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| 标准编号 | GB/T 34593-2017 (GB/T34593-2017) | | 中文名称 | 燃料电池发动机氢气排放测试方法 | | 英文名称 | Test methods of hydrogen emission for fuel cell engine | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | T10 | | 国际标准分类 | 43.060.01 | | 字数估计 | 10,126 | | 发布日期 | 2017-10-14 | | 实施日期 | 2018-05-01 | | 起草单位 | 同济大学、中国汽车技术研究中心、上海汽车集团股份有限公司、中科院大连化学物理研究所、浙江大学、深圳市标准化研究院、上海机动车检测中心 | | 归口单位 | 全国汽车标准化技术委员会(SAC/TC 114) | | 提出机构 | 中华人民共和国工业和信息化部 | | 发布机构 | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 34593-2017
Test methods of hydrogen emission for fuel cell engine
ICS 43.060.01
T10
中华人民共和国国家标准
燃料电池发动机氢气排放测试方法
2017-10-14发布
2018-05-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会发布
前言
本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本标准由中华人民共和国工业和信息化部提出。
本标准由全国汽车标准化技术委员会(SAC/TC114)归口。
本标准起草单位:同济大学、中国汽车技术研究中心、上海汽车集团股份有限公司、中科院大连化学
物理研究所、浙江大学、深圳市标准化研究院、上海机动车检测中心。
本标准主要起草人:侯永平、邵忠瑛、周毅、周鋐、黄晨东、侯明、郑津洋、童晓敏、王益群、吴兵、何云堂、
缪文泉。
燃料电池发动机氢气排放测试方法
1 范围
本标准规定了车用燃料电池发动机的氢气排放测试方法。
本标准适用于车用质子交换膜燃料电池发动机。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是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 24554 燃料电池发动机性能试验方法
ISO 14687-2 氢燃料 产品规范 第2部分:道路车辆用质子交换膜(PEM)燃料电池的应用
3 测试用仪器设备的要求
测试用仪器设备准确度要求见表1。
表1 测试用仪器设备准确度要求
名称 准确度 备注
电压传感器 ≤0.5%FS
电流传感器 ≤0.5%FS
FS:满量程
温度计 ±1℃
湿度计 ±3%
氢气质量流量计 ≤1%
按照相对误差计
4 测量条件
4.1 燃料电池发动机要求
燃料电池发动机应满足以下要求:
---保持燃料电池发动机出厂时的外形结构和技术参数;
---燃料电池发动机各系统要完整,与装车状态一致;
---燃料电池发动机的绝缘性能、气密性等涉及安全性能应符合GB/T 24554的要求;
---燃料电池发动机要有可靠的安全保障系统;
---氢气质量流量计尽可能安装在靠近燃料电池发动机氢气进气口处;
---燃料电池发动机应使用符合试验要求的商用燃料,如果出现争议,燃料要求应符合ISO 14687-2
规定。
4.2 测试前燃料电池发动机状态规定
测试前燃料电池发动机状态应符合以下规定:
---冷却液加注完成;
---燃料电池发动机准备工作完成,接受指令即可起动。
4.3 试验数据采集及功率加载误差要求
试验数据采集及功率加载误差要求如下:
---试验数据采样频率不低于2Hz;
---功率加载误差不能超过3%,否则试验结果无效。
5 测试方法
5.1 稳态工况氢气排放测试
5.1.1 试验条件
试验前燃料电池发动机处于热机状态,热机方法按照GB/T 24554规定的方法进行。试验过程应
自动进行,不能有人工干预。
5.1.2 试验方法
试验方法应满足以下要求:
a) 在燃料电池发动机工作范围内选择11个工况点,分别是怠速、10%PE、20%PE、30%PE、40%
PE、50%PE、60%PE、70%PE、80%PE、90%PE、PE;
b) 燃料电池发动机进行热机,热机过程结束后,回到怠速状态运行10s;
c) 按照规定的加载方法加载到预先确定的工况点,在每个工况点至少持续稳定运行3min;
d) 每个工况点分析数据时间长度不能少于2min。
注:PE---额定功率。
5.1.3 试验过程中测量记录的数据
试验中测量的数据:氢气流量、燃料电池堆电压、燃料电池堆电流等。
5.1.4 试验结果处理
燃料电池堆实际氢耗量、燃料电池堆理论氢耗量、氢气排放量、氢气排放率按照附录A提供的方法
进行试验结果处理。
5.2 循环工况下氢气排放量测试
5.2.1 试验条件
试验前燃料电池发动机处于热机状态,热机方法按照GB/T 24554规定的方法进行。试验过程应
自动进行,不能有人工干预。
5.2.2 试验方法
试验按以下方法进行:
a) 燃料电池发动机进行热机,热机过程结束后,回到怠速状态运行10s;
b) 按照附录B规定的循环工况进行加载;
c) 循环工况结束后按照制造商规定的方法停机;
d) 工况转换之间可以增加阶梯,工况运行期间如果出现中断,则试验失败,允许重新测试一次。
5.2.3 试验过程中测量记录的数据
试验中测量的数据:氢气流量、燃料电池堆电压、燃料电池堆电流等。
5.2.4 试验结果处理
燃料电池堆实际氢耗量、燃料电池堆理论氢耗量、氢气排放量、氢气排放率按照附录A提供的方法
进行试验结果处理。
附 录 A
(规范性附录)
相关计算公式
A.1 燃料电池堆实际氢耗量
如果氢气质量流量计以流量单位记录结果,则燃料电池堆在某段时间内的实测氢耗量按式(A.1)
计算:
mH2=∫
T2
T1
qH2·dt (A.1)
式中:
mH2---燃料电池堆实测氢气消耗量,单位为克(g);
qH2 ---燃料电池堆实测氢气流量,单位为克每秒(g/s);
T1 ---起始时间,单位为秒(s);
T2 ---结束时间,单位为秒(s)。
A.2 燃料电池理论氢耗量
燃料电池堆在某段时间内的理论氢耗量按式(A.2)计算:
mH2_theo=∫
T2
T1
qH2_theo·dt (A.2)
式中:
mH2_theo---燃料电池堆理论氢气消耗量,单位为克(g);
qH2_theo ---燃料电池堆理论氢气流量,单位为克每秒(g/s);
T1 ---起始时间,单位为秒(s);
T2 ---结束时间,单位为秒(s)。
理论氢气流量按法拉第公式计算:
qH2_theo= M ×I×N()/n×F() (A.3)
式中:
qH2_theo---燃料电池堆理论氢气流量,单位为克每秒(g/s);
M ---氢气摩尔质量,2.016g/mol;
I ---燃料电池堆电流,单位为安(A);
N ---燃料电池堆单电池片数;
n ---每个氢分子释放的电子数,2;
F ---法拉第常数,96485C/mol。
A.3 氢气排放量
燃料电池堆在某段时间内排放的氢气按式(A.4)计算:
mH2_emis=mH2-mH2_theo (A.4)
式中:
mH2_emis---排放的氢气质量,单位为克(g);
mH2 ---燃料电池堆实测氢气消耗量,单位为克(g);
mH2_theo---理论消耗氢气质量,单位为克(g)。
A.4 氢气排放率
燃料电池堆在某段时间内的氢气排放率按式(A.5)计算:
bH2_emis=3600·mH2_emis/QS (A.5)
式中:
bH2_emis---氢气排放率,单位为克每千瓦时[g/(kW·h)];
mH2_emis---排放的氢气质量,单位为克(g);
QS ---燃料电池堆能量,单位为千焦(kJ)。
燃料电池堆能量计算见式(A.6):
QS=∫
T2
T1
PS·dt (A.6)
式中:
QS---燃料电池堆能量,单位为千焦(kJ);
PS---燃料电池堆功率,单位为千瓦(kW)。
附 录 B
(规范性附录)
循环工况加载方法
燃料电池发动机循环工况加载方法由以下阶段组成(见图B.1和表B.1)。
图B.1 燃料电池发动机动态循环工况加载曲线
表B.1 燃料电池发动机动态循环加载阶段
加载步骤 加载功率/kW 加载时间/s
1 PI 20
2 15%PE 15
3 PI 30
4 32%PE 35
5 PI 45
6 50%PE 20
7 35%PE 25
8 PI 20
9 15%PE 15
10 PI 30
11 32%PE 35
12 PI 45
表B.1(续)
加载步骤 加载功率/kW 加载时间/s
13 50%PE 20
14 35%PE 25
15 PI 20
16 15%PE 15
17 PI 30
18 32%PE 35
19 PI 45
20 50%PE 20
21 35%PE 25
22 PI 20
23 15%PE 15
24 PI 30
25 32%PE 35
26 PI 4......
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