ICS 27.070 K 82 中华人民共和国国家标准 GB/T 31886.1—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1部分：空气中杂质 Test method about the influence of gaseous contaminants in reaction gas on the performance of proton exchange membrane fuel cells Part 1:Gaseous contaminants in air 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 31886.1—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1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。 本标准主要起草人：梁栋、田超贺、肖宇、侯明、侯中军、齐志刚、石伟玉、侯永平、衣宝廉、裴普成、 李赏、尹航。 1 GB/T 31886.1—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1部分：空气中杂质 1范围 本标准规定了空气中的SO2、NO杂质气体对质子交换膜燃料电池性能影响方面的相关术语和定 义、测试平台及仪器仪表要求、测试前的准备、测试方法及测试报告。 料电池”）。 适用本标准所述测试方法的空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/T5275.10气体分析动态体积法制备校准用混合气体第10部分：渗透法 GB/T3634.2—2011氢气第2部分：纯氢、高纯氢和超纯氢 GB/T20042.1一2005质子交换膜燃料电池术语 GB/T20042.5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/T20042.1一2005，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clean air 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 空气中杂质气体 gaseous contaminants in air 空气中所含的极少量（体积分数不超过0.1mL/L)便可造成燃料电池性能明显降低的气体组分 注：本标准适用空气杂质气体为SO2和NO.。 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。 1 GB/T31886.1—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：本标准中杂质特指空气中杂质。 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：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； 尾气处理单元：实现尾气的安全排放； 恒电流电子负载：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，其氧化剂流路由洁净空气主流路及杂质空气支流路构成，杂质空气支流路 于A点（从A点至燃料电池空气人口段管路长度不超过10cm）接入的洁净空气主流路。杂质空气支 流路管路应选用对SO2、NO，等气体组分无吸附或改性作用的材质，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SO2、NO，等气体组分的吸附或改性。 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 流量、玉力 控制单元 空气源 控制单元 洁净 流量、压力 温度、湿度 尾气处 尾气 控制单元 空气源 控制单元 理单元 排放 燃料 电池 纯氢 流量、压力 温度、湿度 尾气处 尾气 气源 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）参数测量值的精度要求应该满足表1的要求。 2 GB/T31886.1—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测试仪器和设备的规定，提供待测燃料电池基本 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）及目标杂质浓度（cxd）； 燃料电池的运行温度：75℃； 测试电流密度分别为：200mA/cm²500mA/cm²和800mA/cm； 燃料电池测试过程中的最低电压（Umin）：0.3V； 最长毒化时间（tdmax）：10h； 氢气化学计量比为1.2，相对湿度为100%，出口背压为0MPa； 空气化学计量比为2.5，相对湿度为100%，出口背压为0MPa； 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 本标准采用稀释的方法得到杂质气体体积分数为cxa的空气。通过配制杂质气体体积分数为cxo 的空气，并将其按一定的稀释比例与洁净空气相混合，从而达到燃料电池制造商指定的测试所采用的含 杂质气体的体积分数。含杂质气体的空气稀释后，其杂质的体积百分比为稀释前的1%～5%。 稀释前空气中杂质气体的体积分数（cxo）的计算如式（1)： Cxo =cxa/d (1) 式中： 稀释前空气中杂质气体的体积分数； Cxo 燃料电池制造商指定的测试所采用的杂质气体的体积分数； Cxd p 稀释比例，即稀释后与稀释前杂质体积分数比。 3