CNS 15122-2007 Hydrogen fuel《氢燃料》.pdf

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1、1 印月969月 本標準非經本局同意得翻印 中華民國國家標準 CNS 總號 號 ICS 71.100.20; 75.160.30 K128615122經濟部標準檢驗局印 公布日期 修訂公布日期 969月14日 月日 (共8頁)氫燃料 Hydrogen fuel 1. 適用範圍：本標準適用於氫燃料之品質要求，以確保產製與配送用於車輛、設備或其他燃料用途的氫產品之一致性。 本標準適於各類型運輸與氫燃料之應用 (陸用、水用、空用及航太用 )。 2. 用語釋義 2.1 氣態氫 (gaseous hydrogen， GH2)：係指純化至莫耳百分率達 98%以上的氫氣，產製後成為氣態，且實質在常態下為正氫

2、 (ortho-hydrogen)與仲氫 (para-hydrogen)平衡的混合狀態。 備考： 氣體類生產通常有許多方法，包括石油化學、熱化學、太陽能、電解或生物程序。 2.2 液態氫 (liquid hydrogen， LH2)：係指經液化處理至液體狀態 (仲氫 )之氫。 備考：液化可以急冷與壓縮或其他例如磁熱效應之方法進行。 2.3 凝態氫 (slush hydrogen， SLH2)：係指在三相點溫度下，液態與固態之混合氫。 3. 要求事項 3.1 分類 氫燃料應依下列型態與等級名稱分類： (a) 第一類 (A、 B 與 C 級 )：氣態氫 (b) 第二類：液態氫 (c) 第三類：凝態

3、氫 3.2 應用 下述資訊為每種類型與等級氫燃料之代表性用途，注意的是供應者 (尤其是裝液態的大型運輸車 )運送的氫，品質通常比部分使用者可能需要更高。等級 A 及 B品質要求較不嚴格，可能較適用於自用系統，例如車隊 /共用加氫或現場 (如工業區內 )製造 /使用。 第一類 A 級：運輸用之內燃機引擎 /燃料電池；家用 /商用電器； 第一類 B 級：工業燃料，例如用於發電或加熱能源； 第一類 C 級：航空器與太空載具地面支援系統用燃料； 第二類：航空器與太空載具推進與電能需要；陸用車輛； 第三類：航空器與太空載具推進用燃料。 3.3 極限特性 極限特性目錄如表 1 所示，所規定要求事項，適用於

4、每一類型及等級的氫燃料。表中空白顯示無最高極限特性；表 列品質水準中無最高極限特性者，不代表該2 CNS 15122, K 1286 成分存在與否，僅表示依照本標準不需施行該項試驗。 4. 品質查證 4.1 品質試驗 供應者應確保氫之品質等級依本標準規範查證，取樣與管制程序依第 4.3.1 節與第 4.3.2 節所述，亦可採用第 5 節與第 6 節之規定，如經買賣雙方同意，可接受未列於本標準之其他管制程序。 4.2 生產合格性試驗 4.2.1 一般要求事項 生產合格性試驗係一種應對產品 施行的單一分析或一系列分析，以確保生產設施供給規定品質等級的氫之 可靠度。此生產合格性可藉由查證供應者的產品

5、分析紀錄，或如有必要， 依買賣雙方協議之適當時間間隔，對取自設施的代表性產品試樣施行分析 來完成。生產合格性試驗可由供應者或由買賣雙方協議之實驗室執行。 4.2.2 生產合格性試驗之分析要求事項 生產合格性試驗的分析要求事項，應包括所有氫極限特性之測定。 3 CNS 15122, K 1286 表 1 極限特性目錄 除另有指定，單位均為微莫耳 /莫耳 (mol/mol) 第一類 節次 特性 (分析項目 ) A級 B級 C級 第二類 第三類6.2 氫純度 (最低莫耳百分率， %)98.0 99.90 99.995 99.995 99.9956.3 仲氫 (最低莫耳百分率， %)未規定 未規定 未

6、規定 95.0 95.0 不純物 (最高含量 ) 總氣體 50 50 6.4 水分 (cm3/m3) 無凝結 (1) 無凝結 (2) (2) 6.5 總烴 100 無凝結 (2) (2) 6.6 氧 (1) 100 (3) (3) 6.7 氬 (1) (3) (3) 6.7 氮 (1) 400 (2) (2) 6.7 氦 39 39 6.8 二氧化碳 (4) (4) 6.9 一氧化碳 1 (4) (4) 6.10 汞 0.004 6.11 硫 2.0 10 6.12 永久性微粒狀物 (6) (5) (5) (5) 密度 (5) 註 (1) 水、氧、氮及氬之總量：最大值 1900 微莫耳 /莫耳

7、。 (2) 氮、水及烴之總量：最大值 9 微莫耳 /莫耳。 (3) 氧與氬總量：最大值 1 微莫耳 /莫耳。 (4) 二氧化碳與一氧化碳總含量：最大值 1 微莫耳 /莫耳。 (5) 買賣雙方協議。 (6) 氫所含塵土、砂、泥污、膠質物、油脂或其它物質的總量，應不足以損害加氫站設備或加氫車輛 (引擎 )。 4 CNS 15122, K 1286 4.3 批允收試驗 4.3.1 適用性 批允收試驗應針對運送容器中的氫，或該批之代表性試樣實施分析。 4.3.2 批之定義 批定義應採用下列之一： (1) 買賣雙方協議之未指定數量或任意數量之氫； (2) 合約期間內之氫總供應量或加滿氫之所有容器； (3

8、) 一個日曆月期間內之氫總供應量或加滿氫之所有容器； (4) 連續 7 天期間內之氫總供應量或加滿氫之所有容器； (5) 連續 24 小時期間內之氫總供應量或加滿氫之所有容器； (6) 一連續輪班作業期間內之氫總供應量或加滿氫之所有容器； (7) 一次裝運所供應氫總量； (8) 一個運輸容器中所供應氫總量； (9) 同一供應岐管同時加注多個容器內之氫總量。 4.3.3 每批試樣數 每批之試樣數應依據下列之一： (1) 每批一試樣； (2) 買賣雙方協議之試樣數。 5. 取樣 5.1 試樣大小 在單一試樣容器內之氫量，應足以 供給施行極限特性分析；如單一試樣之氫量不足以供給施行品質等級評定需要

9、的全部分析，應於類似條件下自同一批抽取額外試樣。 5.2 氣態試樣 氣態試樣應能具備所供應氫之代表性，試樣應依下列程序之一取得。 (1) 在同一時間自同一供應歧管及依相同方式，加注於試樣容器與運送容器。 (2) 試樣經由適當連接管，從供應容器移入試樣容器，但供應容器與試樣容器間不得使用壓力調節器 (可使用適當之吹驅閥 )。 基於安全理由，試樣容器與取樣系統應至少具有與供應容器內相等之額定操作壓力。 (3) 將取樣之容器直接連接到分析設備上，並使用適當的壓力調節器以防止壓力過高。 (4) 從每批加滿氫的容器中選取一代表性容器。 5.3 汽化之液態試樣 汽化之液態試樣應具備所供應液態氫之代表性；試

10、樣應依下列程序之一取得： (1) 將供應容器內之液態氫在取樣管內加以汽化後採取之； (2) 自供應容器將液態氫導流進入或經過一合適容器，以收集代表性試樣並隨即加以汽化。 5 CNS 15122, K 1286 6. 試驗法 6.1 分析參數 在本節中所涵蓋之分析技術參數有： (1) 莫耳百分率，以 %表示； (2) 每立方公尺之立方公分數 (cm3/m3)，僅用於含水量； (3) 每莫耳所含之微莫耳數 ( mol/mol)。 備考：第 6.1(2)與 (3)節中之含量為 10-6。 本標準總烴含量 (以甲烷計 )，以單碳原子之當量定義之。 測定氫極限特性之分析儀器，可能 必須使用含有合適氣體成

11、分之校正用氣體標準品進行校正。 買方如有要求，用於調製這些標準 品的量測設備，其準確度應可追溯至標準品認可機構。 分析儀器應依照製造商之操作說明書操作。 如經買賣雙方協議，可採用未列於本標準之分析方法。 6.2 氫純度分析 氫濃度應依下列方法之一測定。 (1) 使用熱傳導分析儀量測與氫熱傳導不同之總雜質量，該分析儀應每隔適當時間使用校正用氣體標準品校正。該分析儀之濃度測定範圍應不得大於規定最低氫濃度 (%)與 100%差值的 10 倍，因此，就最低氫濃度 99.5%而言，分析儀應有最大範圍 5%之雜質或氫濃度範圍 95%至 100%。 (2) 採用容積型或流體壓力型氣體分析裝置。 (3) 依後

12、續各小節方法測定總不純物之含量，氫濃度值以 100%扣除所測得總不純物含量之值求得，以莫耳百分率 (%)表示。 (4) 使用可有效定量特定不純物之合適氣相層析系統見第 6.7(1)節。 6.3 仲氫分析 仲氫 (最低平衡正 氫百分比 )應採用設置於供應商生產系統內且經適當運用溫控觸媒床完整校正之熱傳導型線上分析儀測定。 備考：氫之工業用戶一般不需要逐批分析仲氫量，本試驗可依買賣雙方協議施行。 6.4 水分 水分應依下列方法之一測定。 (1) 將氫鋼瓶保持於倒置狀態 (閥在底部 )5 分鐘，然後於鋼瓶倒置下微微開啟鋼瓶閥，且在幾乎聽不到氫洩放聲下流入另一開啟、乾燥之容器 1 分鐘。 鋼瓶及其內容

13、物之溫度應高於 0，但本程序僅可用於第一類 A 級與 B 級之氫燃料，本程序偵測凝結烴 (油 )和水。 備考：快速流動可能導致水分散開而無法收集於容器內。 (2) 使用電解式濕度計，具有指示器刻度 cm3/m3，且範圍不大於規定最高水分之10 倍。氧與氫再結合可能發生，導致錯誤之偏高讀數，應參考儀器製造商說明書之適用分析技術。 6 CNS 15122, K 1286 (3) 使用一能於水氣開始形成時即量測表面溫度之露點分析儀。 (4) 使用壓電 (例如石英振盪 )吸收型濕度計測定，分析準確度應為 0.1 cm3/m3或其讀數 5%兩者中之較大者。 (5) 使用裝置金屬氧化物電容器之分析儀，其範

14、圍不大於規定最高水分之 10 倍。 6.5 總烴含量 總 (揮發性 )烴含量 (以甲烷計 )應使用下列儀器之一測定。 (1) 使用火焰離子化型分析儀，且每隔適當時間使用校正用氣體標準品校正，使用範圍應不大於以甲烷表示之最高總烴含量之 10 倍。 (2) 使用裝置氣體槽之紅外線分析儀，每隔適當時間於約 3.5 m 波長處 (為 CH拉伸之特性吸收波長 )以校正用氣體標準品校正，分析儀對甲烷之操作靈敏度至少為 0.1 mol/mol 或 10 %規定最高總烴含量之較大者。 6.6 氧含量 氧含量應使用下列儀器之一測定。 (1) 使用裝有固態或水溶液電解質之電化學型氧分析儀，每隔適當時間以校正用氣體

15、標準品校正，或依據法拉第定律 (Faradays Law)完整校正，使用範圍應不得大於規定最高氧含量之 10 倍。 (2) 使用反應熱型氧分析儀，每隔適當時間以校正用氣體標準品校正，或依據法拉第定律完整校正，使用範圍應不得大於規定最高氧含量之 10 倍。 (3) 使用可將氧反應成化合物並分析該化合物之分析儀，每隔適當時間以校正用氣體標準品校正，或依據法拉第定律完整校正，使用範圍應不得大於規定最高氧含量之 10 倍。 (4) 使用如第 6.7(1)節所規定之氣相層析儀。 (5) 採用質譜儀，操作靈敏度至少為 0.5 mol/mol 或 10 %規定最高總氧量之較大者。 6.7 氬、氮、氖及氦含量

16、 氬、氮、氖及氦含量應使用下列儀器之一測定。 (1) 使用氣相層析儀，該分析儀應能分離並測定擬偵測之成分，且其靈敏度應至少能達該成分之規定最高濃度值之 0.5 mol/mol 或 20 %之較大者，可使用適當的不純物濃縮技術以維持其靈敏度。該氣相層析儀應每隔適當時間以校正用氣體標準品校正。 備考： 本法不僅可用以測定氬、氮、氖及氦，亦可用於測定氣體成分之任何其他極限特性。 (2) 使用質譜儀，操作靈敏度應至少為 0.5 mol/mol 或該成分規定最高濃度之 10 %，取靈敏度較高者。 6.8 二氧化碳含量 二氧化碳含量應使用下列儀器之一測定。 (1) 使用裝有氣體槽之紅外線分析儀，該分析儀應

17、先以校正用氣體標準品於約 4.3 m 波長每隔適當時間施行校正，該分析儀施行分析時其二氧化碳之靈敏度應7 CNS 15122, K 1286 至少為 0.1 mol/mol 或規定最高二氧化碳濃度之 10 %，取靈敏度較高者。 (2) 使用第 6.7(1)節所規定之氣相層析儀，使用之技術應特定於二氧化碳之分離與分析。 (3) 使用加裝觸媒甲烷化如第 6.7(1)節所述之氣相層析儀。 (4) 使用二氧化碳之反應再量測其生成物之二氧化碳分析儀，該分析儀應每隔適當時間使用校正用標準品予以校正，且其讀數範圍應不大於規定最高二氧化碳含量之 10 倍值。 6.9 一氧化碳含量 一氧化碳含量應使用下列儀器之

18、一測定。 (1) 使用一充填變色反應型化學藥劑偵測管之測定裝置，其準確度之等級視量測之精密度與偵測管之分析偏差而定。 (2) 使用裝有氣體吸收槽型紅外線分析儀，該分析儀應每隔適當時間先以校正用氣體標準品於約 4.6 m 波長施行校正，該分析儀施行分析時其一氧化碳之靈敏度應至少為 0.1 mol/mol 或規定最高一氧化碳含量之 10 %，取靈敏度較高者。 (3) 使用一氧化碳之反應再量測其生成物之一氧化碳分析儀，該分析儀應每隔適當時間先以校正用標準品施行校正，且其讀數範圍應不大於規定最高一氧化碳含量之 10 倍。 (4) 使用第 6.7(1)節所規定之氣相層析儀，使用之技術應特定於一氧化碳之分

19、離與分析。 (5) 使用加裝觸媒甲烷化如第 6.7(1)節所述之氣相層析儀。 6.10 汞蒸氣含量 汞蒸氣含應依下方法之一測定。 (1) 使用裝有氣體吸收槽之紫外線分析儀，該分析儀 應每隔適當時間，先以汞蒸氣標準品校正或全面以機械校正裝置施行校正 ，且其讀數範圍應不大於規定最高汞蒸氣含量之 10 倍。 (2) 使用滴定分析技術，測定汞蒸氣反應後之生成物成分。 (3) 使用以薄金膜感測器為主且連接一金線圈收集裝置之分析儀。 6.11 總硫分含量 無機與有機化合物含量應依下列方法之一測定。 (1) 使用氫氧焰型燃燒法，此法中，應使用以吸收法 或其他適當方式將硫含量完全移除之氫氧焰高溫燃燒試樣。燃燒

20、產物以過氧化氫 /水溶液加以吸收，將硫分氧化成硫酸，隨後計算求得以二氧化硫計之總硫分含量。 (2) 使用如第 6.7(1)節附火燄光電型偵檢器之氣相層析儀，且不使用分離管柱，量測釋放之火燄吸收度。 6.12 永久性微粒狀物 本標準體認到可能確認氣態氫所含之特定永久性微粒狀物含量，故未指定本含量之限值。本含量應由買賣雙方協議，據以建立氫產品運送時之線上過濾要8 CNS 15122, K 1286 求事項。 為降低液態氫所含之特定永久性微粒狀物含量，液態氫產品於運送灌裝時可加以過濾，安裝於灌裝系統之線上過濾設備，其一般可採用篩孔尺度為 10 m 至40 m (10 m 為標稱值； 40 m 為絕對

21、值 )之過濾器。 7 安全與偵測 7.1 安全 氫為可燃性，亦為窒息性，取樣與 試驗程序具有高危險性，故使用者應充分熟悉所用氣態氫 (GH2)、液態氫 (LH2)以及凝態氫 (SLH2)之物理、化學及其特定危害性。 7.2 偵測 為偵測氫火焰與氫之外洩，可於氫 產品內添加染色劑或臭劑。如無法藉由於產品中添加染色劑或臭劑等辨識劑者 ，可改採於設計供應系統時，即行裝設適用之偵測與監控系統方式保護。添加 染色劑或臭劑等辨識劑之方式，因將增高氫產品之不純物含量，可能無法用於 氫化物之氫儲存系統或燃料電池，迄今仍未能證實臭劑是否會溶解於液態氫中且添加後是否仍可供為氫燃料供應鏈之用。 相關標準：ASTM D1946 Standard practice for analysis of reformed gas by gas chromatography 相對應國際標準： ISO 14687:1999 Hydrogen fuel Product specification