标准搜索结果: 'GB/Z 27753-2011'
| 标准编号 | GB/Z 27753-2011 (GB/Z27753-2011) | | 中文名称 | 质子交换膜燃料电池膜电极工况适应性测试方法 | | 英文名称 | Test method for adaptability to operating conditions of membrane electrode assembly used in PEM fuel cells | | 行业 | 国家标准 | | 中标分类 | K82 | | 国际标准分类 | 27.070 | | 字数估计 | 17,115 | | 发布日期 | 2011-12-30 | | 实施日期 | 2012-05-01 | | 引用标准 | GB 3095-1996; GB/T 20042.1; GB/T 20042.5-2009; GB/T 24548-2009 | | 起草单位 | 武汉理工大学 | | 归口单位 | 全国燃料电池标准化技术委员会 | | 标准依据 | 国家标准批准发布公告2011年第22号 | | 范围 | 本指导性技术文件规定了质子交换膜燃料电池(PEMFC)膜电极(MEA)典型汽车运行工况测试方法的术语和定义、边界条件、测试环境条件、测试准备、质子交换膜燃料电池膜电极工况适应性测试实验及试验报告。本指导性技术文件适用于符合被检测方提出的性能要求的膜电极, 采用活性面积为5 cm×5 cm的单电池进行测试, 用来评价膜电极(MEA)对燃料电池典型工况的适应性, 但不考虑加速测试寿命和实际寿命的对应关系。 | GB/Z 27753-2011
Test method for adaptability to operating conditions of membrane electrode assembly used in PEM fuel cells
ICS 27.070
K82
中华人民共和国国家标准化指导性技术文件
质子交换膜燃料电池膜电极
工况适应性测试方法
2011-12-30发布
2012-05-01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
目次
前言 Ⅲ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 边界条件 2
5 测试环境条件 2
6 测试准备 3
7 质子交换膜燃料电池膜电极工况适应性测试试验 3
8 试验报告 10
附录A(资料性附录) 测试准备 12
前言
本指导性技术文件按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本指导性技术文件由中国电器工业协会提出。
本指导性技术文件由全国燃料电池标准化技术委员会(SAC/TC342)归口。
本指导性技术文件起草单位:武汉理工大学、武汉理工新能源有限公司、机械工业北京电工技术经
济研究所、中科院大连化学物理研究所、清华大学、同济大学、上海神力科技有限公司、新源动力股份有限公司。
本指导性技术文件主要起草人:李赏、唐建均、李静、王雅东、宛朝辉、潘牧、卢琛钰、李晶晶、侯明、
衣宝廉、裴普成、侯永平、张若谷、侯中军。
质子交换膜燃料电池膜电极
工况适应性测试方法
1 范围
本指导性技术文件规定了质子交换膜燃料电池(PEMFC)膜电极(MEA)典型汽车运行工况测试方
法的术语和定义、边界条件、测试环境条件、测试准备、质子交换膜燃料电池膜电极工况适应性测试实验
及试验报告。
本指导性技术文件适用于符合被检测方提出的性能要求的膜电极,采用活性面积为5cm×5cm
的单电池进行测试,用来评价膜电极(MEA)对燃料电池典型工况的适应性,但不考虑加速测试寿命和
实际寿命的对应关系。
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 3095-1996 环境空气质量标准
GB/T 20042.1 质子交换膜燃料电池 术语
GB/T 20042.5-2009 质子交换膜燃料电池 第5部分:膜电极测试方法
GB/T 24548-2009 燃料电池电动汽车 术语
3 术语和定义
GB/T 20042.1、GB/T 24548-2009界定的以及下列术语和定义适用于本指导性技术文件。
3.1
工况
燃料电池的工作状态,本文件的工作状态相应于汽车的工作状态。
3.2
典型工况
燃料电池运行时主要存在的工作状态,包括开路工况、额定工况、怠速工况和过载工况等。
3.3
开路工况
燃料电池不加负载时的工作状态。
3.4
额定工况
送检方规定的燃料电池能够长时间持续工作的工作状态。
3.5
额定功率
燃料电池在额定工况条件下的净输出功率。
3.6
怠速工况
燃料电池处于工作状态,但燃料电池系统净输出功率为零的状态,也就是仅给自身供电而不对系统
外供电的工作状态。
3.7
过载工况
送检方规定的燃料电池的净输出功率大于额定功率时的工作状态。
4 边界条件
4.1 样品的边界条件
本指导性技术文件不考虑下列因素的影响:
---双极板的耐久性;
---流场板的性能。
4.2 测试的边界条件
本指导性技术文件不考虑下列因素的影响:
---低温启动(小于0℃);
---控制微扰;
---工作环境的振动;
---突发事件。
5 测试环境条件
本指导性技术文件的测试环境条件为:
---海拔:< 1000m;
---温度:15℃~30℃;
---测试气体:
• 燃料:电解水生成的无CO、SO2、HS等杂质的氢气;
• 氧化剂:经过干燥处理的无油空气,或纯度≥99.9%的压缩氧气。
---大气环境质量:二氧化硫、氮氧化物的浓度应等于或高于GB 3095-1996所定义的日平均三
级标准。碳氧化物、碳氢化物和水蒸气的浓度应等于或高于以下要求:CO2 浓度≤0.5×
10-6、CO浓度≤1.0×10-6、碳氢化合物浓度≤0.5×10-6、水蒸气浓度≤1×10-6;
---加湿水:去离子水的电导率应小于0.25μS/cm。
6 测试准备
6.1 测试仪器和设备
6.1.1 集流板(也作为端板)
集流板采用镀金不锈钢板。
6.1.2 流场板
流场板为采用带有电脑刻绘的蛇形流场的纯石墨板。
6.1.3 燃料电池耐久性测试平台
采用GB/T 20042.5-2009的测试平台。电流调节精度为≤0.1A;调节时间≤100ms;电压调节
精度为≤0.01V;电压表量程≥2V。并可以恒电流或/和恒电压方式放电,放电电流、电压、时间按程
序可以自动控制,电压调节速率可人为设定。
6.2 测试取样
测试取样的要求如下:
a) 测试样品 MEA:为由质子交换膜(Membrane)、催化剂层(Catalystlayer)和气体扩散层
(GDL)组成的五合一结构。
b) 样品尺寸:为使测试结果具有代表性,活性面积为5cm×5cm并对样品有效面积之外的四周
进行密封处理。
c) 测试试样应无油污、无折皱,也不应该有缺陷和破损。
d) 样品数量5个,以满足3次有效试验的要求。
6.3 其他要求
测试准备的其他要求参见附录A。
7 质子交换膜燃料电池膜电极工况适应性测试试验
7.1 总则
本指导性技术文件的质子交换膜燃料电池膜电极工况适应性测试试验包括单一工况及组合循环工
况的适应性测试。
7.2 测试条件设定
根据送检方的要求确定工况适应性测试项目。
测试条件根据送检方要求可以设定功率,电流或电压。本指导性技术文件推荐在工况适应性测试
试验中燃料电池的运行状态均用电压控制。在测试中,由送检方提供测试样品的各工况操作条件或各
工况输出参数和极化曲线,检测方根据送检方要求及提供的数据制定测试方案。
7.3 燃料电池组装
将送测样品与相应规格的流场板、集流板及端板等组装为单电池,组装应满足如下条件:
a) 气体扩散层与双极板之间的接触电阻最小。
b) 扩散层厚度方向的压缩应力不破坏膜电极及气体扩散介质的微观结构。
7.4 燃料电池试漏
7.4.1 堵住燃料电池阴极的入口、出口以及阳极的出口,向阳极的入口通入送检方规定的最高工作压
力的测试气体(如空气或氮气),保持此压力时间≥5min。如果气体压力降≥5kPa,则认为该单电池阳
极存在外漏。检查并确定漏气部位,进行相应处理;同理,堵住燃料电池阳极的入口、出口以及阴极的出
口,向阴极的入口通入送检方规定的最高工作压力的测试气体(如空气或氮气),保持此压力时间
≥5min。如果气体压力降≥5kPa,则认为该单电池阴极存在外漏。检查并确定漏气部位,进行相应
处理。
7.4.2 如果没有检测到外漏,按照7.4.1中相近的方法,堵住阳极的出口及阴极的入口,向阳极的入口
通入送检方规定的最高工作压力的测试气体(如空气或氮气),保持此压力时间≥10min,如果气体压力
降≥2kPa,则膜电极出现串气,送检样品不能进行工况性在线加速测试。
7.5 单电池活化
7.5.2 以反应气体为活化介质,按膜电极(MEA)送检方要求控制操作工况,活化条件由送检方提出,
包括加湿度、气体的过量系数、电池温度、背压保持恒定值以及燃料电池运行的电流密度和燃料电池运
行时间,对单电池进行活化处理。当电池在同一电流密度下电压稳定在同一值时,电池活化完成。
7.6 开路工况试验
7.6.1 用活化好的单电池测定极化曲线、催化剂的电化学活性面积和氢渗透率。测试方法参见
GB/T 20042.5-2009。
7.6.2 将单电池在开路状态保持80h后进行测试。测试条件由送检方提出,包括加湿度、气体的过量
系数、电池温度、背压保持恒定值等。
7.6.3 每8h测定一次单电池的极化曲线、催化剂的电化学活性面积和氢渗透率,并计算每次循环后
极化曲线测试结果中电流密度为600mA/cm2 时的电压降、催化剂的电化学活性面积的减少量和氢渗透率的增加量。
7.6.4 计算600mA/cm2 时每小时的电压衰减率、电化学活性面积损失率和氢渗透增加率。
7.7 怠速工况试验
7.7.1 用活化好的单电池测定极化曲线、催化剂的电化学活性面积和氢渗透率。
7.7.2 将单电池在怠速工况保持80h后进行测试。加载条件根据送检方要求可以设定功率、电流或
电压。测试条件由送检方提出,包括加湿度、气体的过量系数、电池温度、背压保持恒定值、加载速率等。
7.7.3 每8h测定一次单电池的极化曲线、催化剂的电化学活性面积和氢渗透率,并计算每次循环后
极化曲线测试结果中电流密度为600mA/cm2 时的电压降、催化剂电化学活性面积的减少量和氢渗透率的增加量。
7.7.4 计算600mA/cm2 时每小时的电压衰减率、电化学活性面积损失率和氢渗透增加率。
7.8 过载工况试验
7.8.1 用活化好的单电池测定极化曲线、催化剂的电化学活性面积和氢渗透率。
7.8.2 将单电池在过载工况保持80h后进行测试。加载条件根据送检方要求可以设定功率、电流或
电压。测试条件由送检方提出,包括加湿度、气体的过量系数、电池温度、背压保持恒定值、加载速率等。
7.8.3 每8h测定一次单电池的极化曲线、催化剂的电化学活性面积和氢渗透率,并计算每次循环后
极化曲线测试结果中电流密度为600mA/cm2 时的电压降、催化剂电化学活性面积的减少量和氢渗透率的增加量。
7.8.4 计算600mA/cm2 时每小时的电压衰减率、电化学活性面积损失率和氢渗透增加率。
7.9 怠速-额定循环工况试验
7.9.1 用活化好的单电池测定极化曲线、催化剂的电化学活性面积和氢渗透率。
7.9.2 将单电池在怠速工况和额定工况之间循环变化,每一工况保持2min,加载条件根据送检方要
求可以设定功率、电流或电压。测试条件由送检方提出,包括加湿度、气体的过量系数、电池温度、背压
保持恒定值、加载速率等。
7.9.3 分别在怠速工况-额定工况循环0次、120次、240次、360次、480次、600次、720次、840次、960次、
1080次和1200次后测定单电池的极化曲线、催化剂的电化学活性面积和氢渗透率,并计算每次循环
后极化曲线测试结果中电流密度为600mA/cm2 时的电压降、催化剂电化学活性面积的减少量和氢渗透率的增加量。
7.9.4 计算每个循环600mA/cm2 时的电压衰减率、电化学活性面积损失率和氢渗透增加率。
7.10 怠速-过载循环工况试验
7.10.1 用活化好的单电池测定极化曲线、催化剂的电化学活性面积和氢渗透率。
7.10.2 将单电池在怠速工况和过载工况之间循环变化,每一工况保持2min,加载条件根据送检方要
求可以设定功率、电流或电压。测试条件由送检方提出,包括加湿度、气体的过量系数、电池温度、背压
保持恒定值、加载速率等。
7.10.3 分别在怠速工况-过载工况循环0次、120次、240次、360次、480次、600次、720次、840次、
960次、1080次和1200次后测定单电池的极化曲线、催化剂的电化学活性面积和氢渗透率,并计算每
次循环后极化曲线测试结果中电流密度为600mA/cm2 时的电压降、催化剂电化学活性面积的减少量和氢渗透率的增加量。
7.10.4 计算每个循环600mA/cm2 时的电压衰减率、电化学活性面积损失率和氢渗透增加率。
7.11 开路-怠速循环工况试验
7.11.1 用活化好的单电池测定极化曲线、催化剂的电化学活性面积和氢渗透率。
7.11.2 将单电池在开路工况和怠速工况之间循环变化,每一工况保持2min,加载条件根据送检方要
求可以设定功率、电流或电压。测试条件由送检方提出,包括加湿度、气体的过量系数、电池温度、背压
保持恒定值、加载速率等。
7.11.3 分别在开路工况-怠速工况循环0次、120次、240次、360次、480次、600次、720次、840次、
960次、1080次和1200次后测定单电池的极化曲线、催化剂的电化学活性面积和氢渗透率,并计算每
次循环后极化曲线测试结果中电流密度为600mA/cm2 时的电压降、催化剂电化学活性面积的减少量
和氢渗透率的增加量。
7.11.4 计算每个循环600mA/cm2 时的电压衰减率、电化学活性面积损失率和氢渗透增加率。
7.12 组合循环工况试验
7.12.1 用活化好的单电池测定极化曲线、催化剂的电化学活性面积和氢渗透率。
7.12.2 将单电池按表1所示进行组合循环工况测试,加载条件根据送检方要求可以设定功率、电流或
电压。测试条件由送检方提出,包括加湿度、气体的过量系数、电池温度、背压保持恒定值、加载速率等。
7.12.3 每测完一个循环后应测定单电池的极化曲线、催化剂的有效活性面积和氢渗透率,并计算每次
循环后极化曲线测试结果中电流密度为600mA/cm2 时的电压降、催化剂电化学活性面积的减少量和
氢渗透率的增加量。
7.12.4 当电池性能低于下面任何一项或循环次数达到40次时,停止循环测试:氢渗透率
≥20mA/cm2,电化学活性面积小于15m2/g,600mA/cm2 的电压损失≥30mV。
7.12.5 给出最终结果:平均每循环600mA/cm2 时电压衰减率、电化学活性面积损失率和氢渗透增加率,并注明总循环次数。
8 试验报告
8.1 概述
根据所做试验,试验报告应提供足够多的正确、清晰和客观的数据用来进行分析和参考。报告应包
含各章中所有的数据。报告有三种形式,摘要式、详细式和完整式。每个类型的报告都应包含相同的标题页和内容目录。
8.2 测试报告内容
8.2.1 标题页
标题页应介绍下列各项信息:
---国家标准代号;
---样品名称、材料组成、规格;
---试样状态调节及测试标准环境;
---试验机型号;
---试验日期、人员。
标题页应包括下列各项内容:
---报告编号(可选择);
---报告的类型(摘要式、详细式和完整式);
---报告的作者;
---报告日期;
---试验的场所;
---试验的名称;
---试验日期和时间;
---试验申请单位。
8.2.2 内容目录
每种类型的报告都应提供一个目录。
8.2.3 测试报告形式
8.2.3.1 摘要式报告
摘要式报告应包括下列各项信息:
---试验的种类,仪器和设备;
---所有的试验结果;
---每个试验结果的不确定因素和确定因素;
---摘要性结论。
8.2.3.2 详细式报告
详细式报告除包含摘要式报告的内容外,还应包括下列......
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