| 标准编号 | GB/T 31036-2025 (GB/T31036-2025) | | 中文名称 | 质子交换膜燃料电池备用电源系统 安全 | | 英文名称 | Proton exchange membrane fuel cell backup power system - Safety | | 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 | 30,385 | | 发布日期 | 2025-02-28 | | 实施日期 | 2025-09-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 31036-2025: 质子交换膜燃料电池备用电源系统 安全
ICS 27.070
CCSK82
中华人民共和国国家标准
代替GB/T 31036-2014
质子交换膜燃料电池备用电源系统 安全
2025-02-28发布
2025-09-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
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 2
4 安全要求 3
5 型式试验 11
附录A(资料性) 典型的质子交换膜燃料电池备用电源系统 18
附录B(资料性) 本文件中涉及的重要危险、危险情况及事件 20
附录C(资料性) 型式试验 22
参考文献 23
前言
本文件按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
本文件代替GB/T 31036-2014《质子交换膜燃料电池备用电源系统 安全》,与GB/T 31036-
2014相比,除结构调整和编辑性改动外。主要技术变化如下:
---更改了范围的部分内容(见第1章,2014年版的第1章);
---对术语和定义部分内容进行了增减(见第3章,2014年版的第3章);
---更改了质子交换膜燃料电池备用电源系统边界示意图(见图1,2014年版的图1);
---更改了通用安全要求的部分内容(见4.1,2014年版的4.1);
---更改了物理环境与运行条件的部分内容(见4.2.8、4.2.9,2014年版的4.2.5、4.2.6);
---增加了物理环境与运行条件的部分内容(见4.2.5、4.2.10~4.2.12);
---更改了材料选择的部分内容(见4.3.2,2014年版的4.3);
---更改了压力容器的部分内容(见4.3.3,2014年版的4.4.1);
---增加了氢气排放管道的部分内容(见4.3.6.1);
---更改了废气排放系统的部分内容(见4.3.6.2,2014年版的4.4.3);
---更改了接触表面温度的部分内容(见4.3.8,2014年版的4.12);
---更改了防火防爆措施的部分内容(见4.3.9,2014年版的4.5);
---增加了电气安全的部分内容(见4.4.2~4.4.5、4.4.7);
---更改了电磁兼容性的部分内容(见4.4.6,2014年版的4.7);
---更改了控制系统与保护部件的部分内容(见4.5.2~4.5.4,2014年版的4.8);
---删除了流体驱动设备相关内容(见2014年版的4.10);
---增加了防护等级试验内容(见5.2.1);
---增加了抗风试验内容(见5.2.2);
---增加了振动、碰撞与冲击试验内容(见5.2.3);
---更改了机械要求型式试验的部分内容(见5.3,2014年版的5.3);
---增加了绝缘电阻试验内容(见5.4.2);
---增加了接触电流试验内容(见5.4.3);
---删除了介电强度试验内容(见2014年版的5.5.2);
---删除了淋雨试验内容(见2014年版的5.10);
---删除了例行试验内容(见2014年版的第6章);
---删除了标识、标签和包装内容(见2014年版的第7章)。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利,本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国电器工业协会提出。
本文件由全国燃料电池及液流电池标准化技术委员会(SAC/TC342)归口。
本文件起草单位:上海攀业氢能源科技股份有限公司、同济大学、中国科学院大连化学物理研究所、
机械工业北京电工技术经济研究所、清华大学、华北电力大学、中汽研新能源汽车检验中心(天津)有限
公司、新源动力股份有限公司、中国质量认证中心有限公司、东方电气(成都)氢能科技有限公司、深圳市
雄韬电源科技股份有限公司、中国汽车工程研究院股份有限公司、新研氢能源科技有限公司、航天氢能
科技有限公司、上海捷氢科技股份有限公司、山东国创燃料电池技术创新中心有限公司、北京亿华通科
技股份有限公司、安徽明天氢能科技股份有限公司、上海电气集团股份有限公司、上海挺淳新能源科技
有限公司、北京氢璞创能科技有限公司、武汉众宇动力系统科技有限公司、上海神力科技有限公司、上海
鲲华新能源科技有限公司、国鸿氢能科技(嘉兴)股份有限公司、天津科技大学、常州拜特测控技术有限
公司、哈尔滨电气动力装备有限公司、上海氢晨新能源科技有限公司、深圳市氢蓝时代动力科技有限
公司。
本文件主要起草人:马天才、董辉、杨彦博、戴海峰、侯明、裴普成、刘建国、张亮、齐志刚、田润平、
戴威、郝冬、丁鹏、王会玲、靳殷实、雷娇、梁东红、毛占鑫、陈沛、赵强、方川、陈福平、潘永志、胡磊、康欢、
李骁、曲志刚、马原蔚、赵钢、斯国东、刘祥松、王雨宸、杜昶、裴冠茹、刁力鹏、麦建明、曹桂军。
本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为:
---2014年首次发布为GB/T 31036-2014;
---本次为第一次修订。
质子交换膜燃料电池备用电源系统 安全
1 范围
本文件界定了质子交换膜燃料电池备用电源系统的术语及定义,规定了安全要求和保护性措施,描
述了型式试验方法。
本文件适用于质子交换膜燃料电池备用电源系统(以下简称“PEMFC备用电源系统”),并同时满
足以下条件:
---额定电输出功率≤10kW;
---输出交流电或直流电;
---使用氢气作为燃料;
---不做常备电源且持续工作时间≤72h。
额定功率超过10kW的PEMFC备用电源系统参考本文件使用。
典型的质子交换膜燃料电池备用电源系统见附录A。
本文件适用于设备周围环境无危险(未划分类别)区域中商用、工业用和家用的PEMFC备用电源
系统。本文件不涉及安装场地的安全要求。
注:本文件仅考虑可能对PEMFC备用电源系统之外的人身、物体或环境造成伤害的危险情况,提出针对此类危险
情况的安全规定要求,不包括可能对PEMFC备用电源系统自身造成损害时采取的安全措施。本文件中的必
备条件并非旨在限制创新。当采用与本文件不同的材料、设计或制造时,它们与本文件规定的安全和性能等同
或水平相当。
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 150.1 压力容器 第1部分:通用要求
GB/T 755 旋转电机 定额和性能
GB/T 2423.5-2019 环境试验 第2部分:试验方法 试验Ea和导则:冲击
GB/T 2423.56-2023 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 爆炸性环境 第1部分:设备 通用要求
GB/T 3836.5 爆炸性环境 第5部分:由正压外壳“p”保护的设备
GB 3836.14 爆炸性环境 第14部分:场所分类 爆炸性气体环境
GB/T 4208 外壳防护等级(IP代码)
GB/T 4706.1 家用和类似用途电器的安全 第1部分:通用要求
GB 4943.1 音视频、信息技术和通信技术设备 第1部分:安全要求
GB 4962-2008 氢气使用安全技术规程
GB/T 5169(所有部分) 电工电子产品着火危险试验
GB/T 5226.1 机械电气安全 机械电气设备 第1部分:通用技术条件
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 7260.1 不间断电源系统(UPS) 第1部分:安全要求
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 8163 输送流体用无缝钢管
GB/T 12459 钢制对焊管件 类型与参数
GB/T 14383 锻制承插焊和螺纹管件
GB/T 14536.1 电自动控制器 第1部分:通用要求
GB/T 14536.19 家用和类似用途电自动控制器 电动燃气阀的特殊要求,包括机械要求
GB/T 14976 流体输送用不锈钢无缝钢管
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 16895.3-2017 低压电气装置 第5-54部分:电气设备的选择和安装 接地配置和保护
导体
GB/T 17799.1 电磁兼容 通用标准 居住、商业和轻工业环境中的抗扰度
GB/T 17799.2 电磁兼容 通用标准 第2部分:工业环境中的抗扰度标准
GB 17799.3 电磁兼容 通用标准 第3部分:居住环境中设备的发射
GB 17799.4 电磁兼容 通用标准 第4部分:工业环境中的发射
GB 17799.8 电磁兼容 通用标准 第8部分:商用和轻工业场所专业设备的发射
GB 18384-2020 电动汽车安全要求
GB/T 18991 冷热水系统用热塑性塑料管材和管件
GB/T 20042.1-2017 质子交换膜燃料电池 第1部分:术语
GB/T 20801(所有部分) 压力管道规范 工业管道
GB/T 20936.2-2024 爆炸性环境用气体探测器 第2部分:可燃气体和氧气探测器的选型、安
装、使用和维护
GB/T 20972.1 石油天然气工业 油气开采中用于含硫化氢环境的材料 第1部分:选择抗裂纹
材料的一般原则
GB/T 21697 低压配电线路和电子系统中雷电过电压的绝缘配合
GB/T 21714(所有部分) 雷电防护
GB/T 27748.1-2017 固定式燃料电池发电系统 第1部分:安全
GB/T 28816-2020 燃料电池 术语
GB/T 29729-2022 氢系统安全的基本要求
GB/T 36276-2023 电力储能用锂离子电池
GB/T 41134.1-2021 电驱动工业车辆用燃料电池发电系统 第1部分:安全
GB/T 42177 加氢站氢气阀门技术要求及试验方法
GB/T 42612-2023 车用压缩氢气塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶
GB 50177 氢气站设计规范
GB 50516 加氢站技术规范
3 术语和定义
GB/T 20042.1-2017和GB/T 28816-2020界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
备用电源系统 backuppowersystem
除安全因素考虑外,在正常供电中断情况下可用于维持电气装置或其部分功能的电源系统。
[来源:IEC 60050-826:2022,826-10-07,有修改]
3.2
最高温度 highesttemperature
在正常运行条件下材料、部件、模块或装备能够安全稳定地运行并达到预期性能的温度。
3.3
热稳定状态 thermalsteadystate
温度维持相对恒定的状态。
注:用15min之内温度变化不超过3K和不超过运行时绝对温度(K)的1%来判断。
[来源:GB/T 20042.1-2017,5.2.4]
3.4
废气 exhaustgas
从PEMFC备用电源系统中排放出的反应产物及过剩的空气和氢气。
3.5
机柜 cabinet
安装燃料电池模块及其辅助器件的装置。
3.6
联锁 interlock
监测规定条件满足与否并保证相关控制装置执行相互关联的安全动作的控制方式。
[来源:GB/T 20042.1-2017,5.1.31]
3.7
可燃气体或蒸汽在与助燃气体形成的均匀混合系中能够被点燃并能转播火焰时的最低浓度(体积分数)。
[来源:GB/T 20042.1-2017,3.1.15]
4 安全要求
4.1 通用安全
4.1.1 PEMFC备用电源系统的设计应符合GB/T 29729-2022中第6章所提及的危险因素,以及在
正常或非正常使用过程中可能遇到的各种故障和/或事故的安全风险(见附录B),按照GB/T 7826进
行相应的风险评估以及可靠性分析,并采取相应的处理措施加以避免。
对无法避免的安全风险,应提供安全提示标识和处理说明,包括声和/或光等警示以及自动和手动
处理措施。
4.1.2 PEMFC备用电源系统的可接触部件不应具有可能造成人身伤害的尖利的边、角和粗糙表面;若
无法避免,则制造商应设置相关的警示标识。
4.1.3 应在PEMFC备用电源系统的各个部件及其连接件正常使用过程中,避免可能导致危害其安全
性能的失稳、变形、断裂或磨损。
4.1.4 制造商应采取措施避免因接触或靠近PEMFC备用电源系统温度较高的部件而带来的危害。
4.1.5 当管道内含有爆炸性、可燃性、腐蚀性或有毒流体时,在设计过程中应采取适当的预防措施并对
取样点与出口处进行标识。
4.2 物理环境与运行条件
4.2.1 通则
设计和制造PEMFC备用电源系统及其保护性装置时应使其能在制造商规定的物理环境和运行条
件下达到设定的功能。
4.2.2 环境条件
制造商应规定PEMFC备用电源系统运行的环境条件,应包括以下因素:
---PEMFC备用电源系统能够正常运行的空气温度、湿度及海拔高度等范围;
---PEMFC备用电源系统是否可被安置在地震区及震区的烈度等级;
---PEMFC备用电源系统能够正常运行的风力等级范围;
---室内或室外使用。
4.2.3 电能输入
制造商应规定用于PEMFC备用电源系统的电能输入条件。
4.2.4 燃料输入
制造商应规定用于PEMFC备用电源系统的燃料纯度、压力范围和输入方式。
4.2.5 冷却液输入
若需外界输入冷却液,制造商应规定用于PEMFC备用电源系统的冷却液种类,并对冷却液的电导
安全、散热、防冻及缓蚀保护等方面提出相关要求。
4.2.6 防护等级
制造商应规定满足室内外安装条件下的PEMFC备用电源系统防护等级要求,并按照5.2.1的规定
进行试验且符合制造商声称的防护等级。
试验过程中应保证PEMFC备用电源系统启动和运行正常,同时不可有损坏或部件功能故障导致
的危险情况发生,并能在额定功率下持续运行10min。
完成防护等级试验后,PEMFC备用电源系统的任何部件不应有损坏或故障,同时不应出现水在
PEMFC备用电源系统任何部件中的有害聚集。试验不应导致水进入最低带电部分上方的电器盒中或
者湿润带电部分,复测绝缘电阻应满足4.4.2的规定。
4.2.7 环境适应性
制造商应评估PEMFC备用电源系统在物理环境中出现污染物(例如粉尘、盐类、烟气和腐蚀性气
体)的适应性。
拟用于气候恶劣的室外环境的PEMFC备用电源系统,应按照5.2.2的规定进行试验且符合制造商
声称的抗风等级,测试过程中应保证PEMFC备用电源系统启动和操作正常,同时不可有损坏或部件功
能故障导致的危险情况发生。
4.2.8 振动、碰撞与冲击
PEMFC备用电源系统应具备一定的抗振动、碰撞与冲击能力,保证正常使用、运输或储存过程中
所产生的振动、碰撞与冲击不应影响PEMFC备用电源系统的正常使用,不应导致氢气泄漏、燃烧爆炸
等危险情况发生。可通过安装防振动设施来避免振动和冲击产生的不良影响(包括由机器本身及辅助
设备所产生的,以及由物理环境产生的振动和冲击)。上述不良影响不包括地震冲击造成的影响;若制
造商认为其产品适于在地震区使用,应单独说明。
PEMFC备用电源系统应按照5.2.3的规定分别进行振动、碰撞与冲击试验,每项试验结束后
PEMFC备用电源系统均应无异常,并能在额定功率下持续运行10min。
4.2.9 装卸、运输和贮存
PEMFC备用电源系统的设计应能够承受或在采取适当的预防措施后能承受-40℃~55℃的运
输和贮存温度,制造商也可规定替代的温度范围。PEMFC备用电源系统及其部件应能够被安全装卸
和运输。必需时,制造商应说明PEMFC备用电源系统装卸、运输和贮存的方法。
4.2.10 燃料储存
PEMFC备用电源系统的燃料储存装置储存压力不应超过45MPa,燃料储存量应不超过80kg。
4.2.11 通风
拟安装于室内使用的 PEMFC备用电源系统其运行环境应具备良好的通风条件,且应符合
GB/T 29729-2022中7.3.2.4的有关规定。
4.2.12 防雷击
制造商在设计时应充分评估防雷击功能以避免PEMFC备用电源系统因损坏或部件功能故障导致
的危险情况发生,且应符合GB 50177、GB 50516、GB/T 21697、GB/T 21714(所有部分)的有关规定。
4.3 机械
4.3.1 通则
PEMFC备用电源系统在设计和制造阶段要求如下。
---在设计、制造的PEMFC备用电源系统或其部件上有可供操作人员活动、站立的位置时,应防
止操作人员在上述部件上滑倒、绊倒或跌落。
---PEMFC备用电源系统及其组件、配件在设计制造时应充分评估稳定性,以便在预定的运行条
件下(必要时还应评估天气条件)使用时不会发生翻倒、坠落或意外移动的风险。除此以
外,PEMFC备用电源系统使用说明书中应规定固定上述部件的适当措施。
---应在PEMFC备用电源系统的活动部件的设计、制造和布置时,避免使用时出现危险;无法避
免时,应使用防护罩或保护装置防止所有可能导致的碰撞事故发生。
---应在PEMFC备用电源系统设计、制造和/或装配时,避免由于运行或维护PEMFC备用电源
系统的过程中释放的气体、液体、粉尘或蒸汽造成的各种风险。
---置于PEMFC备用电源系统内的部件和材料的最高温度不应超过其安全运行的最高温度值。
4.3.2 材料选择
PEMFC备用电源系统在设计和制造阶段进行材料选择时,要求如下:
---当已知所使用的材料在某些条件下会发生危险时,制造商应采取相关防范措施,并向用户提供
必要的信息,以最大程度地减小危及人身安全与健康的风险;
---充分评估材料可能出现的腐蚀、磨损、侵蚀等情况,并应按照GB/T 5169(所有部分)选择具有
阻燃性的材料,且材料环境友好;
---与氢直接接触的金属材料应符合GB/T 29729-2022中7.2.2.2的相关规定;
---与氢直接接触的非金属材料应符合GB/T 29729-2022中7.2.2.3的相关规定;
---金属管路和金属连接件应符合 GB/T 8163、GB/T 12459、GB/T 14383、GB/T 14976、
GB/T 20972.1的规定;
---非金属管道和相关配件应符合GB/T 5563、GB/T 15329、GB/T 18991、GB/T 20801(所有部
分)中的规定;
---硫化橡胶和热塑性橡胶部件应按GB/T 3512的规定进行热空气加速老化试验和耐热试验(老
化时间不低于96h),确保试验后的性能(弹性、拉伸强度等)仍能满足发电系统在预期寿命内
安全使用;
---隔热材料应符合GB/T 27748.1-2017中4.14的相关规定。
4.3.3 压力容器
PEMFC备用电源系统的压力容器相关要求如下:
---PEMFC备用电源系统所使用的压力容器应符合国家和地方相关压力设备规范与标准的
规定:
---与氢直接接触的压力容器应符合 GB/T 150.1、GB/T 29729-2022中7.2.3.1~7.2.3.4、
GB/T 41134.1-2021中4.2.3以及GB/T 42612-2023中第5章的相关规定。
4.3.4 阀门
4.3.4.1 关断阀
PEMFC备用电源系统的关断阀要求如下:
---除空气供应系统外的所有传输流体的设备和系统,根据设计需要配备关断阀,以便在关闭、试
验、维护、失常或紧急情况下使用;
---关断阀应根据阀门的工作温度、压力和流体特征进行选配;
---安装在关断阀上的调节器应具有耐热性,可承受从阀体传导来的热量;
---电子式、液压式或气动式操作的各种类型的关断阀,应能在驱动能量消失时转换到对系统安全
的状态。
4.3.4.2 燃料供应阀
PEMFC备用电源系统的燃料供应阀要求如下:
---向PEMFC备用电源供应所用燃料,应具有操作阀的功能,且具有安全关断阀的功能;
---电气操作的燃料供应阀应符合GB/T 14536.19及GB/T 42177的相关规定。
4.3.4.3 泄压阀
PEMFC备用电源系统的泄压阀要求如下:
---当储存和传输流体的压力高于泄压阀的排放压力后,流体应从泄压阀排出;
---当储存和传输流体压力低于泄压阀排放压力,该泄压阀处于关闭状态,流体不应从该阀流出;
---当容器、管路或其他易损部件(电堆等)中可能产生高于其所能承受的压力时,应安装泄压阀且
泄压阀的整定压力不应超过设计压力;
---通过泄压阀排出的燃料,应通过专用排放管路或废气排放系统将释放的气体排放到外界。
4.3.5 管道系统
管道及其相关接头与配件在设计和制造时应符合 GB/T 8163、GB/T 12459、GB/T 14383的要
求,以保证正常工作并防止意外泄漏。
4.3.6 气体排放系统
4.3.6.1 氢气排放
PEMFC备用电源系统应配置氢气排放装置,且应符合GB 4962-20......
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