王峰、刘保锋、

2、李佳莹、杨军、韩吉伟、曹蕾、孟洋洋、贾东。DB 13/T 58752023 1 氢燃料电池冷却液通用技术要求 1 范围 本文件规定了氢燃料电池冷却液的总则、技术要求和试验方法。本文件适用于氢燃料电池冷却系统用冷却液。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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/T 265 石油产品运动粘度测定法和动力粘度计算法 GB/T 699-2015 优质碳素结构钢 GB/T 3190-2008 变形铝及铝合金化学成分 GB/T 5231-20

3、12 加工铜及铜合金化学牌号和化学成分 GB/T 6908-2018 锅炉用水和冷却水分析方法 电导率的测定 GB/T 14571.2 工业用乙二醇试验方法 第2部分：纯度和杂质的测定 气相色谱法 GB/T 20878-2007 锈钢和耐热钢牌号及化学成分 GB/T 23436-2009 汽车风窗玻璃清洗液 GB/T 24548 燃料电池电动汽车 术语 GB 29743-2013 机动车发动机冷却液 JT/T 1230-2018 机动车发动机冷却液无机阴离子测定法 离子色谱法 SH/T 0065 发动机冷却液或防锈剂试验样品的取样及水溶液的配制 SH/T 0066 发动机冷却液泡沫倾向测定法（

4、玻璃器皿法）SH/T 0067 发动机冷却液和防锈剂灰分含量测定法 SH/T 0068 发动机冷却液及其浓缩液或相对密度测定法（密度计法）SH/T 0069 发动机防冻剂、防锈剂和冷却液pH值测定法 SH/T 0085 发动机冷却液腐蚀测定法（玻璃器皿法）SH/T 0088 发动机冷却液模拟使用腐蚀测定法 SH/T 0089 发动机冷却液沸点测定法 SH/T 0090 发动机冷却液冰点测定法 SH 0164 石油产品包装、贮运及交货验收规则 ASTM D3306 Standard Specification for Glycol Base Engine Coolant for Automobi

5、le and Light-Duty Service 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。氢燃料电池冷却液 应用于氢燃料电池冷却系统中，具有防腐、防冻、换热及长期低电导率等作用的功能性液体。4 总则 氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。在氢燃料电池系统运行中，冷却液起着冷却、换热、防冻、防沸等作用，是氢燃料电池系统的重要组成部分。为了防止冷却液泄露对氢燃料电池系统产生危害，要求氢燃料电池冷却液具有良好绝缘性，导电性不能过高，保障氢燃料电池系统正常运行和使用安全。DB 13/T 58752023 2 氢燃料电池冷却液按照冰点的不同，分为-35号和-45号两种常用型号。

6、对于其它冰点和沸点的冷却液，可根据实际情况选用。5 技术要求理化性能 氢燃料电池冷却液的理化性能要求见表1。表 1 冷却液的理化性能要求 序 号 项 目 要 求 -35 号 -45 号 1 冰 点/-35.0 -45.0 2 沸 点/104.0 105.0 3 导 热 系 数（20）/W/(mK)0.32 0.30 4 电 导 率（25）/（S/cm）2.0 2.0 5 热 稳 定 性/(S/cm)电 导 率 变 化 值 10.0，无 沉 淀 6 pH 值 5.0 8.0 7 密 度（20）/（g/cm3）1.024 1.027 8 灰 分（质 量 分 数）/%1.0 9 氯 离 子 含 量/

7、（mg/kg）1.0 10 硫 酸 根 离 子 含 量/（mg/kg）1.0 11 对 有 机 涂 料 的 影 响 无 褪 色、失 去 光 泽、软 化、隆 起 等 变 化 使用性能 氢燃料电池冷却液的使用性能要求见表2。表 2 冷却液的使用性能要求 项目 要求 玻璃器皿腐蚀/（80 2，336 h2 h）试片变化值/（mg/片）铝 3A21 5.0 铝 4043 5.0 铝 5A05 5.0 铝 6063 5.0 不锈钢 316L 5.0 紫铜 5.0 黄铜 5.0 非金属相容性/（80 2，336 h2 h）试片质量变化/%硅橡胶 5.0 三元乙丙橡胶 5.0 DB 13/T 5875202

8、3 3 表 2 冷却液的使用性能要求（续）项目 要求 非金属相容性/（80 2，336 h2 h）硬度变化/IRHD 硅橡胶 10.0 三元乙丙橡胶 10.0 试片质量变化/(mg/cm2)聚乙烯树脂 1.0 聚丙烯树脂 1.0 模拟使用腐蚀/(80 2,1 000h2 h)试片变化值/（mg/片）铝 3A21 10.0 铝 4043 10.0 铝 5A05 10.0 铝 6063 10.0 不锈钢 316L 10.0 紫铜 10.0 黄铜 10.0 试片质量变化/%硅橡胶 10.0 三元乙丙橡胶 10.0 硬度变化/IRHD 硅橡胶 15.0 三元乙丙橡胶 15.0 试片质量变化/(mg/c

9、m2)聚乙烯树脂 1.5 聚丙烯树脂 1.5 泡沫 倾 向 泡沫体积/mL 100.0 泡沫消失时间/s 5.0 6 试验方法 理化性能 氢燃料电池冷却液理化性能的试验方法见表3。表 3 理化性能的试验方法 序 号 理 化 性 能 试 验 方 法 1 冰 点/SH/T 0090 2 沸 点/SH/T 0089 3 导 热 系 数（20）/W/(mK)ASTM D2717 4 电 导 率（25）/（S/cm）GB/T 6908 5 热 稳 定 性/(S/cm)附 录 A DB 13/T 58752023 4 表 3 理化性能的试验方法（续）序 号 理 化 性 能 试 验 方 法 6 pH 值 S

10、H/T 0069 7 密 度（20）/（g/cm3）SH/T 0068 8 灰 分（质 量 分 数）/%SH/T 0067 9 氯 离 子 含 量/（mg/kg）JT/T 1230 10 硫 酸 根 离 子 含 量/（mg/kg）JT/T 1230 11 对 有 机 涂 料 的 影 响 SH/T 0084 使用性能 氢燃料电池冷却液使用性能的试验方法见表4。表 4 使用性能的试验方法 序号 使用性能 试验方法 1 玻璃器皿腐蚀/（80 2，336 h2 h）附录 B 2 非金属相容性/（80 2，336 h2 h）橡胶 GB/T 234362009 中附录 E 树脂 GB/T 23436200

11、9 中附录 F 3 模拟使用腐蚀/(80 2，1000h2 h)附录 C 4 泡沫倾向 SH/T 0066 DB 13/T 58752023 5 A A 附录A （规范性）热稳定性的测试方法 A.1 概述 根据氢燃料电池车辆实际运营状态，通过测试样品分别在-20 和90 温度下存放72小时后的电导率变化，以此来判断氢燃料电池冷却液的热稳定性。A.2 仪器、材料与试剂 A.2.1 电导率测定仪：测量范围0.0 S/cm100 S/cm，精度0.1 S/cm。A.2.2 恒温箱：具有干燥以及恒温作用的箱体。A.2.3 烧杯：100 mL，材质：聚丙烯或聚四氟乙烯。A.2.4 温度计：0 100，分

12、度值为1。A.2.5 水：符合GB/T 6682规定二级水标准或更高等级的要求。A.3 试验步骤 A.3.1 将烧杯用纯水洗净后干燥备用。A.3.2 参考GB/T 6908方法，对试验样品进行电导率（25）测定，并记录试验样品电导率，每次测量后，同时用纯水充分清洗电导的电极测量头，用滤纸擦洗干净，同样方法反复3次；记录三次电导率测试结果，取3次测量结果平均值作为初始初值。A.3.3 取试验样品50 mL于烧杯中，放入-20 的恒温箱，72小时后取出，放置至温度为25，测量试验样品的电导率，并记录三次测量结果平均值作为-20 均值。A.3.4 取试验样品50 mL于烧杯中，放入90 的恒温箱，7

13、2小时后取出，放置至温度为25，测量试验样品的电导率，并记录三次测量结果平均值作为90 均值。A.3.5 对同一试样进行重复测定3次并记录数据，取3次测量结果的平均值作为最终测试值。A.4 结果判定 电导率测量结果的初始均值与-20 均值、90 均值之差，作为判断氢燃料电池冷却液热稳定性的判据。DB 13/T 58752023 6 B B 附录B （规范性）玻璃器皿腐蚀的测试方法 B.1 概述 在80 2 温度下进行336 h2 h，试验后测试金属试片的质量变化，从而判断氢燃料电池冷却液的金属材料腐蚀性。B.2 仪器 B.2.1 烧杯：高型、无嘴、1000 mL，用耐热玻璃制成。B.2.2 量

14、筒：1000 mL。B.2.3 温度计：0 100，分度值为1。B.2.4 分析天平：感量0.0001 g。B.2.5 干燥器：带有干燥剂的干燥器。B.2.6 加热器：恒温水浴。B.2.7 回流冷凝管：水冷型，套管长度不小于400 mm。B.2.8 实验室常用玻璃仪器。B.3 试剂 B.3.1 盐酸：化学纯（36%38%）。B.3.2 磷酸：（85%）。B.3.3 无水乙醇：化学纯。B.3.4 三氧化铬：化学纯。B.4 材料 B.4.1 试片B.4.1.1 黄铜试片：符合 GB/T 5231 中 H70 铜要求，尺寸为 50.0 mm25.0 mm2.0 mm，中心有一个直径为 7.0mm 的

15、通孔。B.4.1.2 紫铜试片：符合 GB/T 5231 中 T2 铜要求，尺寸为 50.0 mm25.0 mm2.0 mm，中心有一个直径为 7.0mm 的通孔。B.4.1.3 不锈钢 316L 试片：符合 GB/T 20878-2007 中不锈钢 316L 材质要求，尺寸为 50.0 mm25.0 mm2.0 mm，中心有一个直径为 7.0 mm 的通孔。B.4.1.4 铝 3A21 试片：满足 GB/T 3190-2008 中铝 3A21 的材质要求，尺寸为 50.0 mm25.0 mm2.0 mm，中心有一个直径为 7.0 mm 的通孔。B.4.1.5 铝 5A05 试片：满足 GB/

16、T 3190-2008 中铝 5A05 的材质要求，尺寸为 50.0 mm25.0 mm2.0 mm，中心有一个直径为 7.0 mm 的通孔。B.4.1.6 铝 6063 试片：满足 GB/T 3190-2008 中铝 6063 的材质要求，尺寸为 50.0 mm25.0 mm2.0 mm，中心有一个直径为 7.0 mm 的通孔。B.4.1.7 B.4.1.7 铝 4043 试片：满足 GB/T 3190-2008 中铝 4043 的材质要求，尺寸为 50.0 mm25.0 mm2.0 mm。B.4.2 绝缘垫圈：聚四氟乙烯材质，外径12.0 mm、内径7.0 mm、厚4.5 mm。B.4.3

17、 黄铜螺钉：尺寸为M460 mm。DB 13/T 58752023 7 B.4.4 绝缘套管：聚四氟乙烯材质，外径7.0 mm、厚1.0 mm。B.4.5 黄铜支架：尺寸为50.0 mm25.0 mm2.0 mm，在距短边6.5 mm，距长边12.5 mm处有一个直径为7.0 mm的通孔。B.4.6 黄铜丝刷。B.4.7 软毛刷。B.4.8 砂布：粒度为150号。B.4.9 砂纸：粒度为180、240号。B.4.10 金相砂纸：磨料粒度为W20（尺寸范围：20 m14 m）。B.4.11 黄铜刮刀。B.4.12 镊子。B.4.13 超纯水：电导率0.1 mS/m。B.5 准备工作 B.5.1

18、试片的准备B.5.1.1 试片的打磨 试片的棱角、四个边及通孔用粒度为150号砂布打磨。试片的六个面先用180号砂纸打磨。打磨时试片的纹路要与试片的长边平行，打磨至试片的表面不得有凹坑、划痕和锈迹，然后用240号砂纸打磨，最后用金相砂纸打磨。打磨后不得再用手接触。磨好的试片要尽快地用无水乙醇清洗，干燥后称重，准确至0.1 mg。注：如果试片不立即使用，则要把干燥后的试片放在干燥器中贮存。B.5.1.2 试片束的组装 在黄铜螺钉上先套上一根聚四氟乙烯绝缘套管，在装了绝缘套管的黄铜螺钉上按下列顺序装配试片和垫圈：黄铜支架、聚四氟乙烯垫圈、铝3A21试片、聚四氟乙烯垫圈、铝4043试片、聚四氟乙烯垫

19、圈、铝5A05试片、聚四氟乙烯垫圈、铝6063试片、聚四氟乙烯垫圈、不锈钢316L试片、聚四氟乙烯垫圈、黄铜试片、聚四氟乙烯垫圈、紫铜试片、聚四氟乙烯垫圈、黄铜支架、黄铜螺丝（见图B.1）。注：经供需双方协商同意，也可以同时评定其他材料试片，需商定试片排列顺序，在实验报告中注明。图 B.1 试片束组装图 标引序号说明:1、17黄铜支架；DB 13/T 58752023 8 2、4、6、8、10、12、14、16聚四氟乙烯垫圈；3铝 3A21 试片；5铝 4043 试片；7铝 5A05 试片；9铝 6063 试片；11不锈钢 316 试片；13黄铜试片；15紫铜试片；18黄铜螺丝。B.5.2 取

20、样 冷却液样品的取样按SH/T 0065进行。B.5.3 试样的制备 将试验样品用纯水稀释至-35 1 的试样。试样的冰点用SH/T 0090测定。B.6 试验步骤 B.6.1 彻底清洗试验所用的烧杯、橡胶塞、温度计和回流冷凝管，并用超纯水浸泡，直至浸泡后的水测得电导率0.5 S/cm，再将其晾干。B.6.2 每个样品需用三个高型烧杯，每个烧杯放置一套干燥好的试片束，分别向每个烧杯倒入750 mL试样（液面没过试片束即可）。按图B.2所示装配橡胶塞、温度计、回流冷凝管。说明：1-烧杯；2-回流冷凝管；3-温度计；4-橡胶塞；试样液面；6-金属试片；7-黄铜支架 图 B.2 试验组件的组装 DB

21、 13/T 58752023 9 B.6.3 将装好的烧杯放到加热器上，连接水路和电路，试样在（802）条件下持续进行（3362）h。试验期间要经常检查试验情况，以确保试验的温度、液面高度符合试验条件的要求。如果烧杯中的试样因蒸发而短缺，应及时补充蒸馏水。B.6.4 试验终了时，要立即卸开试片束，用软毛刷和水轻轻地刷洗，以除去附着的疏松腐蚀物。当试片上有粘附力更强的腐蚀物和膜时，则应分别再经如下的清洗处理。B.6.4.1 紫铜和黄铜试片 在通风橱中将试片浸泡在1：1（按体积比）的盐酸溶液15s，以去除表面膜，然后立即用自来水冲洗，用软毛刷刷洗。B.6.4.2 不锈钢 316L 试片 用黄铜刮刀

22、和黄铜丝刷去除粘附沉积物，然后用湿毛刷刷洗。B.6.4.3 铝 3A21、铝 4043、铝 5A05、铝 6063 试片 在通风橱中将试片浸泡在80 三氧化铬和磷酸混合溶液中5 min，然后立即用自来水冲洗，用软毛刷轻轻地刷洗以除去腐蚀物和膜。如果仍有膜存在，就再在硝酸中浸泡1 min，然后用自来水冲洗，用软毛刷刷洗。注：三氧化铬和磷酸混合溶液的配制，是将20 g的三氧化铬溶于980 g的磷酸溶液1:19（按体积比）中。B.6.4.4 各种试片按 D.5.4.1D.5.4.3 分别清净处理后还要进行漂洗，先用自来水然后用无水乙醇，经干燥后称重，准确至 0.1 mg。不能立即称重的试片要放到干燥

23、器中存放。B.6.5 试片清净处理的平均质量损失值的确定 每种金属取三个经过打磨、用无水乙醇漂洗和干燥过的未经试验的试片称重，准确至0.1 mg，按D.5.4.1D.5.4.4分别进行清净处理，经干燥后再称重，准确至0.1 mg。取其三个试片清净处理前后的平均差值作为该种金属试片清净处理的平均质量损失值。B.7 结果判定 按照标准要求，报告三个样品的平均质量损失值。DB 13/T 58752023 10 C C 附录C （规范性）模拟使用腐蚀的测试方法 C.1 概述 搭建试验台架，模拟燃料电池冷却液实际使用状态。燃料电池冷却液在氢燃料电池内部封闭系统中，在90 2 和一定流量条件下循环1000

24、 h2 h，试验后测试金属试片的质量变化及非金属材料的影响，从而判断氢燃料电池冷却液的使用性能。C.2 仪器、材料与试剂 C.2.1 金属试片：参照附录B金属材料腐蚀性的测试方法。C.2.2 橡胶试片：三元乙丙橡胶和硅橡胶各三片，尺寸：20 mm50 mm2 mm。C.2.3 塑料试片：聚乙烯树脂和聚丙烯树脂各三片，尺寸：20 mm50 mm2 mm。C.3 试验台架要求 C.3.1 试验温度：80 2，时间:1000 h2 h。C.3.2 燃料电池双极板：试验厂家提供。C.3.3 管路流量：（510）L/min，C.3.4 管路材质：车用硅橡胶和316 L不锈钢管。C.3.5 水箱材质：聚丙

25、烯或不锈钢316 L。C.3.6 水泵材质：不锈钢316 L或PPS。C.3.7 散热器：铝制散热器。C.3.8 传感器：不锈钢316 L。C.4 取样 冷却液样品的取样按SH/T 0065进行。C.5 试样的准备 将试验样品用纯水稀释至-35 1 的试样。试样的冰点用SH/T 0090测定。C.6 试验前准备工作 C.6.1 对硅胶管、不锈钢管、水箱、水泵、双极板等各个与冷却液接触的位置用6080的纯水进行清洗，浸泡时间不少于20 min，确保无油污、杂质存在。C.6.2 对准备好的试样进行电导率、pH值、冰点测试并记录，并取样进行离子成分分析。C.7 试验步骤 C.7.1 搭建模拟台架，见

26、图C.1所示，使管路、水箱、水泵、工装连接完整，电路和水路连接正确，确保系统无渗漏，试验温度、管路流量等满足要求。试验材料种类和组装要求按照附录B。DB 13/T 58752023 11 图 C.1 模拟使用腐蚀试验工装图 C.7.2 加注燃料电池冷却液前，使用去离子水进行系统循环，实验10小时后测试系统电导率是否1.0 S/cm以下，否则进行重复循环清洗，直至测试系统电导率小于1.0 S/cm以下再进行下一步实验。C.7.3 上述满足后，加注准备好的试样，使冷却液在膨胀水箱液位的最大刻度处，并使用30 kPa压力盖进行密封。另外确保温度、流量满足试验条件。C.7.4 达到1000小时后，测试金属材料试片变化值和非金属材料的影响。C.8 结果判定 报告金属材料试片变化值及非金属材料的影响。