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[PDF] GB/T 20042.2-2023 - 自动发货. 英文版

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GB/T 20042.2-2023 英文版 500 GB/T 20042.2-2023 3分钟内自动发货[PDF],有增值税发票。 质子交换膜燃料电池 第2部分:电池堆通用技术条件 有效

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基本信息
标准编号 GB/T 20042.2-2023 (GB/T20042.2-2023)
中文名称 质子交换膜燃料电池 第2部分:电池堆通用技术条件
英文名称 Proton exchange membrane fuel cell -- Part 2: Ganeral technical spcecification of fuel cell stacks
行业 国家标准 (推荐)
中标分类 K82
国际标准分类 27.070
字数估计 32,381
发布日期 2023-03-17
实施日期 2023-10-01
旧标准 (被替代) GB/T 20042.2-2008
起草单位 上海神力科技有限公司、中国科学院大连化学物理研究所、上海捷氢科技股份有限公司、同济大学、潍柴动力股份有限公司、武汉理工大学、北京亿华通科技股份有限公司、新源动力股份有限公司、新研氢能源科技有限公司、北京长征天民高科技有限公司、机械工业北京电工技术经济研究所、中国质量认证中心、中国汽车技术研究中心有限公司、襄阳达安汽车检测中心有限公司、上海机动车检测认证技术研究中心有限公司、上海攀业氢能源科技股份有限公司、广东国鸿氢能科技股份有限公司、无锡市检验检测认证研究院、上海韵量新能源科技有限公司、特嗨氢能检测(保定
归口单位 全国燃料电池及液流电池标准化技术委员会(SAC/TC 342)
提出机构 中国电器工业协会
发布机构 国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会

GB/T 20042.2-2023: 质子交换膜燃料电池 第2部分:电池堆通用技术条件
GB/T 20042.2-2023 英文名称: Proton exchange membrane fuel cell -- Part 2: Ganeral technical spcecification of fuel cell stacks
中华人民共和国国家标准
代替GB/T 20042.2-2008
质子交换膜燃料电池
第2部分:电池堆通用技术条件
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
1 范围
本文件规定了质子交换膜燃料电池堆(包括直接醇类燃料电池堆,以下简称燃料电池堆)的安全、基
本性能、试验项目、试验方法以及标志与说明文件等方面的要求。
注1:本文件中提及的电池堆也称为燃料电池堆。
注2:如果有更好的材料或新的结构,又能通过本文件规定的试验并满足相关要求,也可以认为是符合本文件的。
本文件适用于质子交换膜燃料电池堆(包括直接醇类燃料电池堆)的设计及检测。
本文件仅涉及会对人体和燃料电池堆外部环境造成危害的情形,对燃料电池堆内部损伤的防护,只
要不影响燃料电池堆外的安全,本文件不作规定。
本文件不包括对燃料和氧化剂的储存装置和输送装置的要求。
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 2423.43 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 振动、冲击和类似动力学试验样
品的安装
GB/T 2423.56 环境试验 第2部分:试验方法 试验Fh:宽带随机振动和导则
GB/T 3512 硫化橡胶或热塑性橡胶 热空气加速老化和耐热试验
GB/T 3836.1-2021 爆炸性环境 第1部分:设备 通用要求
GB/T 4208 外壳防护等级(IP代码)
GB/T 5169.16-2017 电工电子产品着火危险试验 第16部分:试验火焰50W水平与垂直火焰
试验方法
GB/T 5563 橡胶和塑料软管及软管组合件 静液压试验方法
GB/T 7826 系统可靠性分析技术 失效模式和影响分析(FMEA)程序
GB/T 15329 橡胶软管及软管组合件 油基或水基流体适用的织物增强液压型 规范
GB/T 20042.1 质子交换膜燃料电池 第1部分:术语
GB/T 28816 燃料电池 术语
IEC 61508(所有部分) 电工电子可编程序的电子安全相关系统的功能安全(Functionalsafetyof
electrical/electronic/programmableelectronicsafety-relatedsystems)
3 术语和定义
GB/T 20042.1和GB/T 28816界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
4 要求
4.1 通用安全措施
由于燃料电池堆中有燃料和其他已经储备能量的储能物质(例如:易燃物质、加压介质、电能、机械
能等),燃料电池堆制造商应对所有合理的可预见的危险进行评估,在实际可行的条件下按照以下顺序
为燃料电池堆采取相应安全措施。
a) 在这些能量尚未释放时,首先消除燃料电池堆外部的隐患。
b) 对这些能量进行被动控制(如采用泄压阀、隔热构件等),确保能量释放时不危及周围环境。
c) 对这些能量进行主动控制(如通过燃料电池中的电控装置)。在这种情况下,由控制装置故障
引发的危险应逐一加以考虑,对功能安全的评价应符合IEC 61508(所有部分)的规定。另一
方面,可将危险告知燃料电池系统集成制造商。
d) 提供适当的、与残存危险有关的安全标记。
4.2 设计要求
4.2.1 通用要求
燃料电池堆制造商应根据风险评估进行设计。风险评估应符合GB/T 7826和IEC 61508(所有部
分)规定。
燃料电池堆及其所有零部件应:
a) 适合于预期使用时的温度、压力、流量、电压及电流范围;
b) 在预期使用中,能耐受燃料电池堆所处环境的各种作用、各种运行过程和其他条件对燃料电池
堆的不良影响。
注:除另有规定外,本文件中的气体压力均指表压。
如果燃料电池堆带有封装外壳,则外壳防护应根据燃料电池堆的不同使用环境,并按GB/T 4208
的要求选择适当的防护等级并予以标志。
4.2.2 正常运行条件下的特性
燃料电池堆在按制造商说明书中规定的所有正常运行条件运行时,不应产生任何损坏。
4.2.3 着火和点燃
应对燃料电池堆釆取保护措施(如通风、气体检测等),以确保燃料电池堆内部泄漏或对外泄漏的气
体不致达到其爆炸浓度。这些措施的设计规范(如要求的通风速率)应由燃料电池堆制造商提供,并在
说明书中加以说明,以便燃料电池系统集成制造商采取预防措施,确保安全。
对难以采取保护措施(通风、气体检测等)的产品,且处于爆炸性环境或区域中的零部件应由满足
GB/T 5169.16-2017中表2规定的 V-0、V-1或 V-2的阻燃材料制造。
4.2.4 管路和管件装配
4.2.4.1 通用要求
管路的尺寸应符合设计要求,其材料应满足预期输送的温度、压力的要求,并免于遭受流体介质对
管材机械性能劣化的影响。
管路系统应满足5.4规定的气体泄漏试验要求。
应彻底清理管路的内表面以除去颗粒物及有机污染物,管路端口应仔细清除障碍物和毛刺。
用来传输气体的柔性管道和相关配件应符合 GB/T 3512、GB/T 5563、GB/T 15329的规定,输送
氢气的管路应作特殊考虑。
4.2.4.2 非金属管路系统
在下列情况下,可使用塑料和橡胶管材、管路和组件。
非金属管路系统应适应最高运行温度和最高运行压力的共同作用,不应释放出对燃料电池堆有害
的物质,并能与使用、维修和保养时所接触的其他材料、化学品相容,应具有足够的机械强度,满足5.6
和5.7的要求。
必要时应加防护套管或外罩来防止燃料电池堆上的塑料或橡胶管件受到机械损伤。
所有安装有输送易燃气体的塑料或橡胶管件的腔室,都应防止可能的过热。如有这种过热的可能
时,应告知燃料电池系统集成制造商这一部位允许的最高温度,以便他们提供一个控制系统,腔室温度
应比输送燃料管件所用材料的最低热变形温度下限低10℃以上,否则即切断燃料输入。
用于危险区域(如爆炸性环境)内的塑料或橡胶材料应是能导电的,除非设计上能做到避免静电电
荷累积,其应符合GB/T 3836.1-2021中7.4.2的要求。
4.2.4.3 金属管路系统
金属管路系统应适应最高运行温度和压力的共同作用,不应析出对燃料电池堆有害的物质,并能与
使用、维修和保养时所接触的其他材料、化学品相容,金属管路系统应保持完好,应具有足够的机械
强度。
金属成型的弯管在弯曲时不应引起影响使用的缺陷。
4.2.5 接线端子和电气连接件
对外电路供电的电气连接件应满足下述要求:
a) 固定在其安装构件上,并保持足够的接触压力,不会自行松动;
b) 导电部分不会从其预定位置滑脱;
c) 正确连接以确保导电部分不致受到损伤而影响其功能;
d) 在正常紧固过程中能防止发生旋转、扭曲或永久变形;
e) 导电连接件应有防护措施,不可裸露;
f) 应采取防腐措施,使金属表面不发生腐蚀且相互连接的金属件之间不应发生化学腐蚀;
g) 接线端子和电气连接件应符合电力负荷的要求,母线端子标出正负极。
4.2.6 带电零部件
制造商应在技术文件中详细说明存在的带电零部件,特别是系统关闭后由于残余电压而存在危险
的带电部分,告知燃料电池系统集成制造商应采取防止电击的措施,还应预防燃料电池堆带电部分的意
外短路。
4.2.7 监控要求
为确保燃料电池堆的安全,宜提供相关参数的监控措施,如:
a) 燃料电池堆温度;
b) 燃料电池堆和/或单电池的电压。
监控点的位置由燃料电池堆制造商规定并向燃料电池系统集成制造商加以说明。
在用其他方式对燃料电池堆提供安全运行保障的情况下,这些方式应具有和对温度及电压监控等
效的安全保障能力。
4.3 技术要求
4.3.1 气密性要求
按照本文件的测试方法对燃料电池堆进行气密性测试[气体泄漏试验(5.4)、窜气试验(5.5)],结果
应满足制造商在技术文件中对泄漏速率的要求;
对于带集中安全通风系统和吹扫程序的带有封装外壳的燃料电池堆,易燃气体浓度试验(5.13)的
结果应低于低可燃极限的25%。
4.3.2 压力耐受要求
燃料电池堆在经受本文件规定的允许工作压力试验(5.6)、冷却系统耐压试验(5.7)和压力差试验
(5.8)后,燃料电池堆及其零部件不应出现开裂、永久变形或其他物理损伤,且满足5.4~5.5的要求。
4.3.3 绝缘性能要求
燃料电池堆中带电部分和不带电的导电部分之间的所有绝缘结构设计,都应符合电气绝缘结构有
关标准的相应要求。影响结构件功能的材料的机械特性(如抗拉强度)应得到保证,当其所在部位温度
比正常运行温度的最高值还高20℃(但不应低于80℃)时,仍应符合设计要求。
按照5.9的方法进行试验,燃料电池堆在加注冷却液且冷却液处于冷态不循环状态下,正负极对地
绝缘比阻值不应低于100Ω/V,如果在绝缘试验中,不能满足要求,则应停止后续试验,且应向系统集成
商提供试验数据,由系统集成商采取减少危险的措施。
4.3.4 输出性能要求
燃料电池堆按制造商给定的技术条件运行时,其性能输出指标 [正常运行试验(5.10)和额定功率
试验(5.11)]应不低于制造商在技术文件中的规定值。
电气过载试验(5.12)后,燃料电池堆不应出现开裂、永久变形或其他物理损伤。
4.3.5 环境适应性要求
4.3.5.1 高低温环境储存要求
燃料电池堆按制造商规定的温度条件在进行低温储存试验(5.14.2)或高温储存试验(5.14.3)后,不
应出现开裂、破碎、永久变形或其他物理损伤。
气密性和性能试验结果均应满足制造商在技术文件中的规定。
4.3.5.2 耐振动与冲击要求
被试样品在经受与预期使用过程中的冲击及振动环境[耐振动和冲击试验(5.14.4)]相同或相似的
情形下,不应引起任何危险或功能失效。
气密性、绝缘性和性能试验均应满足制造商在技术文件中的规定。
4.4 仪器设备和精度要求
用于试验的仪器至少应包括:
a) 测量环境条件的仪器:气压计、温湿度计;
b) 测量燃料条件的仪器:燃料流量计、压力测量仪、温度测量仪、湿度测量仪/露点温度计;
c) 测量氧化剂的仪器:氧化剂流量计、压力测量仪、温度测量仪、湿度测量仪/露点温度计;
d) 测量循环水(冷却液)的仪器:液体流量计、压力测量仪、温度测量仪;
e) 测量电能输出的仪器:电压测量仪、电流测量仪、其他附件;
f) 常规检查要用到的仪器:称重衡器、秒表、游标卡尺等。
试验设备及仪器应符合相关国家标准的规定,使用仪器的计量单位及精度的要求参见表1。
注:测量气体泄漏的流量计量程范围和泄漏量相匹配
5 试验方法
5.1 通则
除非另有规定,燃料电池堆宜在如下所述的环境条件下进行试验:
a) 海拔不超过1000m;
b) 环境温度5℃~40℃。
试验前,制造商根据测试项目需求提供被试样品的参数信息,宜包含附录A中的全部或部分信息。
对于单件生产的产品宜按表2顺序进行试验,批量生产的样品采用随机抽样的方法完成下述规定的测
试项目。
5.2 外观检查
外观检查的内容如下:
---标签、外观检查:采用目测法检查被试样品的外观是否完好,有无损坏、划伤等缺陷;标签是否
按要求粘贴在设计位置,标签的内容是否完整,清晰;在燃料电池堆表面是否有正负极标识;
---极性检查:对接线端子和电气连接进行检验,确认是否符合要求;在进行5.10正常运行试验时
用电压表检查样品接线端子极性。
5.3 安全性试验
5.3.1 通则
为确保试验的安全性,在正式试验开始前,应对燃料电池堆进行气密性、绝缘电阻等安全性试验,若
测试未通过,则停止后续试验。
5.3.2 气密性试验
燃料电池堆处于冷态,关闭燃料电池堆的阳极出口、阴极出口和冷却液出口,同时向阳极腔、阴极腔
及冷却液腔通入氮气,并逐渐加压至最大允许工作压力的1.3倍,压力稳定后关闭进气阀门,保压
20min。记录压力下降值,结果向上保留小数点后一位。
压力下降值应不大于初始值的15%。
注:该条款不适用于风冷燃料电池堆。
5.3.3 干态绝缘电阻试验
试验前,燃料电池堆的端电压应小于36V(DC)。
试验时,燃料电池堆冷却液腔不充冷却液。
试验的测量位置如下:
a) 燃料电池堆集流体与燃料电池堆端板(适用于端板接地的设计);
b) 燃料电池堆集流体与燃料电池堆固定点(适用于固定点接地的设计)或其他指定接地点。
绝缘电阻试验的试验电压取值见表3。
......
   
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