GB T 31886.2-2015 反应气中杂质对质子交换膜燃料电池性能影响的测试方法 第2部分 氢气中杂质.pdf

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1、E臼27.070K 82 望中华人民共和国国家标准GB/T 31886.2-2015 E 反应气中杂质对质子交换膜燃料电池性能影晌的测试方法第2部分:氢气中杂质Test method about the influence of gaseous contaminants in reaction gas 00 the performance of proton exchange membrane fuel cells -Part 2: Gaseous contaminants in hydrogen 2015-09-11发布2016-04-01实施飞jT/L/几叩川中华人民共和国国家质量监督检验

2、检夜总局峪舍中国国家标准化管理委员会。叩GB/T 31886.2-2015 前古同GBjT 31886运土3%按相对误差计5 测试前准备5.1 待测耀料电池的基本信息依据GB/T20042.5-2009中6.1样品制备及6.2测试仪器和设备中的规定，提供待测电池基本信息如下z一一样品膜电极有效面积为50cmz，并对有效面租之外的四周进行密封处理z一一流场极采用蛇形流场的纯石墨板z一一-集流板采用镀银或镀金处理的不锈钢板z-一燃料电池制造商提供阴阳极催化层铀担量。5.2 测试条件的确定依据GB/T20042.5-2009中6.7规定的常压测试方法，需确定以下测试条件z一一所采用杂质的种类(X)及

3、目标杂质体积分数(CXd); 一一燃料电池的运行温度:75.C; 一一工作电流密度分别为:200mA/cmz、500mA/cmz和800mA/cmz I 一一一燃料电池运行的最低电压(Umin):0.3 V; 一最长毒化时间(tdmaz): 10 h; 一一燃料气出口背压:0MPa，化学计量比为1.2，相对温度为100%;二氧化剂空气出口背压:0MPa，化学计量比为2.5，相对湿度为100%。一-测试过程中每一参数连续采样间隔不超过1min，其中电压及电流连续采样间隔不超过108. 5.3 反应气体准备纯氢气z满足GB/T3634.2-2011中规定的高纯氢气以上品质的氢气作为测试所需的纯氢气

4、源。氧化剂空气z准备足量洁净空气作为测试所需空气源。稀释前的杂质燃料氢气z依据GB/T5274或GB/T5275.10中的规定，配制标准的足量杂质体积分数为Cxo的杂质氢气，作为测试所需的杂质氢气源p且Cxo由目标杂质氢气体租分数(CXd)及稀释比例确定，计算公式如式(1)。CXd =Cxo X d . ( 1 ) 式中zCxo一一稀释前含杂质氢气中的杂质体积分数;CXd一一燃料电池制造商指定的测试所采用的目标杂质体积分数:3 GB/T 31886.2-2015 d一一稀释比例，即稀释后与稀释前杂质体积分数比:1%.5%。5.4 梓晶撒量及要求提供同一批次制备的、无差别的至少9个测试样品用于燃

5、料电池中毒测评。6 测试方法6.1 总则本部分详述了燃料电池抗毒化性能割试方法，测试于具备圈1所述功能的燃料电池测试台架上进行。先将样品按不同工作电流密度分成三组，每组对至少3个样品进行测试，每个样品测试一次。本测试过程中，全程监翻并记录燃料电池电流及电压随时间的响应值，测试报告中涉及数值报告部分应给出所有测试结果的范围区间及平均值。6.2 测试步骤6.2.1 概越本测试由稳态运行阶段、毒化阶段及恢复阶段构成，如图2所示。待测燃科电池样品应至少进行200 mA/ cm2 , 500 mA/ cm2、800mA/cm2三个电流密度条件下的测试。6.2.2 稳菇远行阶段 II 远I.gp I i

6、!稳态ll阶段i. 、毒化阶段-性能衰减曲线U., - u .U，=-且-一血-Xl%(!WI 时间/min, e -一一一一一一一-u也恢复阶段圄2测试过程示意固本阶段燃料电池以纯氢及洁净空气为反应气，将测试样品按照5.2给出的测试条件恒电流运行至稳态，处于该状态下的电池电压最大波动范围不超出士15mV.任意2min内电压平均值差异不超过2 mV.记录此时的氢气进气流量为息，维持燃料电地稳态运行不低于60min.记录电压稳定状态运行阶段的起始时间儿，结束时间为tb.4 GB/T 31886.2-2015 6.2.3 毒化阶段6.2.3.1 毒化阶段开始在燃料电池电压稳定状态运行阶段完成后(t

7、b开始).调节纯氢气流量为Q.l并同步提人杂质氢气，流量为Q与，维持其余操作条件不变，维持燃料电池恒电流继续运行，进人毒化阶段，其中，纯氢气进气流量(Qal)及稀释前杂质氢气进气流量(Q.l)与设定的总进气流量(Q.)关系如式(2)、式(3):式中EQ.l一一稳定阶段纯氢气流量zQ.l一一稀释前杂质氢气进气流量，也一一总进气流量zd 一一杂质氢气稀释比例。6.2.3.2 毒化阶段结束Q.l =Q. X (1 -d) .( 2 ) Q.l =Q. X d -( 3 ) 燃料电池在毒化条件下运行至达到下列条件之一时结束毒化测试，记录测试结束时间为tc.结束条件如下za) 达到燃料电池中毒电压平台区

8、并在该电压平台区持续运行超过60min.该区域内的电池电压最大波动范围不超出士15mV.任意2min内电压平均值差异不超过5mV, b) 燃料电池电压值达到最低运行电压(Umin)O.3V; c) 燃料电池运行至最长毒化时间(tdmax)10h. 6.2.4 恢复阶段抗毒化测试结束后将燃料氢气再次切换为纯氢气继续测试5h，对电池恢复进行验证(该切换过程中电池不得卸载及停机)。6.3 敏捷处理6.3.1 概述本标准为恒电流测试，在判别毒化前后燃料电池的性能时，依据电压的变化作为参考依据。通过本测试的数据，可以计算得到稳态期间的平均电压、毒化后的平均电压、平均毒化时间以及衰减幅度。6.3.2 稳态

9、性能(U，)燃料电池样品i在稳态运行阶段内电压的算术平均值按式(4)计算，用于表征燃料电池的稳态性能zUwztZU回 . . ( 4 ) 式中zn 一一测试的燃料电池样品数量zUwi一一样品i的稳定状态阶段平均电压，单位为伏(V); Uw一一所有样品的平均稳态电压，单位为伏(呐。6.3.3 毒化后性能(Ud)取燃料电池样品i于毒化测试结束时电压值作为样品t衰减毒化后电池性能Udi将不同样品的GB/T 31886.2-2015 Udi按式(5)进行算术平均计算可得到衰减毒化后的平均性能Ud:百d=均U也. . ( 5 ) 式中En 一一测试的燃料电池样品数量sU出一一样品i毒化后燃料电池的电压，

10、单位为伏(v), Ud一一所有样品的平均毒化后电压，单位为伏(呐。6.3.4 平均毒化时间(t(bc) 取燃料电池样品i运行于tb和tc间的时间差t;为样晶i的毒化时间，将不同样品的ti按式(6)进行算术平均计算可得平均毒化时间t阳E式中zn 一一一测试的燃料电池样品数量自t ti(bc) n i= ti(bc】一一燃料电池样品i的毒化时间，单位为分(min); t (bc)一一燃料电池平均毒化时间，单位为分(min)。. . ( 6 ) 6.3.5 衰威幅度Au取燃料电池样晶i的稳态电压Uwi、毒化后电压Udi按式(7)进行计算可得样品t衰减幅度Ui:Ui = (Uwi - Udi)/ Uw

11、i X 100% . ( 7 ) 式中zUi一-样品t衰减幅度，%;U时一一样品t的稳态阶段平均电压，单位为伏(V), Udi一一样品t毒化后的电压，单位为伏(v)。将不同样品的Ui按式(8)进行算术平均计算可得燃料电池平均衰减幅度U. 式中zn 一一测试的燃料电池样品数量，Ui-一样品i中毒衰减幅度，比U一一所有样品的平均衰减幅度.%。=tZAua. . . . .( 8 ) 6.3.6 性能衰就曲钱将燃料电池样品t于tb-tc段运行过程中电压作为纵轴，相对时间作图(以tb为时间零点)，可得出样品i的毒化性能衰减曲线，不同样品的毒化性能衰减曲线应绘制于同一图中。通过比较不同燃料电池样品的性能

12、衰减曲线，可以衡量出不同燃料电池样品的抗毒化性能，6.3.7 恢复比例燃料电池样品1，在完成6.2.4恢复阶段测试后，对结束时刻前5min电池性能数据取平均，并将其与稳态性能(Uw)相比，得到恢复百分比，计算公式如式(9):.Uri =Uri/ U回X100% . ( 9 ) 6 GB/T 31886.2-2015 式中zUri 样品i恢复的恢复比例.%;U币一一样品i的稳态阶段平均电压，单位为伏(V); Uri一一样品i恢复阶段测试结束时刻前5min内的电池平均性能，单位为伏(V)。7 测试报告质子交换膜燃料电池制造商可利用本标准对其产品抗氢气杂质毒化性能进行评价，测试报告应包括以下信息za

13、) 燃料电池基本信息及制造商名称zb) 详细测试条件以及割试过程与结呆$0 测试方需备注表明的其他信息s测试报告可参照附录A给出的格式编写。7 GB/T 31886.2-2015 附录A(资料性附录)测试报告氢气中杂质对燃料电池性能影响测试的报告，可参考表A.l给出的模板进行编写。表A.1氢气中杂质对燃料电池性能影响测试报告制造商名称z燃非非电池类型g制造时间=年月测试时间s年月引用标准编号:GB/T31886.2-2015 燃料电池工作电压gV士V工作电流gA士A样品参数功率gw 活性面飘gcm2 氢气中杂质类型，配气体权分数g稀释比例g电池温度g 电流zA 测最低运行电压gv 最长测试时长

14、2h 试压力/kPa 流量/(L.min-) 相对湿度/%条件空气氢气测测试开始时间t.: 毒化起始时间tb:试测试结束时间t.:过测试结束满足条件g程口达到平台区口达到最低运行电压口达到最长测试时长A稳态性能U，: V A 测B.毒化后佳能UdI V A 试C.毒化时间t刷结mln 果D.衰减幅度l:!.u:% E.恢复比例l:!.UrI: % 8 GB/T 31886.2-2015 表A.1(续)F.性能衰减曲线附图-佳能衰减曲钱测试结果民U_.-u. U=且-X1OO% UI fdi t b , c 恢复阶段时间/min性能衰减曲线示意图备注9 EON-N.户的H阁。华人民共和国家标准反

15、应气中杂质对厨子交换膜燃料电池性能影响的测试方法第2部分z氢气中杂质G/T 31886.2-2015 国中 中国标准出版社出版发行北京市朝阳区和平墨西街甲2号(100029)北京市西城区三里河北街16号(10004日网址总编室，(010)68533533发行中心，(010)51780238读者服务部，(010)68523946中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销 开本880X 1230 1/16 印张1字数18千字2015年8月第一版2015年8月第次印刷 t5号:155066. 1-50654定价18.00元如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话:(010)68510107