本文件规定了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）的安全、基本性能、试验项目、试验方法以及标志与说明文件等方面的要求。

ICS.27.070
CCSK82
中华人民共和国国家标准
GB/T 20042.2—2023
代替GB/T20042.2—2008
质子交换膜燃料电池
第2部分：电池堆通用技术条件
Proton exchange membrane fuel cell-Part 2:Ganeral technical spcecification of fuel cell stacks2023-03-17发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2023-10-01实施
引信言
规范性引用文件
术语和定义
通用安全措施
设计要求
技术要求
仪器设备和精度要求
5试验方法
外观检查
安全性试验
气体泄漏试验
窜气试验
允许工作压力试验
冷却系统耐压试验
压力差试验
绝缘试验
正常运行试验
额定功率试验
电气过载试验
易燃气体浓度试验
环境适应性试验
燃料电池堆质量比功率
燃料电池堆芯体积比功率
6标志和说明
一般规定
铭牌，
连接件的标志
警示标志
6.5给用户提供的技术文件
附录A（资料性）燃料电池堆被试样品参数参考信息附录B（资料性）
燃料电池堆试验结果记录表
附录C（资料性)燃料电池堆电效率参考文献
..........
GB/T 20042.2—2023
GB/T20042.2—2023
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件是GB/T20042《质子交换膜燃料电池》的第2部分。GB/T20042已经发布了以下部分：第1部分：术语；
第2部分：电池堆通用技术条件；---第3部分：质子交换膜测试方法；一第4部分：电催化剂测试方法；-第5部分：膜电极测试方法；
第6部分：双极板特性测试方法；第7部分：炭纸特性测试方法。
本文件代替GB/T20042.2一2008《质子交换膜燃料电池电池堆通用技术条件》，与GB/T20042.2一2008相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下：增加了部分术语及定义（见3.1～3.5)；更改了使用条件的要求（见5.1，2008年版的4.1）；一更改了通用安全措施和技术要求的部分内容（见4.1和4.2，2008年版的4.2和4.3）；增加了对仪器设备和精度的要求的说明（见4.4)；一更改了概述中的内容描述（见5.1，2008年版的5.1）；增加了外观检查和安全性试验的要求（见5.2和5.3）；更改了允许工作压力试验、冷却系统耐压试验和压力差试验的试验要求（见5.6～5.8,2008年版的5.4、5.5、5.10)；
更改了耐振动和冲击试验的试验依据（见5.14.4.2008年版的5.7）删除了介电强度试验（见2008年版的5.9）；增加了绝缘试验（见5.9)；
—-增加了额定功率、峰值功率试验（见5.11、5.12)；更改了易燃气体的浓度试验的试验要求（见5.13,2008年版的5.13）：删除了冷冻/解冻循环试验（见2008年版的5.14)；--增加了低温储存和高温储存试验（见5.14.2、5.14.3)；-增加了燃料电池堆质量比功率和燃料电池堆芯体积比功率测量（见5.15、5.16)；删除了例行检验和检验规则的要求（见2008年版的6和7）。本文件由中国电器工业协会提出。本文件由全国燃料电池及液流电池标准化技术委员会(SAC/TC342)归口。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件起草单位：上海神力科技有限公司、中国科学院大连化学物理研究所、上海捷氢科技股份有限公司、同济大学、潍柴动力股份有限公司、武汉理工大学、北京亿华通科技股份有限公司、新源动力股份有限公司、新研氢能源科技有限公司、北京长征天民高科技有限公司、机械工业北京电工技术经济研究所、中国质量认证中心、中国汽车技术研究中心有限公司、襄阳达安汽车检测中心有限公司、上海机动车检测认证技术研究中心有限公司、上海攀业氢能源科技股份有限公司、广东国鸿氢能科技股份有限公司、无锡市检验检测认证研究院、上海韵量新能源科技有限公司、特嗨氢能检测（保定)有限公司、爱德曼Ⅲ
GB/T20042.2—2023
氢能源装备有限公司、天能电池集团股份有限公司、山东国创燃料电池技术创新中心有限公司。本文件主要起草人：周斌、杜晓莉、陈沛、马天才、侯明、俞红梅、侯永平、潘牧、李飞强、王钦普、邢丹敏、齐志刚、戴威、靳殷实、张亮、王刚、燕希强、何云堂、郝冬、王丹、裴冯来、董辉、陈耀、邸志岗、段志洁、陈玉雷、曹寅亮、潘凤文。本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为—2008年首次发布为GB/T20042.2—2008；---本次为第一次修订。
GB/T 20042.2—2023
鉴于质子交换膜燃料电池技术发展，为服务质子交换膜燃料电池发电系统上下游制造商及其用户，GB/T20042提供了统一的术语及定义，并针对质子交换膜燃料电池堆及其关键零部件提供了统一的试验方法。
GB/T20042《质子交换膜燃料电池》由以下七部分构成。第1部分：术语。界定了质子交换膜燃料电池技术及其应用领域内使用的术语和定义。第2部分：电池堆通用技术条件。给出了质子交换膜燃料电池堆的通用技术要求、试验方法、检验规则等内容。
第3部分：质子交换膜测试方法。给出了质子交换膜燃料电池中质子交换膜厚度均匀性、质子传导率等测试方法。
第4部分：电催化剂测试方法。给出了质子交换膜燃料电池电催化剂铂含量、电化学活性面积等测试方法。
第5部分：膜电极测试方法。给出了质子交换膜燃料电池膜电极厚度均匀性、Pt担载量等测试方法。
第6部分：双极板特性测试方法。给出了质子交换膜燃料电池双极板气体致密性、抗弯强度、密度等测试方法。
第7部分：炭纸特性测试方法。给出了质子交换膜燃料电池炭纸厚度均匀性、电阻、机械强度等测试方法。
1范围
质子交换膜燃料电池
第2部分：电池堆通用技术条件
GB/T20042.2—2023
本文件规定了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）的安全、基本性能、试验项目、试验方法以及标志与说明文件等方面的要求。注1：本文件中提及的电池堆也称为燃料电池堆。注2:如果有更好的材料或新的结构，又能通过本文件规定的试验并满足相关要求，也可以认为是符合本文件的本文件适用于质子交换膜燃料电池堆(包括直接醇类燃料电池堆)的设计及检测。本文件仅涉及会对人体和燃料电池堆外部环境造成危害的情形，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，本文件不作规定。本文件不包括对燃料和氧化剂的储存装置和输送装置的要求。2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
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IEC61508（所有部分）电工电子可编程序的电子安全相关系统的功能安全(Functionalsafetyoielectrical/electronic/programmableelectronic safety-related systems)3术语和定义
GB/T20042.1和GB/T28816界定的以及下列术语和定义适用于本文件。GB/T20042.2—2023
燃料电池堆芯fuel cell stack core燃料电池堆中集流板之间的部分，由极板、膜电极组件及其他结构件以串联方式层叠组成。注：燃料电池堆芯不包括端板、绝缘板、集流板。如燃料电池堆中有不输出电能的单电池，则其包含在内。3.2
燃料电池堆芯体积
volumeoffuelcellstackcore
燃料电池堆芯的外轮廓体积。
燃料电池堆芯体积比功率volumetricpowerdensityoffuel cell stack core燃料电池堆的额定功率与其堆芯体积的比值3.4
爆炸性环境
explosiveatmosphere
在大气条件下，可燃性物质以气体、蒸气、粉尘、纤维或飞絮的形式与空气形成的混合物，被点燃后，能够保持燃烧自行传播的环境。［来源：GB3836.14—2014,3.1]3.5
根据爆炸性气体环境出现的频次和持续时间把危险场所分为0区、1区和2区。注1：0区指爆炸性气体环境连续出现或频繁出现或长时间存在的场所。注2:1区指在正常运行时，可能偶尔出现爆炸性气体环境的场所。注3:2区指在正常运行时，不可能出现爆炸性气体环境，如果出现，仅是短时间存在的场所。[来源：GB3836.142014,3.5,有修改］4要求
4.1通用安全措施
由于燃料电池堆中有燃料和其他已经储备能量的储能物质（例如：易燃物质、加压介质、电能、机械能等），燃料电池堆制造商应对所有合理的可预见的危险进行评估，在实际可行的条件下按照以下顺序为燃料电池堆采取相应安全措施。a）在这些能量尚未释放时，首先消除燃料电池堆外部的隐患。b）对这些能量进行被动控制（如采用泄压阀、隔热构件等），确保能量释放时不危及周围环境。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，对功能安全的评价应符合IEC61508（所有部分）的规定。另一方面，可将危险告知燃料电池系统集成制造商。d）提供适当的、与残存危险有关的安全标记。4.2设计要求
4.2.1通用要求
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和IEC61508（所有部分)规定。
燃料电池堆及其所有零部件应：a）适合于预期使用时的温度、压力、流量、电压及电流范围；2
GB/T20042.2—2023
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对燃料电池堆的不良影响。
注：除另有规定外，本文件中的气体压力均指表压如果燃料电池堆带有封装外壳，则外壳防护应根据燃料电池堆的不同使用环境，并按GB/T4208的要求选择适当的防护等级并予以标志。4.2.2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，不应产生任何损坏。4.2.3着火和点燃
应对燃料电池堆采取保护措施(如通风、气体检测等)，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。对难以采取保护措施(通风、气体检测等)的产品，且处于爆炸性环境或区域中的零部件应由满足GB/T5169.16—2017中表2规定的V-0、V-1或V-2的阻燃材料制造。4.2.4管路和管件装配
4.2.4.1通用要求
管路的尺寸应符合设计要求，其材料应满足预期输送的温度、压力的要求，并免于遭受流体介质对管材机械性能劣化的影响。
管路系统应满足5.4规定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及有机污染物，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的规定，输送氢气的管路应作特殊考虑。
4.2.4.2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。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，不应释放出对燃料电池堆有害的物质，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5.6和5.7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充许的最高温度，以便他们门提供一个控制系统，腔室温度应比输送燃料管件所用材料的最低热变形温度下限低10℃以上，否则即切断燃料输入。用于危险区域(如爆炸性环境）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，其应符合GB/T3836.1—2021中7.4.2的要求。4.2.4.3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，不应析出对燃料电池堆有害的物质，并能与使用、维修和保养时所接触的其他材料、化学品相容，金属管路系统应保持完好，应具有足够的机械强度。
金属成型的弯管在弯曲时不应引起影响使用的缺陷3
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4.2.5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：a）固定在其安装构件上，并保持足够的接触压力，不会自行松动；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）导电连接件应有防护措施，不可裸露；f）应采取防腐措施，使金属表面不发生腐蚀且相互连接的金属件之间不应发生化学腐蚀；9）接线端子和电气连接件应符合电力负荷的要求，母线端子标出正负极。4.2.6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采取防止电击的措施，还应预防燃料电池堆带电部分的意外短路。
4.2.7监控要求下载标准就来标准下载网
为确保燃料电池堆的安全，宜提供相关参数的监控措施，如：a）燃料电池堆温度；
b）燃料电池堆和/或单电池的电压。监控点的位置由燃料电池堆制造商规定并向燃料电池系统集成制造商加以说明。在用其他方式对燃料电池堆提供安全运行保障的情况下，这些方式应具有和对温度及电压监控等效的安全保障能力。
4.3技术要求
4.3.1气密性要求
按照本文件的测试方法对燃料电池堆进行气密性测试[气体泄漏试验(5.4)、窜气试验(5.5)]，结果应满足制造商在技术文件中对泄漏速率的要求；对于带集中安全通风系统和吹扫程序的带有封装外壳的燃料电池堆，易燃气体浓度试验(5.13)的结果应低于低可燃极限的25%。
4.3.2压力耐受要求
燃料电池堆在经受本文件规定的允许工作压力试验(5.6)、冷却系统耐压试验(5.7)和压力差试验(5.8)后，燃料电池堆及其零部件不应出现开裂、永久变形或其他物理损伤，且满足5.4～5.5的要求。4.3.3绝缘性能要求
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。影响结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20℃（但不应低于80℃）时，仍应符合设计要求。按照5.9的方法进行试验，燃料电池堆在加注冷却液且冷却液处于冷态不循环状态下，正负极对地绝缘比阻值不应低于100Q/V，如果在绝缘试验中，不能满足要求，则应停止后续试验，且应向系统集成商提供试验数据，由系统集成商采取减少危险的措施。4.3.4输出性能要求
GB/T20042.2—2023
燃料电池堆按制造商给定的技术条件运行时，其性能输出指标「正常运行试验（5.10)和额定功率试验(5.11)应不低于制造商在技术文件中的规定值。电气过载试验(5.12)后，燃料电池堆不应出现开裂、永久变形或其他物理损伤。4.3.5环境适应性要求
4.3.5.1高低温环境储存要求
燃料电池堆按制造商规定的温度条件在进行低温储存试验(5.14.2)或高温储存试验5.14.3)后，不应出现开裂、破碎、永久变形或其他物理损伤。气密性和性能试验结果均应满足制造商在技术文件中的规定。4.3.5.2耐振动与冲击要求
被试样品在经受与预期使用过程中的冲击及振动环境[耐振动和冲击试验(5.14.4)]相同或相似的情形下，不应引起任何危险或功能失效。气密性、绝缘性和性能试验均应满足制造商在技术文件中的规定。4.4仪器设备和精度要求
用于试验的仪器至少应包括：
a）测量环境条件的仪器：气压计、温湿度计；b）测量燃料条件的仪器：燃料流量计、压力测量仪、温度测量仪、湿度测量仪/露点温度计；c）测量氧化剂的仪器：氧化剂流量计、压力测量仪、温度测量仪、湿度测量仪/露点温度计；d）测量循环水(冷却液)的仪器：液体流量计、压力测量仪、温度测量仪：e）测量电能输出的仪器：电压测量仪、电流测量仪、其他附件；f）常规检查要用到的仪器：称重衡器、秒表、游标卡尺等。试验设备及仪器应符合相关国家标准的规定，使用仪器的计量单位及精度的要求参见表1。注：测量气体泄漏的流量计量程范围和泄漏量相匹配。表1测量仪器及精度
测量仪器
气压计
湿度计
温度测量仪
压力测量仪
露点温度计
气体流量计
液体流量计
电压测量仪
电流测量仪
计量单位
不低于士2
不低于±5%
不低于±1
不低于±2
不低于士2
不低于±1.0%FS
不低于±2.0%FS
不低于士0.5%FS
不低于±0.5%FS
GB/T20042.2
2—2023
测量仪器
氢气浓度检测仪
称重衡器
游标卡尺
电导率测试仪
耐压测试仪
影像测试仪
试验方法
1测量仪器及精度（续）
计量单位
μS/cm
除非另有规定，燃料电池堆宜在如下所述的环境条件下进行试验：海拔不超过1000m；
b）环境温度5℃~40℃。
不低于5%LEL
不低于0.1%FS
不低于±0.02
不低于士0.1
不低于±0.02
试验前，制造商根据测试项目需求提供被试样品的参数信息，宜包含附录A中的全部或部分信息。对于单件生产的产品宜按表2顺序进行试验，批量生产的样品采用随机抽样的方法完成下述规定的测试项目。
2测试项目列表
章节编号
测试项目
外观检查
安全性试验
气体泄漏试验
窜气试验
允许工作压力试验
冷却系统耐压试验
压力差试验
绝缘试验
正常运行试验
额定功率试验
电气过载试验
易燃气体浓度试验
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