ＧＢ／Ｔ２００４２《质子交换膜燃料电池》分为两个部分，本部分是ＧＢ／Ｔ２００４２的第２部分。 《质子交换膜燃料电池 电池堆通用技术条件》是国家“十五”重大科技专项的重要技术标准研究项目《新能源和可再生能源关键技术标准研究———质子交换膜燃料电池、太阳热水系统、并网型光伏发电及风力发电机组》研究制定的、结合我国“８６３”计划燃料电池电动汽车重大项目质子交换膜燃料电池技术的系列国家标准之一。 本部分在制定过程中参考了国际电工委员会标准ＩＥＣ６２２８２-２：２００４《燃料电池技术 第２部分 燃料电池模块》，吸取了其中有关质子交换膜燃料电池堆的主要内容。ＧＢ／Ｔ２００４２本部分规定了质子交换膜燃料电池堆(包括直接醇类燃料电池堆)的安全、性能的基本要求，型式检验、例行检验的项目、试验方法以及标志与说明文件等方面的要求。本部分适用于质子交换膜燃料电池堆(包括直接醇类燃料电池堆)。 本部分不包括燃料和氧化剂的储存装置以及燃料和氧化剂输送过程与输送装置。 GB/T 20042.2-2008 质子交换膜燃料电池 电池堆通用技术条件 GB/T20042.2-2008 标准下载解压密码：www.bzxz.net

ICS27.070
中华人民共和国国家标准
GB/T20042.2-2008
质子交换膜燃料电池
电池堆通用技术条件
Proton exchange membrane fuel cell-General technical specification of fuel cell stacks2008-05-20发布
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
数码防伪
2009-01-01实施
规范性引用文件
术语及定义
使用条件
通用安全措施
设计要求
型式检验
气体泄漏试验
正常运行试验
允许工作压力试验
冷却系统的压力试验
窜气试验
耐撞击和耐振动试验
电气过载试验
介电强度试验
压力差试验
气体泄漏试验（重复试验）.
正常运行试验（重复试验）
易燃气体的浓度试验·
冻结/解冻循环试验
6例行检验
6.1气密性试验
6.2介电强度试验
检验规则
一般规定
型式检验规定
例行检验的规定
标志和说明
8.1般规定.
连接件的标志·
警示标志
给用户提供的技术文件
附录A（资料性附录）
产品型号编制办法
GB/T20042.2—2008
GB/T20042《质子交换膜燃料电池》分为以下几部分：质子交换膜燃料电池术语（GB/T20042.12005）；1
2）质子交换膜燃料电池电池堆通用技术条件（GB/T20042.2—2008）。本部分是GB/T20042的第2部分。GB/T20042.2—2008
本部分在制定过程中参考了国际电工委员会标准IEC62282-2：2004《燃料电池技术第2部分燃料电池模块》，吸取了其中有关质子交换膜燃料电池堆的主要内容。本部分的附录A是资料性附录。
本部分由中国电器工业协会提出。本部分由全国燃料电池标准化技术委员会（SAC/TC342)归口。本部分由大连新源动力股份有限公司负责起草。本部分参加起草单位：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和上海神力科技有限公司等。
本部分主要起草人：侯中军、侯明、杨启明、董辉、陈妙农、邱立东等。m
GB/T20042.2-—2008
《质子交换膜燃料电池电池堆通用技术条件》是国家“十五”重大科技专项的重要技术标准研究项.
目《新能源和可再生能源关键技术标准研究一质子交换膜燃料电池、太阳热水系统、并网型光伏发电及风力发电机组》研究制定的、结合我国“863”计划燃料电池电动汽车重大项目质子交换膜燃料电池技术的系列国家标准之一。本部分规定了质子交换膜燃料电池堆（包括直接醇类燃料电池堆）的安全、性能的基本要求，型式检验、例行检验的项目、试验方法以及标志与说明文件等方面的要求，适用于质子交换膜燃料电池堆（包括直接醇类燃料电池堆）。燃料电池不仅适合建设为固定式电站来提供社区和家庭用电力源，更重要的在于车载燃料电池可以为电动汽车提供动力源以及微型燃料电池使用于各种通讯设备、笔记本电脑和掌上电脑等。而燃料电池技术正在从这些方面的研究和开发向产业化转变，燃料电池在固定电站、运输电源和便携式电源等方面的商业化即将来临。与燃料电池相关的一些技术也将在未来5～10年内实现商业化，一些新技术、新材料和新组件也将会在市场国际化的基础上快速发展，可以预见燃料电池技术将会持续而高速地发展。
我国“九五”、“十五”期间都把质子交换膜燃料电池（PEMFC)及其相关技术作为重大项目列人国家科技攻关包括“863”燃料电池汽车重大项目计划，并已取得阶段性成果。目前我国在PEMFC技术方面以高校和科研院所为技术支撑，以几家主要的高新技术企业为龙头，已形成了大连、上海、北京和武汉等主要的研发基地。他们当中有的已取得拥有自主知识产权专利技术，正在积极推进我国燃料电池技术的产业化和商业化。
早期制定标准对于推动这项具有无限发展潜力的新技术一——燃料电池的产业化和商业化是非常重要的。国际电工委员会（IEC)成立了IEC/TC105来负责燃料电池专业的标准工作，近年来活动非常频繁，目前已发布了第一份燃料电池国际标准IEC62282-2：2004《燃料电池技术模块》和IEC62282-1：2005《燃料电池技术术语》。我国在开展燃料电池技术科技攻关和跟踪国际标准的同时，根据我国实际安排了相关关键技术标准的研究制定，旨在体现标准早期介人科技成果产业化，与国际接轨的理念。目前已完成的标准项目有：
（1）质子交换膜燃料电池术语（GB/T20042.1-2005）；（2）质子交换膜燃料电池电池堆通用技术条件（GB/T20042.2—2008）；（3）便携式质子交换膜燃料电池发电系统（GB/Z21742—2008）；（4）固定式质子交换膜燃料电池发电系统（独立型）性能试验方法（GB/Z21743一2008）。IV
1范围
质子交换膜燃料电池
电池堆通用技术条件
GB/T20042.2—2008
GB/T20042本部分规定了质子交换膜燃料电池堆（包括直接醇类燃料电池堆）的安全、性能的基本要求，型式检验、例行检验的项目、试验方法以及标志与说明文件等方面的要求。本部分适用于质子交换膜燃料电池堆（包括直接醇类燃料电池堆）（以下简称“燃料电池堆”）本部分仅涉及会对人体和燃料电池外部环境造成危害的情形，而对燃料电池堆内部损伤的防护，只要不影响燃料电池堆外的安全，本部分不作规定。本部分不包括燃料和氧化剂的储存装置以及燃料和氧化剂输送过程与输送装置。如果有更好的材料或新的结构，又能通过本部分规定的检验并满足相关要求，也可以认为是符合本部分的。
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。GB/T2423.10电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fc和导则：振动（正弦）(GB/T2423.10—2008,IEC60068-2-6:1995,IDT)GB/T2423.55电工电子产品环境试验第二部分：环境测试试验Eh：锤击试验（GB/T2423.552006,IEC60068-2-75:1997,IDT)GB/T3512硫化橡胶和热塑性橡胶热空气加速老化及耐热试验（GB/T3512—2001，eqvISO188:1998)
GB3836（所有部分）爆炸性气体环境用电气设备（对应IEC60079（所有部分））GB4208外壳防护等级（IP代码）（GB4208—2008，IEC60529:2001IDT）GB4943信息技术设备的安全（GB4943—2001，IEC60950-1：1999，IDT）GB/T5095.8电子设备用机电元件基本试验规程及测量方法第8部分：连接器、接触件及引出端的机械试验（GB/T5095.8—1997IEC60512-8：1993，IDT)GB/T5169电工电子产品着火危险试验（对应IEC60695）GB/T5563橡胶和塑料软管及软管组合件静液压试验方法（GB/T5563—2006，ISO1402：1994,IDT)
6系统可靠性分析技术失效模式及效应分析（FMEA）程序（GB/T7826一1987，GB/T7826
idtIEC60812:1985)
故障树分析程序（GB/T7829-—1987，neqIEC60056）GB/T7829
GB/T15329.1橡胶软管及软管组合件织物增强液压型第1部分：油基流体用（GB/T15329.1一2003,ISO 4079-1:2001,MOD)
GB/T18290（所有部分）无焊连接（idtIEC60352所有部分）GB/T20042.1质子交换膜燃料电池术语IEC61508（所有部分）电工电子可编程序的电子安全相关系统功能安全1
GB/T20042.2—2008
ISO37硫化橡胶和热塑性橡胶拉伸与压缩疲劳特性的测定ISO1307一般工业用橡胶和塑料软管内径及其公差和长度公差ISO4672橡胶软管和塑料软管低于室温条件下的柔软性试验EN50178电力设备用电工器材
3术语及定义
GB/T2900.18、GB3836.1、GB4943和GB/T20042.1所定义的术语，适用于本部分。4要求
为了便于燃料电池制造和使用各方面的沟通，所以本部分编写了附录A（资料性附录），供各有关方面参考。
4.1使用条件
除非另有规定，燃料电池堆应能在下列环境条件下运行：a）海拔不超过1000m；
b）环境空气中氧气体积含量为21%士1%；c）环境温度：5℃～40℃。
4.2通用安全措施
本部分仅涉及能对人身和燃料电池堆外部环境造成危害的情况，而对燃料电池堆内部损害的防护，只要不影响燃料电池堆外的安全，本部分不作规定。注：如果按照制造商的说明书使用燃料电池，那么燃料电池堆内部损伤的防护由制造商负责。由于燃料电池堆中有燃料和其他储能物质与能量（例如：易燃物质、加压介质、电能、机械能等），应按照以下顺序为燃料电池堆采取通用安全措施：a）在这些能量尚未释放时，首先消除燃料电池堆外边的隐患；b）对这些能量进行被动控制（如采用防爆片、泄压阀、隔热构件等），确保能量释放时不危及周围环境；
c）对这些能量进行主动控制（如通过燃料电池中的电控装置）。在这种情况下，由控制装置故障引发的危险应逐一加以考虑。对安全部件的评价应符合IEC61508的规定。另方面，可将危险告知燃料电池系统集成制造商；或d）提供适当的、与残存危险有关的安全标记。采取以上措施时，应需特别注意：机械危险一一尖角锐边、跌倒危险、运动的和不稳定的部件、材料强度以及带压力的液体和.
气体；
电气危险一一人员接触带电零部件、短路、高电压；.
·电磁兼容性(EMC)危险——暴露在电磁环境中的燃料电池堆出现故障或由于燃料电池堆的电磁辐射导致其他(附近)设备发生故障；热危险热表面、高温液体、气体释放或热疲劳；火灾和爆炸危险———易燃气体或液体,在正常或异常运行条件下或在故障情况下，易燃易爆混.
合物的潜在危险；
故障危险一由于软件、控制电路或保护/安全元器件的失效或加工不良或误动作引起的不安全运行；
材料的危险一一材料变质、腐蚀、脆变，有毒有害气体释放；废物处置危险一有毒材料的处置、回收，易燃液体或气体的处置；·
环境危险在冷、热、风、雨、进水、地震、外源火灾、烟雾等环境下的不安全运行。.
4.3设计要求
GB/T20042.2—2008
燃料电池堆制造商应根据风险评估进行设计。风险评估应符合GB/T7826、GB/T7829和IEC61508-1的规定。
所有零部件应：
a）适合于预期使用时的温度、压力、流速、电压及电流范围；b）‘在预期使用中，能耐受燃料电池堆所处环境的各种作用、各种运行过程和其他条件的不良影响。
注：除另有规定外，本部分中的气体压力均指表压。如果燃料电池堆带有外壳，则外壳防护应根据燃料电池堆的不同使用环境，并按GB4208的要求选择适当的防护等级并予以标志。4.3.1正常和非正常运行条件下的特性燃料电池堆在按制造商说明书中规定的所有正常运行条件运行时，应不会产生任何损坏；在可预知的非正常运行条件下运行时，应符合4.2的规定。4.3.2气体泄漏
在制造中应尽量减少易燃气体的泄漏，并应在说明书中对泄漏速率予以说明（见5.2)。4.3.3带压力运行
如果燃料电池堆采用气密并承压的外壳封装，则外壳应符合《压力容器安全技术监察规程》的规定。压力并不是燃料电池堆设计所要考虑的最重要因素。例如，一个采用轴向压紧构件设计方案的燃料电池堆，虽未开裂却有泄漏。对于足够的强度、刚度及稳定性（静态与动态)和/或其他运行特性的要求，应首先重视尺寸的确定、材料的选择和工艺规程。4.3.4着火和点燃
4.3.4.1一般要求
应对燃料电池堆采取保护措施（如通风、气体检测、防止运行温度高于自燃温度等），以确保燃料电池堆内部泄漏或对外泄漏的气体不致达到其爆炸浓度。这些措施的设计规范（如要求的通风速率）应由燃料电池堆制造商提供，并在说明书中加以说明，以便燃料电池系统集成制造商采取预防措施，确保安全。
处于爆炸性环境中的零部件应满足GB/T5169规定的FVO，FV1或FV2的阻燃材料制造。4.3.4.2例外情形
燃料电池堆内，膜或其他类似材料用量低于燃料电池堆总质量的10%。4.3.5安全措施
按照4.2a)和4.2b)设计的燃料电池堆，允许在没有外部安全措施的情况下运行。燃料电池堆安全的主动控制可由燃料电池模块或燃料电池系统中的安全装置来实现。4.3.6管路和管件装配
管路的尺寸应符合设计要求，其材料应满足预期输送的流体和流体压力的要求。流体泄漏不致产生危险的部位才可采用螺纹连接，如空气供应回路、冷却回路。所有其他接缝都应焊接，或至少要按制造商要求与指定的密封部位装配连接。在燃料气体或氧气管路中，使用的接头应是磨口接头、法兰接头或压力接头，以防燃料气或氧气泄漏。管路系统应满足5.2规定的的气体泄漏试验要求。应彻底清理管路的内表面以除去颗粒物，管路端口应仔细清除障碍物和毛刺。用来传输气体的柔性管道和相关配件应符合GB/T3512、GB/T5563、GB/T15329.1、ISO37、ISO1307、ISO4672的规定，输送氢气的管路应作特殊考虑。4.3.6.1非金属管路系统
在下列情况下，可使用塑料和橡胶管材、管路和组件：3
GB/T20042.2-2008
非金属管路系统应适应最高运行温度和最高运行压力的共同作用，不允许释放出对燃料电池有害的物质，并能与使用、维修和保养时所接触的其他材料、化学品相容，应具有足够的机械强度，满足5.4和5.5的要求。
必要时应加防护套管或外罩来防止燃料电池堆上的塑料或橡胶管件受到机械损伤。所有安装有输送易燃气体的塑料或橡胶管件的腔室，都应防止可能的过热。如有这种过热的可能时，应告知燃料电池系统集成制造商这一部位允许的最高温度，以便他们提供一个控制系统，在腔室温度比输送燃料管件所用材料的最低热变形温度下限尚低10K时，即切断燃料输入。用于危险区域内的塑料或橡胶材料应是能导电的，除非设计上能做到避免静电电荷累积。4.3.6.2金属管路系统
金属管路系统应适应最高运行温度和压力的共同作用，并能与使用、维修和保养时所接触的其他材料、化学品相容，金属管路系统应保持完好，应具有足够的机械强度，满足5.4和5.5的要求。金属成型的弯管在弯曲时不应引起影响使用的缺陷。接线端子和电气连接件
对外电路供电的电气连接件应满足下述要求：固定在其安装构件上，不会自行松动；a)下载标准就来标准下载网
b）导电部分不会从其预定位置滑脱；c）正确连接以确保导电部分不致受到损伤而影响其功能；d）在正常紧固过程中能防止发生旋转、扭曲或永久变形；e）裸露的导电连接件有保护层。在正常使用中，与燃料电池的直接连接不应存在不符合4.3.7a)～4.3.7e)项指出的缺陷，接线端子应符合有关电气和机械方面的要求，是否符合要求，应按5.1的规定进行机械试验和连接质量的检验。
4.3.8带电零部件
制造商应在技术文件中详细说明存在的带电零部件，特别是系统关闭后由于残余电压而存在危险的带电部分，告知燃料电池系统集成制造商应负责防止电击，还应预防燃料电池堆带电部分的意外短路。
4.3.9绝缘材料及其绝缘强度
燃料电池堆中带电部分和不带电的导电部分之间的所有绝缘结构设计，都应符合电气绝缘结构有关标准的相应要求。
影响构件功能的材料的机械特性（如抗拉强度）应得到保证，当其所在部位温度比正常运行温度的最高值还高20K（但不应低于80℃）时，仍应符合设计要求。4.3.10接地
不带电金属零部件应与公共接地点相联。为了确保良好的电接触，所有电气连接件都不应松动或扭曲，并保持足够的接触压力。所有电气连接件都应采取防腐措施，相互连接的金属件之间不应发生化学腐蚀。4.3.11冲击与振动
预期使用中的冲击与振动不应引起任何危险。4.3.12监控方法
为确保燃料电池堆的安全，应该提供以下参数的监控措施：a）电池堆温度；
b）电池堆和/或单电池的电压。监控点的位置由电池堆制造商规定并向燃料电池系统制造商加以说明。在用其他方式对燃料电池堆提供安全运行保障的情况下，这些方式必须具有和对温度及电压监控等效的安全保障能力。4
5型式检验
5.1概述
GB/T20042.2-2008
除非另有说明，被试样品，对于单件生产，应是准备向用户交货的燃料电池堆本身；批量生产的样品采用随机抽样的方法按规定的样本数抽取。型式检验应在燃料电池系统模拟试验装置上进行。对完整燃料电池堆，应按GB/T18290和GB/T5095.8的规定对其接线端子和电气连接进行检验，确认是否符合要求。然后，建议按以下顺序进行型式检验。5.2气体泄漏试验
本试验不适用于以下燃料电池堆：一运行温度高于易燃气体的自燃温度的（见4.3.4），或一置于已被证明符合相关的压力容器技术法规的气密容器中。在无法对整个电池堆进行试验时，可以减少单体电池节数，但仍应具有代表性，总的泄漏应依据单体电池的节数按比例计算。
燃料电池堆应在满载电流下运行，直至在最高运行温度下达到热稳定。达到这些条件后，停止运行，吹扫燃料电池堆并关闭气体出口；燃料电池堆的温度降至规定的最低运行温度甚至更低。然后逐渐充入阳极气体，也可以是充人氮气或氮气1，直至压力达到最高工作压力，并稳定1min。在泄漏试验过程中入口压力应稳定不变，用位于燃料电池堆进气口、泄压装置上游、精度不低于2%的流量计测量漏气速率。如果用氮气或氮气做试验气体，漏气速率应该按照式(1)校正：R= Qfuel/qtest
式中：
Atel———燃料气体泄漏速率(标准状态),mL/s或 mL/min；Atret———试验气体泄漏速率（标准状态），mL/s或mL/min；R——修正系数，见式(2)或式(3)。R=(dtest/dfuel)1/2
式中，
dtest-—试验气体的相对密度；dtuel燃料气体的相对密度。
式中：
Htest——试验气体的运动黏度；Mfuel———燃料气体的运动黏度。R = μtest / μfuel
应采用式(2)和式(3)计算修正系数R，取较高值，并应写人试验报告。应记录气体泄漏速率，包括气体通过泄压阀的流速率，并写入试验报告。..(1)
（2）
（3）
如果因为压力滞后现象或压力设定而在试验中没有采用泄压装置，总泄漏值应该是测得值与泄压装置在最大燃料供应压力下的单独测得的泄漏量之和。考虑参考条件和气体种类的修正，若用燃料气体或氨气作为试验气体，则将测得的气体泄漏速率乘以1.5，若用氮气作为试验气体，则将测得的气体泄漏速率乘以2。这一最终计算的结果，应不超过给用户提供的技术文件中的气体泄漏速率的规定[见8.5.1e)，并应向燃料电池系统集成制造商说明，要求将此信息提供给产品最终使用者，以便计算必要通风量。1）IEC62282-2中，试验气体仅包括阳极气体和氨气，未提到氮气，此处用氮气是按我国实际情况。5
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5.3正常运行试验
正常运行就是燃料电池堆在制造商说明书规定的正常条件下运行，具体为：电功率输出为额定值；
一热能输出（如果有的话)为额定值(对于冷却剂温度和流量）；一燃料电池堆温度在正常范围内：一燃料成分在正常范围内；
——燃料和氧化剂的流量在正常范围内；—燃料和氧化剂的压力在正常范围内；一冷却剂（如果有的话）的温度、压力和流量在正常范围内；—输出功率变化率在正常范围内。为了进行正常运行的型式试验，燃料电池堆应在上述规定的正常条件下运行，直至达到热稳定。应测量以下参数，记录测量结果并应符合如下要求：a）满载电流条件下燃料电池堆的端电压，其测得值应不低于8.5.1t)的规定；b）燃料电池堆的运行温度、最高表面温度及环境温度，其测得值应不超出8.5.1m）、8.5.1n）、8.5.1j)规定的范围：
c）燃料压力，其测得值应不超出8.5.1c)规定值的95%～105%或相应规定值士1kPa（两者中取较高值）；
d）燃料耗用速率，其测得值应不超出8.5.1d)规定值的95%～105%e）氧化剂消耗速率，其测得值应不超出8.5.1d)规定值的95%～105%；f）氧化剂压力，其测得值应不超出8.5.1c)规定值的95%～105%或相应规定值士1kPa(两者中取较高值)；g)冷却剂（如果有的话）的入口和出口温度、压力、流量，其测得值应分别符合8.5.1p）、8.5.1q）中的相应规定。5.4充许工作压力试验
燃料电池堆的允许工作压力试验应在最高或最低运行温度下进行（取两者中较为严格的条件），试验介质为氮气或压缩空气。
如果在正常运行时燃料电池堆的燃料侧和氧化剂侧的内部压力相同或相近，试验时可将其相互连通。如果燃料电池堆有冷却通道而且工作压力与燃料腔和氧化剂腔相同或相近，则该通道也可同时按相同方法进行允许工作压力试验。应对燃料电池堆（阳极和阴极通道、冷却剂通道）逐步加压，直到压力达到它们的允许工作压力（按较高压力的）的1.3倍，至少保持压力稳定1min。如果燃料电池堆有泄压阀，则应将其拆下或令其不起作用。如果能满足试验条件，此项试验应在气体泄漏试验或正常运行试验期间进行。如果不能满足试验条件，燃料电池堆可以在压力不低于允许工作压力1.5倍、温度为环境温度的条件下进行试验。
允许工作压力试验中，燃料电池堆不应出现开裂、破碎、永久变形或其他物理损伤。5.5冷却系统的压力试验
如果在允许工作压力试验中没有对冷却系统进行试验，则应对冷却系统进行压力试验，试验介质采用规定的冷却介质。
燃料电池堆温度应与充许工作压力试验时的温度相同。燃料电池堆的冷却系统应加压到其允许工作压力的1.3倍，至少保持10min。如果不能满足试验温度要求，试验可在环境温度和冷却系统允许工作压力1.5倍的条件下进行。压力试验中，系统不应出现开裂、破碎、永久变形或其他物理损伤。如果使用液体试验介质，试验中试验介质不应泄漏。
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