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GBT 29838-2013 燃料电池 模块PDF文本

1CS27.070F19中华人民共和国国家标准GB/T29838-2013燃料电池模块Fuel cell modules筑s2%2.201Z,M0bSC2013-11-12发布2014-03-07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罚素衬网Z.Z沁.ET
GB/T29838-2013目次前言范围…2规范性引用文件3术语和定义……………24要求…行5型式试验……6例行试验…157标识与操作指南……6附录A(资料性附录)性能与试验评估参考信息………20参考文献…25J.NE筑素前网ZC.ET
GB/T29838-2013前言本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草，本标准使用重新起草法修改采用IEC62282-2Ed.2:2012《燃料电池技术第2部分：燃料电池模块》。本标准在技术上与IEC62282-2:2012一致，修改内容如下：删除了国际标准的前言和引言，增加国家标准的前言；本标准中的引用标准，凡是有与EC(或ISO)对应国家标准的均用国家标准代替；本标准中安全标准结合了国家具体安全要求，在第5章“型式试验”中增加“5.10绝缘（静态）试验”。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。本标准起草单位：新源动力股份有限公司、机械工业北京电工技术经济研究所、上海神力科技有限公司、武汉银泰科技燃料电池有限公司、宁波拜特测控技术有限公司，武汉理工大学、中国科学院大连化学物理研究所、上海攀业氢能源科技有限公司、清华大学、同济大学、南京大学昆山创新研究院、深圳市华测检测技术股份有限公司等。本标准主要起草人：侯中军、李晓楠、田超贺、张若谷、齐志刚、黄平、燕希强、陈晨、潘牧、衣宝廉、董辉，候明、裴普候然克踩顾系朱平粹网J.NE蜀素村网Z.ZC.WET
GB/T29838-2013燃料电池模块1范围本标准提出燃料电池模块安全和性能最低要求，适用于下列电解质燃料电池模块：一碱性：—聚合物电解质（包括直接甲醇燃料电池）；磷酸：熔融碳酸盐；一一固体氧化物：一一电解液。燃料电池模块含或不含封装，操作压力为常压及以上。本标准只涉及对人体和模块外部产生的危险，不导致模块外部危险的模块内部损害防护本标准不予考虑。针对特殊应用的需要，要求部分可用含燃料电池模块设备的其他标准取代。本标准不包括道路车辆用燃料电池模块。本标准并不限制或抑制技术进步。如果电器材料或结构形式有异于本标准所述，可根据要求目的进行检查和试验若实质李司可预为裤给标雅网J.NE燃料电池模块是最终产品组成部分。燃料电池模块产品需评估以适用于终端产品安全要求。本标准只涉及到燃料电池模块直流电输出。本标准不涉及如图1所示外围设备，本标准不涉及燃料电池模块燃料和氧化剂的储存和输送。范围功率输入电能热管理回收热热能系统机城能废热燃料处理燃料系统功率调节可用功卡燃料电袍系统电能氧化剂模块机械城能氧化剂处内部功率理系统水处理需求+冷凝液通风系统情性气体电能/机械能废气水通风系统EMI自动控制转换系统声EMD系统振动振动风、图湿度等说明：EMD-电磁骚扰：EMI一电磁干扰图1燃料电池系统部件及标准适用范围運筑素村网Z.ZC.ET
GB/T29838-20132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，仪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。GB3836(所有部分)爆炸性气体环境用电气设备[IEC60079(所有部分)]GB3836.14爆炸性气体环境用电气设备第14部分：危险场所分类[IEC60079-10]GB4208外壳防护等级(IP代码)(GB4208一2008，IEC60529:2001,IDT)GB4706.1家用和类似用途电器的安全第1部分：通用要求(GB4706.1一2005，IEC60335-1:2001,IDT)GB/T4728(所有部分)电气简图用图形符号[IEC60617(所有部分)]GB4943.1信息技术设备安全第1部分：通用要求(GB4943.1-2011,IEC60950-1:2005,MOD)GB/T5169(所有部分)电子电工产品着火危险试验[IEC60695(所有部分)]GB5226.1机械电气安全机械电气设备第1部分：通用技术条件(GB5226.1一2008，IEC60204-1:2005,IDT)GB7260.4不间断电源设备第1-2部分：限制触及区使用的UPS的一般规定和安全要求(GB7260.4-2008,IEC62040-1-2:2002,MOD)GB14536.1家用和类似用途电自动控制器第1部分：通用要求[GB14536.1一2008，IEC60730-1:2003(Ed3.1),IDT]GB/T1685机械安全控树系统有关安全部件乙第1部分：设计通则(GB/T16855,12008,1S013849-1:2006,IDT)GB/T18290(所有部分)无焊连接[IEC60352(所有部分)]GB/T20438(所有部分)电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全[IEC61508(所有部分)]GB28526机械电气安全安全相关电气、电子和可编程电子控制系统的功能安全(GB28526一2012,IEC62061:2005,IDT)IEC60512-15(所有部分)电子设备连接元器件测试与测量第15部分：连接元器件测试（机)[Connectors for electronic equipment-Tests and measurements-Part 15:Connector tests(mechanical)1EC60512-16(所有部分)电子设备连接元器件测试与测量第16部分：接触.点和终端的机械(Connectors for electronic equipment-Tests and measurements-Part 16:Mechanical testson contacts and terminations)ISO23550燃气燃烧器和燃气家电安全及控制设备总体要求(Safety and control devices forgas burners and gas-burning appliances General requirements)EN50l78电力装置用电子设备(Electronic equipment for use in power installations)3术语和定义下列术语和定义适用于本部分。3.1验收试验acceptance test合同规定的实验以向客户证明产品满足它设定的技术指标。2蜀素村网Z.ZC.WET
GB/T29838-20133.2允许工作压差allowable differential working pressure由制造商规定的阳极和阴极间的最大压力差，燃料电池模块能承受此压差而不损坏或永久失去功能特性。3.3许可工作压力allowable working pressure制造商规定的最大表压，燃料电池模块能承受此压力而不损坏或永久失去功能特性。注：在这个数值（或低于这个数值）下设置卸压保护3.4环境温度ambient temperature仪器、设备或安装设施周围可能影响其性能的介质温度。3.5话化conditioning按照制造商规定的规程正确运行燃料电池模块(3.8)必须的（和电池/电池堆有关）预备步骤。注：根据电池技术，活化包括可逆和/或不可逆步骤。3.6燃料电池fuel cell将一种燃料和一种氧化剂的化学能直接转化为电能（直流电），热和反应产物的电化学装置。注：燃料和氧化剂通常存储在燃料电池的外部，当它们被消耗时而输入到燃料电池中。g州电婴后筑J.NE可3.7由单电池、隔离板、冷却板、歧管和支撑结构组成的设备，通过电化学反应把（通常）富氢气体和空气反应物转换成直流电、热和其他反应产物，[GB/T28816一2012，定义3.50]3.8燃料电池模块fuel cell module一个或多个燃料电池堆(3.7)和其他主要及适当的附加部件的集成体，目的组装到一个发电装置或一个交通工具中。注：一个燃料电池模块由以下几个主要部分组成：一个或多个燃料电池堆(3.7)、输送燃料、氧化剂和废气的管路系统、电池堆输电的电路连接、监测和/或控制手段。此外，燃料电池模块还可包括：额外流体（如冷却介质、惰性气体)的输送手段、检测正常或不正常运行条件的手段、外壳或压力容器和模块的通风系统3.9颔定电流rated current制造商规定的最大连续电流，燃料电池模块设计在该电流下运行。3.10渗漏crossover(交叉泄漏cross leakage)燃料电池的燃料端和氧化剂端之间任一方向的泄漏，一般是穿过电解质。3.11气体泄漏gas1 eakage除有意排出的废气之外，离开燃料电池模块的气体的总和。注：气体泄漏可能产生于：一燃料电池堆：3理强Z1
GB/T29838-2013一相关减压装置：一一其他气体管路和流体控制部件。3.12危险hazard能够对人身健康、财产或环境造成物理伤害的潜在危害源。3.13危险区域hazardous area分级?域classified area空气中存在或可能存在的易燃灰尘、纤维或挥发性液体、气体、蒸汽或混合物，数量足够多，能够形成易燃易爆混合物数量的区域或空间。3.14热变形温度heat deflection temperature标准测试棒在负载下产生指定变形时的温度。注：用以确定短时间耐热性。3.15低可然极限lower flammability limit(LFL)燃料空气混合物中的燃料能被火源点燃的最低浓度。注：若火源可引发燃烧则该燃料空气混合物易燃。主要是燃料空气混合物比例或构成。混合物浓度低于低可然极限(LFL)或高于高可燃极限(UFL)的临界比例不会引发燃烧。大布费尚篇表3.16由部件或系统制造商规定的最大压力，系统或部件被设计成在该压力下可以连续运行。注1：最大运行压力表示为力。注2：包括所有正常运行，稳态和霈变状态。3.17最低输出电压minimum voltage一个燃料电池模块在其额定功率下能连续运行的最低电压或其在最大允许过载条件下的最低电压两者之间的低值。注：最低电压单位为V。3.18自然通风natural ventilation由于风和/或温度梯度的影响使空气移动及新鲜空气置换。3.19开路电压open-circuit voltage燃料电池在有燃料和氧化剂但没有外部电流流动时的端电压。注：开路电压单位为伏(V)。3.20例行试验routine test对制造中或完工后的每一个产品所进行的符合性试验。[GB/T2900.83-2008,定义151-16-17]注：勿混淆与“一致性试验”(GB/T2900,85一2008，定义151-16-15)：一致性评估试验或“一致性评估”(GB/T2900.85一2008，定义151-16-14)：系统检查产品、工艺或服务是否满足特定要求。4尚Z..WE1
GB/T29838-20133.21标准条件standard condition作为测试基础的预定测试或运行条件，以便得到重复、可比的测试数据。3.22防护safeguarding控制系统根据运行参数动作，以避免可能对人有危险或对燃料电池及周围环境造成损害的状况出现。3.23安全电压Safety Extra Low Voltage(SELV)正常运行和发生单一故障时，干燥环境下正弦交流有效电压值不超过30V或直流峰值电压不超过42.4V,若为可能发生接触的潮湿环境，正弦交流有效电压值不超过15V或直流峰值电压不超过21.2V.3.24热平衡条件thermal equilibrium conditions15min读数一次温度，温度变化不超过3K(5℉)或1%绝对工作温度的恒定温度条件，两者取高值。3.25热稳定性thermal stability温度稳定的恒温状态，3.26型式试典-筑J?。J根据一个或多个代表性生产产品的样本所进行的符合性试验。[GB/T2900.83-2008,定义151-16-16]注：勿混淆与“一致性试验”(GB/T2900.85一2008，定义151-16-15)：一致性评估试验或“一致性评估”(GB/T2900.85一2008，定义151-16-11)：系统检查产品、工艺或服务是否满足特定要求，4要求4.1通用安全策略制造商应提供风险分析书面报告，以确保：)识别燃料电池发电系统寿命期限内所有合理的可预见危险、危险状况和事件（可参考附录A进行识别)：b)结合危险发生的可能性和预期严重性对各种危险的风险进行评估；?)将评估风险的两个因素（可能性和严重性）消除或减少到不超过可接受的风险级别，通过1)结构或方法的自身安全设计：或2)采用被动控制（如安全隔板、排气阀、热阻断设备等）确保能量安全释放不危及周围环境，或采用安全相关控制功能；并3)对1)和2)不能够减少的风险，贴示标签、警告或提供专业训练，在危险区域工作的人员应掌握这些措施。为保证功能安全，应按以下示例确定和设计要求的严重性级别，性能级别或控制功能级别：·符合GB5226.1的应用，同时满足GB28526(或GB/T16855.1):·符合GB4706.1的应用，同时满足GB14536.1;其他应用，满足GB/T20438(所有部分).5理素村网Z.ZC.ET
GB/T29838-2013以下标准可以指导失效模式影响分析(FMEA)和故障树分析方法：·GB/T7826:·SAEJ1739:·IEC61025。评估内容应包括所有以下可能风险：—电堆温度：和电堆和/或电池电压；一加压部分压力。此外，下列情况应格外加以注意：-一机械危险，锋利表面、绊倒危险、物体移动和不稳，材料强度，压力下的气体或液体：电气危险，接触带电部件、短路、高电压；EMC危险，燃料电池模块暴露在电磁环境中产生故障或因燃料电池模块电磁释放导致附近其他设备故障；一—热危险，高温表面、高温液体或气体排放、热疲劳：一火灾和爆炸危险，易燃气体或液体、正常或非正常运行条件下可能的易爆混合物、故障条件下可能的易爆混合物：故障危险，因软件、控制电路或保护/安全部件失灵或错误生产或错误运行导致的不安全运行；一材料和物质危险，材料老化、腐蚀、脆化、有毒物质的排放；废物处理危险，有毒材料处置、回收、易燃气体或液体处置；环境危险，热/冷，下雨、水淹风、地震、外部起火、烟雾环境下的不安全操作。4,2设计要来高筑的校金类售4.2.1通用要求燃料电池模块应按照燃料电池模块制造商风险评估进行设计。所有零部件应：a)满足预期用途温度、压力、流量，电压、电流范围；和b)对预期用途中面临的反应、过程以及其他条件的耐受能力：?)燃料电池模块采用的材料的质量和厚度，配件、终端及各部件集成方法，应在合理寿命时间内，正常安装和使用条件下，结构和运行特性不会发生明显的改变。燃料电池模块所有零部件应能够适应终端用户产品正常使用可能的机械、化学和热力等条件。燃料电池模块封装应满足GB4208规定要求以适应系统应用。燃料电池模块应执行相应的P代码。注：当终端设备具有防护外壳时，IPO0级也可。4.2.2正常和非正常运行条件下行为燃料电池模块应按照制造商说明书的规定设计，在所有正常运行条件下燃料电池模块不会损坏。非正常运行条件应根据4.1的规定处理。4.2.3泄漏根据设计的不同，有可能会产生易燃气体或液体泄漏（试验见5.3）。气体泄漏率应纳人规范文件，以便于燃料电池系统集成商确定通风系统的最小通风能力[见7.4.)]、吹扫和通风流量要求。根据4.1，故障模式（渗漏）应作为风险评估内容之一。应根据4.1中给出的相关标准设计“电池电压监控”等措施。6蜀素前网Z沁
GB/T298382013若燃料电池模块不含渗漏保护装置，产品说明书应说明系统集成商必须提供防护设备或操作程序。注：危验场所分类见GB3836.14.4.2.4加压操作如果燃料电池模块包括气密件和加压件，这些部件应符合国家规定。应识别可能会对模块外部造成损害的加压操作条件（见4.1）并将信息传达给系统集成商。注：下述模块特性PEFC模块设计PE下C(质子交换膜燃料电池堆)不需要特别考虑压力因素，PEFC电堆的尺寸、材料选择和制造规范主要基于满足电堆静态、动态和/或其他运行特性所需的足够强度、刚度和稳定性要求。比如，设计使用同轴力挤压器件，器件在损坏前产生泄漏」PAFC模块PAFC(磷酸燃料电池)模块通常在常压下运行MCFC模块加压运行条件下，MCFC(熔胞碳酸盐燃料电池)模块应集成到MCFC系统中，系统包含MCFC模块封装，并应根据加压系统相关国家和国际准则和标准进行设计，加压引起的危隐应排除在模块封装外，应符合相关标准SOFC模块如果对SOFC(固体氧化物燃料电池)进行加压操作，SOFC模块应集成到SOFC发电系统中去，SOFC模块放置在按照加压系统相关国家和国际准则及标准进行设计，制造及安装的压力容器内。25*和J.NE可4.2.5.1通则应采取措施（例如，通风、气体探测器、控制氧化、运行温度高于自燃温度等）保护燃料电池模块，使得燃料电池模块内部及从模块泄漏的气体不能形成爆炸浓度。燃料电池模块制造商提供设计标准（如需要的通风率）。燃料电池模块制造商或燃料电池系统制造商提供措施。若燃料电池制造商不提供这些措施，应提供这些措施（如所需通风速率）的设计和试验标准。在分级易燃气体环境中的零部件和材料应使用阻燃材料。在切断电力以及燃料和氧化剂后，这种材料应不会继续燃烧。材料阻燃级别V0、V1或V2的选择见GB/T5169系列标准注：在EC6007920-1等列出的自燃温度是易燃气体混合物可能燃烧的最低温度。由于表面几何形状，材科和实际气体混合物成分的不同，实际自燃温度通常高于规定的值。这项要求中的自燃温度是指对于特定的物体材科和几何形状，在任意条件下都会触发易燃气体自燃的自燃温度。4.1给出的应用标准要求应考虑耐热和防火。4.2.5.2免除项通常认为燃料电池电堆内膜或其他材料占燃料电池模块质量不到10%，因其数量有限，因此无火焰蔓延等级要求。如果使用此类材料，产品说明书应有这部分说明以引起系统集成商注意。如果燃料电池模块内任何易燃混合物可能出现的位置的实际温度高于自燃温度，气体燃料泄漏到氧化剂将立即导致易燃气体的氧化，反之亦然。因此无爆炸性气体浓度累积。当高温燃料电池的温度低于自燃温度，燃料电池模块应当转换到安全状态（如通过吹扫）。4.2.6防护措施安全控制系统零件失灵[见4.1?)]应能触发燃料电池模块受控关机。为确保满足要求的防护措施7興尚理Z.ZC.E1
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