GB/T 20042.2-2023英文版 質(zhì)子交換膜燃料電池 第2部分：電池堆通用技術(shù)條件

GB/T 20042.2-2023英文版

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現(xiàn)行GB/T 20042系列標(biāo)準(zhǔn)目錄：
GB/T 20042.1-2017英文版 質(zhì)子交換膜燃料電池 第1部分：術(shù)語(yǔ)
Proton exchange membrane fuel cell – Part 1: Terminology
GB/T 20042.2-2023英文版 質(zhì)子交換膜燃料電池 第2部分：電池堆通用技術(shù)條件
Proton exchange membrane fuel cell—Part 2: General technical specification of fuel cell stacks
GB/T 20042.2-2008英文版 質(zhì)子交換膜燃料電池 電池堆通用技術(shù)條件
Proton exchange membrane fuel cell – General technical specification of fuel cell stacks
GB/T 20042.3-2022英文版 質(zhì)子交換膜燃料電池 第3部分：質(zhì)子交換膜測(cè)試方法
Proton exchange membrane fuel cell—Part 3: Test method for proton exchange membrane
GB/T 20042.4-2009英文版 質(zhì)子交換膜燃料電池 第4部分：電催化劑測(cè)試方法
Proton exchange membrane fuel cell – Part 4: Test method for electrocatalysts
GB/T 20042.5-2009英文版 質(zhì)子交換膜燃料電池 第5部分：膜電極測(cè)試方法
Proton exchange membrane fuel cell – Part 5: Test method for membrane electrode assembly
GB/T 20042.6-2011英文版 質(zhì)子交換膜燃料電池 第6部分：雙極板特性測(cè)試方法
Proton exchange membrane fuel cell – Part 6: Test method of bipolar plate properties
GB/T 20042.7-2014英文版 質(zhì)子交換膜燃料電池 第7部分：炭紙?zhí)匦詼y(cè)試方法
Proton exchange membrane fuel cells―Part 7:Test method of carbon paper properties

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前言
本文件按照GB/T 1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。
本文件替代GB/T 20042.2—2008《質(zhì)子交換膜燃料電池電池堆通用技術(shù)條件》，與GB/T 20042.2-2008相比主要技術(shù)變化如下：
修改前言
刪除引言
-附錄A修改為《被試樣品參數(shù)信息表》，新增2個(gè)附錄，分別為《燃料電池堆試驗(yàn)結(jié)果記錄表》、 《燃料電池堆電壓效率》：
——修改了規(guī)范性引用文件包含的部分內(nèi)容；
——增加了燃料電池堆芯的定義（見3.1-3.3)
——?jiǎng)h除了使用條件的要求（見GB/T 20042.2-2008中4.1)
一一修改了通用安全措施和技術(shù)要求的部分內(nèi)容(見4.1和4.2,見GB/T 20042.2-2008中4.2和4.3)
——增加了儀器設(shè)備和精度的要求的說明（見4.4)
—一修改了概述中的內(nèi)容描述(見5.1，見GB/T 20042.2-2008中5.1)
一一增加了外觀檢查和安全性試驗(yàn)的要求(見5.2和5.3)
一一細(xì)化和修正了允許T.作壓力試驗(yàn)、冷卻系統(tǒng)耐壓試驗(yàn)和壓力差試驗(yàn)的試驗(yàn)要求(見5.6—5.8, 見GB/T 20042.2-2008 中 5.4、5.5和5.9)
一一修改了耐振動(dòng)試驗(yàn)的試驗(yàn)依據(jù)（見5.16.3，見GB/T 20042.2-2008中5.7)
——?jiǎng)h除了介電強(qiáng)度試驗(yàn)(見GB/T 20042.2-2008中5.9),増加了絕緣（靜態(tài)）試驗(yàn)(見5.9)
——增加了額定功率、峰值功率試驗(yàn)(見5.11-5.12)
——修改了易燃?xì)怏w的濃度試驗(yàn)的試驗(yàn)要求(見5.13,見GB/T 20042.2-2008中5.13)
——?jiǎng)h除/冷凍/解凍循環(huán)試驗(yàn)（見GB/T 20042.2-2008中5.14)
——增加了低溫儲(chǔ)存和高溫儲(chǔ)存試驗(yàn)(見5.16.1-5.16.2)
一一增加了燃料電池堆質(zhì)量比功率和燃料電池堆芯體積比功率測(cè)量(見5.17-5.18)
一一刪除了例行檢驗(yàn)和檢驗(yàn)規(guī)則的要求（見GB/T 20042.2-2008中6和7)
木標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì)提出并歸口。
本標(biāo)準(zhǔn)It!全國(guó)燃料電池及液流電池標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC 342)歸口。
本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：
本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：
本鉍準(zhǔn)所代替標(biāo)準(zhǔn)的歷次版本發(fā)布情況為：
GB/T 20042.2-2008

1 范圍
本文件規(guī)定了質(zhì)子交換膜燃料電池堆（包括直接醇類燃料電池堆）的安全、性能的基本要求、試 驗(yàn)項(xiàng)目、試驗(yàn)方法以及標(biāo)志與說明文件等方面的要求。
本文件僅涉及會(huì)對(duì)人體和燃料電池堆外部環(huán)境造成危害的情形，而對(duì)燃料電池堆內(nèi)部損傷的防護(hù)， 只要不影響燃料電池堆外的安全，本文件不作規(guī)定。
本文件不包括燃料和氧化劑的儲(chǔ)存裝罝和輸送裝置。
如果有更好的材料或新的結(jié)構(gòu)，又能通過本文件規(guī)定的試驗(yàn)并滿足相關(guān)要求，也可以認(rèn)為是符合 本文件的。
2規(guī)范性引用文件
下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文 件，僅所注日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單） 適用于木文件。
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GB/T 20042.1-2017質(zhì)子交換膜燃料電池第1部分：術(shù)語(yǔ)
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1EC 61508 (所有部分）Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic safety-related systems)
3術(shù)語(yǔ)及定義
GB/T 20042.1和GB/T 28816界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義，適用于本文件。
3.1
燃料電池堆芯fuel cell stack core
燃料電池堆中集流板之間的部分，由雙極板、膜電極及其它必要的結(jié)構(gòu)件以串聯(lián)方式層疊組成。 該部分不包括端板、絕緣板、集流板。
注：如燃料電池堆中有不輸出電能的單電池，也應(yīng)包含在內(nèi)。
3.2
燃料電池堆芯體積 volume of fuel cell stack core
燃料電池堆芯的外輪廓體積。
3.3
燃料電池堆芯體積比功率 volumetric power density of fuel cell stack core
燃料電池堆的額定功率與其堆芯體積的比值。
4要求
4.1通用安全措施
木部分僅涉及能對(duì)人身和燃料電池堆外部環(huán)境造成危害的情況,而對(duì)燃料電池堆內(nèi)部損害的防護(hù)， 只要不影響燃料電池堆外的安全，本部分不作規(guī)定。
注:如果按照制造商的說明書使用燃料電池，那么燃料電池堆內(nèi)部損傷的防護(hù)由制造商負(fù)責(zé)。
由于燃料電池堆中有燃料和其他儲(chǔ)能物質(zhì)4能量(例如：易燃物質(zhì)、加壓介質(zhì)、電能、機(jī)械能等）， 應(yīng)按照以下順序?yàn)槿剂想姵囟巡扇⊥ㄓ冒踩胧?br>a) 在這些能量尚未釋放時(shí)，首先消除燃料電池堆外邊的隱患；
b) 對(duì)這些能量進(jìn)行被動(dòng)控制(如采用泄壓閥、隔熱構(gòu)件等），確保能量釋放時(shí)不危及周圍環(huán)境；
c) 對(duì)這些能量進(jìn)行主動(dòng)控制(如通過燃料電池中的電控裝置）。在這種情況下，由控制裝置故障引發(fā)的危險(xiǎn)應(yīng)逐一加以考慮，對(duì)功能安全的評(píng)價(jià)應(yīng)符合IEC61508的規(guī)定。另一方面，可將危 險(xiǎn)告知燃料電池系統(tǒng)集成制造商；或
d) 提供適當(dāng)?shù)?、與殘存危險(xiǎn)有關(guān)的安全標(biāo)記。
4.2設(shè)計(jì)要求
燃料電池堆制造商應(yīng)根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估進(jìn)行設(shè)計(jì)。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估應(yīng)符合GB/T 7826和IEC61508-1的規(guī)定。 所有零部件應(yīng)：
a) 適合于預(yù)期使用時(shí)的溫度、壓力、流速、電壓及電流范圍；
b) 在預(yù)期使用中，能耐受燃料電池堆所處環(huán)境的各種作用、各種運(yùn)行過程和其他條件的不良影
響。
注：除另有規(guī)定外，本部分中的氣體壓力均指表壓。
如果燃料電池堆帶有封裝外殼，則外殼防護(hù)應(yīng)根據(jù)燃料電池堆的不同使用環(huán)境，并按GB/T 4208 的要求選擇適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)等級(jí)并予以標(biāo)志。
4.2.1正常運(yùn)行條件下的特性
燃料電池堆在按制造商說明書中規(guī)定的所有正常運(yùn)行條件運(yùn)行時(shí)，應(yīng)不會(huì)產(chǎn)生任何損壞。
4.2.2著火和點(diǎn)燃
應(yīng)對(duì)燃料電池堆釆取保護(hù)措施（如通風(fēng)、氣體檢測(cè)等），以確保燃料電池堆內(nèi)部泄漏或?qū)ν庑孤?的氣體不致達(dá)到其爆炸濃度。這些措施的設(shè)計(jì)規(guī)范（如要求的通風(fēng)速率）應(yīng)由燃料電池堆制造商提供， 并在說明書中加以說明，以便燃料電池系統(tǒng)集成制造商采取預(yù)防措施，確保安全。
處于爆炸性環(huán)境中的零部件應(yīng)滿足GB/T 5169.5規(guī)定的FVO, FV1或FV2的阻燃材料制造。
4.2.3管路和管件裝配
管路的尺寸應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，其材料應(yīng)滿足預(yù)期輸送的流體和流體壓力的要求。
管路系統(tǒng)應(yīng)滿足5.4規(guī)定的氣體泄漏試驗(yàn)要求。
應(yīng)徹底清理管路的內(nèi)表面以除去顆粒物，管路端口應(yīng)仔細(xì)清除障礙物和毛刺。
用來傳輸氣體的柔性管道和相關(guān)配件應(yīng)符合GB/T 3512、GB/T 5563、GB/T 15329的規(guī)定，輸送氫 氣的管路應(yīng)作特殊考慮。
4.2.3.1非金屬管路系統(tǒng)
在下列情況下，可使用塑料和橡膠管材、管路和組件：
非金屬管路系統(tǒng)應(yīng)適應(yīng)最高運(yùn)行溫度和最高運(yùn)行壓力的共同作用，不允許釋放出對(duì)燃料電池有害 的物質(zhì)，并能與使用、維修和保養(yǎng)時(shí)所接觸的其他材料、化學(xué)品相容，應(yīng)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，滿足 5.6和5.7的要求。
必要時(shí)應(yīng)加防護(hù)套管或外罩來防止燃料電池堆上的塑料或橡膠管件受到機(jī)械損傷。
所有安裝有輸送易燃?xì)怏w的塑料或橡膠管件的腔室，都應(yīng)防止可能的過熱。如有這種過熱的可能 時(shí)，應(yīng)告知燃料電池系統(tǒng)集成制造商這一部位允許的最高溫度，以便他們提供一個(gè)控制系統(tǒng)，在腔室 溫度比輸送燃料管件所用材料的最低熱變形溫度下限尚低10°C時(shí)，即切斷燃料輸入。
用于危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的塑料或橡膠材料應(yīng)是能導(dǎo)電的，除非設(shè)計(jì)上能做到避免靜電電荷累積。
4.2.3.2金屬管路系統(tǒng)
金屬管路系統(tǒng)應(yīng)適應(yīng)最高運(yùn)行溫度和壓力的共同作用，并能與使用、維修和保養(yǎng)時(shí)所接觸的其他 材料、化學(xué)品相容，金屬管路系統(tǒng)應(yīng)保持完好，應(yīng)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。
金屬成型的彎管在彎曲時(shí)不應(yīng)引起影響使用的缺陷。
4.2.4接線端子和電氣連接件
對(duì)外電路供電的電氣連接件應(yīng)滿足F述要求：
a) 固定在其安裝構(gòu)件上，并保持足夠的接觸壓力，不會(huì)ft行松動(dòng)；
b) 導(dǎo)電部分不會(huì)從其預(yù)定位置滑脫；
c) 正確連接以確保導(dǎo)電部分不致受到損傷而影響其功能；
d) 在正常緊固過程中能防止發(fā)生旋轉(zhuǎn)、扭曲或永久變形；
e) 裸露的導(dǎo)電連接件有保護(hù)層；
f) 應(yīng)采取防腐措施，使相互連接的金厲件之間不應(yīng)發(fā)生化學(xué)腐蝕。
4.2.5帶電零部件
制造商應(yīng)在技術(shù)文件中詳細(xì)說明存在的帶電零部件，特別是系統(tǒng)關(guān)閉后由于殘余電壓而存在危險(xiǎn) 的帶電部分，告知燃料電池系統(tǒng)集成制造商應(yīng)負(fù)貴防止電擊，還應(yīng)預(yù)防燃料電池堆帶電部分的意外短 路；
4.2.6監(jiān)控方法
為確保燃料電池堆的安全，應(yīng)該提供以下參數(shù)的監(jiān)控措施：
a) 電池堆溫度；
b) 電池堆和/或單電池的電壓。
監(jiān)控點(diǎn)的位置由電池堆制造商規(guī)定并向燃料電池系統(tǒng)制造商加以說明。
在用其他方式對(duì)燃料電池堆提供安全運(yùn)行保障的情況下，這些方式必須具有和對(duì)溫度及電壓監(jiān)控 等效的安全保障能力。
4.3技術(shù)要求
按照木文件的測(cè)試方法對(duì)燃料電池堆進(jìn)行氣密性測(cè)試(包含氣體泄漏（5.4)、竄氣試驗(yàn)（5.5)), 結(jié)果應(yīng)滿足制造商在技術(shù)文中對(duì)泄漏速率的要求；
對(duì)T帶集中安全通風(fēng)系統(tǒng)和吹掃程序的封閉燃料電池系統(tǒng)，測(cè)得的易燃?xì)怏w濃度應(yīng)低于可燃極限的25% (5.13)。
4.3.2壓力耐受要求
燃料電池堆在經(jīng)受本文規(guī)定的允許工作壓力試驗(yàn)（5.6)、冷卻系統(tǒng)耐壓試驗(yàn)（5.7)和壓力差試驗(yàn)（5.8)之后，不應(yīng)出現(xiàn)開裂、永久變形或其他物理?yè)p傷。
4.3.3絕緣性能要求
燃料電池堆中帶電部分和不帶電的導(dǎo)電部分之間的所冇絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，都應(yīng)符合電氣絕緣結(jié)構(gòu)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的相應(yīng)要求。影響構(gòu)件功能的材料的機(jī)械特性（如抗拉強(qiáng)度）應(yīng)得到保證，當(dāng)其所在部位溫度 比正常運(yùn)行溫度的最高值還高20°C (但不應(yīng)低于80°C)時(shí)，仍應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。
按照5.9的方法進(jìn)行試驗(yàn)，燃料電池堆在加注冷卻液且冷卻液處于冷態(tài)不循環(huán)狀態(tài)下，正負(fù)極對(duì)地 絕緣阻值不能低于100 Q /V,未加注冷卻液時(shí)正負(fù)極對(duì)地絕緣阻值不能低于500Q/V。
4.3.4輸出性能要求
燃料電池堆按制造商給定的技術(shù)條件運(yùn)行時(shí)，其性能輸出指標(biāo)應(yīng)不低于制造商在技術(shù)文件中的規(guī)定值（5.10和5.11)。
峰值功率試驗(yàn)（5.12)后，燃料電池堆不應(yīng)出現(xiàn)開裂、永久變形或其他物理?yè)p傷。
4.3.5環(huán)境適應(yīng)性要求
4.3.5.1高低溫環(huán)境溫度耐受要求
燃料電池堆按照制造商規(guī)定的溫度條件在低溫環(huán)境（5.16.1)或高溫環(huán)境（5.16.2)下儲(chǔ)存指定 的時(shí)間后，不應(yīng)出現(xiàn)開裂、破碎、永久變形或其他物理?yè)p傷。
氣密性和性能試驗(yàn)結(jié)果均應(yīng)滿足制造商在技術(shù)文件中的規(guī)定。
4.3.5.2撞擊與耐振動(dòng)要求
被試樣品在經(jīng)受與預(yù)期使用過程中的撞擊及振動(dòng)環(huán)境相同或相似的激勵(lì)作用下，不應(yīng)引起任何危 險(xiǎn)或功能失效（5.16.3)。
氣密性和絕緣性能滿足制造商在技術(shù)文件中的規(guī)定。
4.4儀器設(shè)備和精度要求
用于試驗(yàn)的儀器至少應(yīng)包括：
a) 測(cè)量環(huán)境條件的儀器：氣壓計(jì)、溫濕度計(jì)；
b) 測(cè)量燃料條件的儀器：燃料流量計(jì)、壓力測(cè)量?jī)x、溫度測(cè)量?jī)x、濕度測(cè)量?jī)x/露點(diǎn)溫度計(jì);
c) 測(cè)量氧化劑的儀器：氧化劑流量計(jì)、壓力測(cè)量?jī)x、溫度測(cè)量?jī)x、濕度測(cè)量?jī)x/露點(diǎn)溫度計(jì); cl)測(cè)試循環(huán)水(液)的儀器：液體流量計(jì)、壓力測(cè)量?jī)x、溫度測(cè)量?jī)x；
e) 測(cè)量電能輸出的儀器：電壓測(cè)量?jī)x、電流測(cè)量?jī)x、其他附件；
f) 常規(guī)檢查要用到的儀器：稱重衡器、秒表、游標(biāo)卡尺等。
試驗(yàn)設(shè)備及儀器應(yīng)符合相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，使用儀器的計(jì)量單位及精度的要求參見表1。