ICS 27.070 K 82 中华人民共和国国家标准 GB/T 31886.2—2015 反应气中杂质对质子交换膜燃料 电池性能影响的测试方法 第2部分：氢气中杂质 Test method about the influence of gaseous contaminants in reaction gas on the performance of proton exchange membrane fuel cells -Part 2:Gaseous contaminants in hydrogen 2015-09-11发布 2016-04-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 发布 中国国家标准化管理委员会 GB/T 31886.2—2015 前言 GB/T31886《反应气中杂质对质子交换膜燃料电池性能影响的测试方法》分为以下2个部分： 第1部分：空气中杂质； 第2部分：氢气中杂质。 本部分为GB/T31886的第2部分。 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准由中国电器工业协会提出。 本标准由全国燃料电池及液流电池标准化技术委员会（SAC/TC342)归口。 本标准负责起草单位：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、新源 动力股份有限公司、武汉邮电科学研究院、同济大学、清华大学、武汉理工大学 石伟玉、刘淑芬。 I GB/T 31886.2—2015 反应气中杂质对质子交换膜燃料 电池性能影响的测试方法 第2部分：氢气中杂质 1范围 本标准规定了氢气中含有的一氧化碳（CO)杂质气体对质子交换膜燃料电池性能影响测试方法相 关的术语和定义、测试平台及仪器仪表要求、测试前准备、测试方法及测试报告。 本标准适用于质子交换膜燃料电池单电池（以下简称“燃料电池”）。 适用本标准所述测试方法的氢气中杂质气体的体积分数不低于1uL/L。 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。 GB3095一2012环境空气质量标准 GB/T5274气体分析校准用混合气体的制备称量法 GB/T3634.2—2011氢气第2部分：纯氢、高纯氢和超纯氢 GB/T20042.1—2005质子交换膜燃料电池术语 GB/T 20042.52009 质子交换膜燃料电池第5部分：膜电极测试方法 GB/T28816—2012燃料电池术语 3术语和定义 GB/T20042.12005及GB/T28816一2012界定的以及下列术语和定义适用于本文件 3.1 洁净空气cleanair 所含各种污染物浓度均不超过GB3095一2012中4.2所规定的年平均一级浓度限值的空气。 注1：本标准中洁净空气的定义仅针对其作为燃料电池氧化剂的用途方面。 注2：本标准推荐采用的洁净空气为配制气体，氧浓度为21%，平衡气为氮气。 3.2 氢气中杂质气体 gaseous contaminants in hydrogen gas 燃料氢气中所含的其他气体。本标准适用的杂质气体为CO。 3.3 燃料电池中毒 fuel cell poisoning 由反应气中含有的杂质气体所造成的燃料电池电压衰减的现象。 注：本标准中的“中毒”均指“燃料电池中毒”。 1 SAC GB/T31886.2—2015 3.4 毒化操作poisoningoperation 使燃料电池采用含杂质气体的反应气运行的过程。 注1：本标准中毒化的定义仅针对燃料电池。 注2：杂质为可造成燃料电池中毒的气体组分 4测试平台及仪器仪表要求 4.1 燃料电池测试平台 本标准中所采用的测试平台如图1所示，测试平台中的部件包括： 燃料电池温度控制单元：可对燃料电池进行精确的温度控制； 反应气流量、压力控制单元及温度、湿度控制单元：对输入燃料电池的燃料及氧化剂的流量、压 力及湿度、温度进行精确控制； 恒电流电子负载：可对燃料电池进行恒电流加载运行：； 数据采集单元：采集并记录试验参数及测量数据，其采样能力可实现对每一参数的连续采样间 隔不超过1 s。 测试平台流程示意图中，其燃料气流路由纯氢气主流路和杂质氢气支流路构成，且杂质氢气支路于 A点（自A点至电池氢气人口段管路长度不超过10cm）接人纯氢气主流路。该支路具有压力、流量控 制单元，可对杂质氢气的压力、流量进行精确控制；且管路应选用对CO气体组分无吸附作用的材质，或 通过对其他材质管路内壁进行一定的表面涂层处理以避免对CO气体组分的吸附。 测试平台流程示意图中燃料电池指燃料电池单池 测试台架 温度 杂质氧i 流量、玉力 控制单元 控制单元 流量、压力 温度、湿度 尾气处 纯氢气 尾气 控制单元 控制单元「 理单元 排放 燃料 电池 流量、压力 温度、湿度 尾气处 尾气 空气 控制单元 控制单元 理单元 排放 控制 参数： 测试数据 桓流 数据 采集单元 负线 图1测试平台流程示意图 4.2测试用仪表精度要求 测试中（实验输出）参数的测量值的精度要求应该满足表1的要求。 GB/T31886.2—2015 表1测量精度要求 测试项目 精度要求 备注 电压(V) ≤±1% 按最大预期值计 电流（A) ≤±0.5% 按最大预期值计 流量(mL/min) ≤±2% 按最大预期值计 压力(kPa) ≤±3% 按最大预期值计 温度(℃） ≤±1℃ 相对湿度（%） ≤±3% 按相对误差计 测试前准备 5 5.1 待测燃料电池的基本信息 依据GB/T20042.5一2009中6.1样品制备及6.2测试仪器和设备中的规定，提供待测电池基本信 息如下： 样品膜电极有效面积为50cm，并对有效面积之外的四周进行密封处理； 流场板采用蛇形流场的纯石墨板； 集流板采用镀银或镀金处理的不锈钢板； 燃料电池制造商提供阴阳极催化层铂担量。 5.2测试条件的确定 依据GB/T20042.5一2009中6.7规定的常压测试方法，需确定以下测试条件： 所采用杂质的种类（X）及目标杂质体积分数（cxa）； 燃料电池的运行温度：75℃； 工作电流密度分别为：200mA/cm²500mA/cm²和800mA/cm； 燃料电池运行的最低电压（Umm）：0.3V； 最长毒化时间（tdmax）：10h； 燃料气出口背压：0MPa，化学计量比为1.2，相对湿度为100%； 氧化剂空气出口背压：0MPa，化学计量比为2.5，相对湿度为100%。 测试过程中每一参数连续采样间隔不超过1min，其中电压及电流连续采样间隔不超过10s。 5.3反应气体准备 纯氢气：满足GB/T3634.2一2011中规定的高纯氢气以上品质的氢气作为测试所需的纯氢气源 氧化剂空气：准备足量洁净空气作为测试所需空气源。 稀释前的杂质燃料氢气：依据GB/T5274或GB/T5275.10中的规定，配制标准的足量杂质体积分 数为cxo的杂质氢气，作为测试所需的杂质氢气源；且cxo由目标杂质氢气体积分数（cxa）及稀释比例确 定，计算公式如式（1)。 Cxa =Cxo X d ....(1) 式中： Cxo 稀释前含杂质氢气中的杂质体积分数； Cxd 燃料电池制造商指定的测试所采用的目标杂质体积分数： 3