本文件规定了质子交换膜单池/电堆在燃料电池模式、电解和/或可逆模式下的性能试验用质子交换膜单池/电堆组件、测试系统、仪器与测量方法，以及测试方法。

ICS27.070
中华人民共和国国家标准
GB/T42847.2—2023/1EC62282-8-102:2019储能系统用可逆模式燃料电池模块第2部分：可逆模式质子交换膜单池与电堆性能测试方法
Energy storage systems using fuel cell modules in reverse mode-Part 2:Test procedures for the performance of single cells and stacks withproton exchange membranes,including reversible operation(IEC 62282-8-102:2019,Fuel cell technologies—Part 8-102:Energystorage systemsusingfuel cell modulesinreverse modeTest proceduresfor the performance of single cells and stacks with proton exchangemembrane,including reversible operation,IDT)2023-08-06发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2024-03-01实施
2规范性引用文件
3术语、定义与符号…
3.1术语与定义
3.2符号
气体温度与压力的标准值
通用安全要求
试验环境
可逆质子交换膜单池/电堆组件.…分离式可逆质子交换膜单池/电堆试验装置
参数控制与测量
GB/T42847.2—2023/IEC62282-8-102:2019次
试验输入参数及试验输出参数的测量方法与控制精确度6测量仪器与测量方法·
仪器的不确定度
推荐的测量仪器与方法
参考试验条件与制造商建议免费标准bzxz.net
6.4数据采集方法
试验程序与结果计算
电流-电压(I-V)特性试验
稳态试验
耐久性试验·
内电阻(IR)测量
电流循环耐久性试验
加压试验
8试验报告
报告项目
试验单元数据说明
GB/T42847.2—2023/IEC62282-8-102:20198.4试验条件说明……
8.5试验数据说明…
8.6不确定度评估…
附录A（规范性）
附录B（规范性）
参考文献
试验程序指南…
公示汇编
.......
GB/T42847.2—2023/IEC62282-8-102:2019前言
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/T42847《储能系统用可逆模式燃料电池模块》的第2部分。GB/T42847已经发布了以下部分：
第2部分：可逆模式质子交换膜单池与电堆性能测试方法；第3部分：电能储存系统性能测试方法。本文件等同采用IEC62282-8-102：2019《燃料电池技术第8-102部分：采用可逆模式燃料电池模块的储能系统可逆模式质子交换膜单池与电堆性能测试方法》。本文件做了下列最小限度的编辑性改动：一为方便标准使用，标准名称修改为：《储能系统用可逆模式燃料电池模块第2部分：可逆模式质子交换膜单池与电堆性能测试方法》；—一为方便标准使用，修改部分符号的单位（见3.2)：为遵循国家标准编制原则，对“精度”“准确度”“不确定度”列项前增加引导语（见5.6)。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。本文件起草单位：中国科学院大连化学物理研究所、同济大学、北京师范大学、清华大学、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、无锡市检验检测认证研究院、先进储能材料国家工程研究中心有限责任公司、上海捷氢科技股份有限公司、北京亿华通科技股份有限公司、北京长征天民高科技有限公司、浙江高成绿能科技有限公司、海卓动力（青岛）能源科技有限公司、安徽明天氢能科技股份有限公司、中国质量认证中心、浙江天能氢能源科技有限公司、爱德曼氢能源装备有限公司、福建亚南电机有限公司。
本文件主要起草人：俞红梅、马天才、华青松、邢丹敏、杨代军、裴普成、迟军、张亮、陈耀、符长平、陈沛、徐云飞、靳殷实、侯向理、谢佳平、钟发平、潘永志、李飞强、王刚、曹寅亮、杨华、林玉祥。GB/T42847.2—2023/IEC62282-8-102:2019引言
采用可逆模式的储能系统能有效利用多余电能，对于电力调控及可再生能源利用起到促进作用。GB/T42847重点关注基于电化学模块（燃料电池和电解池相结合，或可逆燃料电池）的储能系统的性能测试方法。
GB/T42847《储能系统用可逆模式燃料电池模块》旨在确立基于采用可逆模式燃料电池模块的储能系统的性能测试方法，拟由三个部分构成。第1部分：可逆模式固体氧化物单池与电堆性能测试方法。目的在于给出固体氧化物单池与电堆在燃料电池模式、电解和/或可逆模式下性能试验的试验系统、仪器与测量方法及试验方法。
一一第2部分：可逆模式质子交换膜单池与电堆性能测试方法。目的在于给出质子交换膜单池与电堆在燃料电池模式、电解和/或可逆模式下性能试验的试验系统、仪器与测量方法及试验方法。
一第3部分：电能储存系统性能测试方法。目的在于给出基于氢的电能储存系统的性能测试方法。
1范围
GB/T42847.2—2023/IEC62282-8-102:2019储能系统用可逆模式燃料电池模块第2部分：可逆模式质子交换膜单池与电堆性能测试方法
本文件规定了质子交换膜单池/电堆在燃料电池模式、电解和/或可逆模式下的性能试验用质子交换膜单池/电堆组件、测试系统、仪器与测量方法，以及测试方法规范性引用文件
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。
IEC60050-485：2020国际电工术语第485部分：燃料电池技术（Internationalelectrotechnica)vocabulary(IEV)—Part485：Fuelcelltechnologies)GB/T28817—2022聚合物电解质燃料电池单电池测试方法（IECTS62282-7-1：2017,IDT）3术语、定义与符号
3.1术语与定义
IEC60050-485：2020界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1.1
电极活性面积activeelectrodearea垂直于电流方向的电极的几何面积。注：通常为负极或正极面积中较小者。［来源：IEC60050-485：2020，485-02-08，有修改：术语名称修改为“电极活性面积”，添加注释］3.1.2
面电阻率
area-specificresistance;AsR
相对于电极有效活性面积的内部电阻率，包含电化学反应导致的极化。3.1.3
催化剂
catalyst
加速反应过程但本身不被消耗的物质。注：催化剂降低了反应的活化能，从而使反应速率增加。3.1.4
catalyst-coatedmembrane;CCM
催化剂涂层膜
[在一个质子交换膜燃料电池（3.1.24)中]表面涂有催化层（3.1.5）、形成电极（3.1.8)反应区的聚合物膜。
GB/T42847.2—2023/IEC62282-8-102:2019注：见膜电极组件(MEA)(3.1.17)。［来源：IEC60050-485：2020，485-04-03]3.1.5
催化层catalystlayer
靠近膜任何一面含有催化剂（3.1.3）的表面多孔区域，通常具有离子和电子导电性。注：催化层构成了电化学反应可发生的空间区域。3.1.6
电流集流体
currentcollector
燃料电池（3.1.13)中从负极（3.1.20)侧收集电子或将电子传导到正极（3.1.25)侧的导电材料。3.1.7
电流密度
current density
单位活性面积上通过的电流。
注：电流密度以安每平方米（A/m)或安每平方厘米（A/cm\)表示。[来源：IEC60050-485：2020，485-12-013.1.8
electrode
用于将电化学反应产生的电流导人或导出电化学电池的电子导体（或半导体）。注：电极为正极（3.1.25)或者负极（3.1.20）。3.1.9
电解质
electrolyte
含有可移动离子因而具备离子导电性的液态或固态物质。注：电解质是不同燃料电池技术（如液态、聚合物、熔融盐、固体氧化物）的主要区分特征，它决定有效操作温度范围。
端板endplate
位于单池/电堆电流流动方向的两端，用于给叠在一起的单体提供所需的压紧力的组件。注：端板包括用于向电池堆提供流体(反应物、冷却剂)的接口、管道和歧管。［来源：IEC60050-485：2020，485-06-06，有修改：用“单池/电堆电流流动方向”代替“燃料电池堆”，并删除注释的第二句话。
流场板flowplate
和电极（3.1.8)具有电连接的导电板，包含燃料电池模式下燃料（3.1.12)或氧化剂（3.1.22)气体的流动通道，或者电解模式下的水和气体流动通道。注：导电板材料为金属、石墨等，或是碳填充复合材料的导电聚合物。3.1.12
燃料fuel
燃料电池（3.1.13)中在负极(3.1.20)发生反应的氢气或含氢气体。3.1.13
燃料电池fuelcell
将燃料(3.1.12)和氧化剂（3.1.22)的化学能转化为电能[直流（DC)电]、热和反应产物的电化学装置。
注：燃料和氧化剂通常储存在燃料电池外，当输人到燃料电池中时它们被消耗。2
［来源：IEC60050-485：2020，485-08-01]3.1.14
气体扩散电极gasdiffusionelectrodeGDEGB/T42847.2—2023/IEC62282-8-102:2019用于气态的反应物和/或产物的一种特别设计的电极。注1：气体扩散电极通常包括一个或多个多孔层，如气体扩散层(3.1.15)和催化层（3.1.5）。注2：气体扩散电极分为气体扩散正极和气体扩散负极。［来源：IEC60050-485：2020，485-02-02，有修改：增加缩写\GDE”，注2中将“阳极”和“阴极”修改为“正极”和“负极”
气体扩散层gasdiffusionlayer；GDL放置在催化层（3.1.5)和流场板（3.1.11)之间形成电接触的多孔基层，该层允许反应物进人催化层和反应产物的去除。
注1：气体扩散层是气体扩散电极（3.1.14)的组成部分。注2：气体扩散层也称为多孔传输层（PTL)。［来源：IEC60050-485：2020，485-04-05，有修改：定义中“双极板”修改为“流场板”，增加注2］3.1.16
内电阻internalresistance
燃料电池（3.1.13)内部的欧姆电阻，在电流集流体（3.1.6)之间测量，由不同组件（电极、电解质、流场板和电流集流体)的电子和离子电阻构成。注：欧姆意指电压降和电流之间的关系服从欧姆定律。［来源：IEC60050-485：2020，485-15-04]3.1.17
膜电极组件membraneelectrodeassembly；MEA由电解质膜及其两侧的电极和气体扩散层（3.1.15)组成质子交换膜燃料电池（3.1.24）的组件，或由电解质膜及其两侧的催化层（3.1.5)组成的质子交换膜水电解池（3.1.26)的组件。［来源：IECTS62282-7-1：2017,3.19,有修改：添加“或质子交换膜水电解池的组件”。］3.1.18
最低电池电压minimumcellvoltage制造商规定的燃料电池最低允许电压。3.1.19
压maximumcellvoltage
最高电池电压
制造商指定的电解池最高电压。3.1.20
负极negativeelectrode
消耗或产生氢气的电极（3.1.8)。注1：也称为氢电极。在燃料电池模式下称为阳极，氢气被氧化。在电解模式下称为阴极，水被还原产生氢气。注2：在燃料电池模式下，负极气体通常是氢气，或以氢气为主要成分，与水蒸气和/或情性气体构成的混合物。3.1.21
开路电压
open circuitvoltage;OCV
燃料电池（3.1.13)中有燃料(3.1.12)和氧化剂(3.1.22)但没有外部电流时的端电压。3
GB/T42847.2—2023/IEC62282-8-102:2019注：开路电压单位为伏(V)。
［来源：IEC60050-485：2020，485-13-02，有修改：删除“空载”。］3.1.22
氧化剂oxidant
燃料电池模式下，在正极（3.1.25)发生反应的氧气或含氧气体（如空气）。3.1.23
聚合物电解质polymerelectrolyte含有可移动离子因而具有导电能力的聚合物材料。3.1.24
protonexchangemembranefuelcell;PEMFC质子交换膜燃料电池
使用具有（质子）离子交换能力的聚合物作为电解质（3.1.9)的燃料电池（3.1.13)。[来源：IEC60050-485：2020485-08-08，有修改：删除术语“固体聚合物燃料电池”及“聚合物电解质燃料电池”。」
正极1
positiveelectrode
消耗或产生氧气的电极(3.1.8)。注：也可称为氧电极。在燃料电池模式下称为阴极，氧气被还原成水。在电解模式下称为阳极，由水生成氧气和质子。
也protonexchangemembranewaterelectrolyser;PEMWE质子交换膜水电解池
使用具有（质子）离子交换能力的聚合物作为电解质（3.1.9）的电解池。3.1.27
powerdensity
功率密度
单池/电堆组件的电功率与电极活性面积(3.1.1)之比。3.1.28
Eratedcurrentdensity
额定电流密度
由制造商指定的最大电流密度，单池/电堆（3.1.32)组件设计在该电流密度下可连续运行。3.1.29
反应物利用率
reactantutilization
通过单池/电堆组件中指定电极转化了的物质流与输人该电极的物质流之比。注1：反应物利用率的三种类型为：燃料（氢气)利用率（质子交换膜燃料电池模式中的负极)；一氧气的利用率（质子交换膜燃料电池模式中的正极)；一水的转化率（质子交换膜水电解池模式的正极）。注2：在质子交换膜燃料电池模式下，有效反应物利用率计算为单池/电堆组件单元的实际输出电流与理论法拉第电流的比值。
reversibleproton exchangemembranecell;RPEMC可逆质子交换膜电池
Re-PEM
由负极（3.1.20）、质子交换膜电解质和正极（3.1.25）三种功能元件组成的电池。注：可逆质子交换膜燃料电池具备燃料电池模式(PEMFC)或电解模式(PEMWE)功能。4
stablestate
GB/T42847.2—2023/IEC62282-8-102:2019单池/电堆组件处于足够稳定的状态，其任何控制参数、输出/输人电压或输出/输人电流都能保持在允许的变化范围内。
电堆stack
用作燃料电池（PEMFC)和/或水电解池(PEMWE)中的电池、隔膜、冷却板、端板、歧管和支撑结构的集合。
testinputparameter;TIP
试验输入参数
通过设置其值以定义试验系统的试验条件（包括试验对象的运行条件）的参数。注：试验输入参数是可控和可测量的。在进行试验之前，就已知试验输人参数的值。试验输人参数分为静态的和动态的。静态试验输入参数要求保持不变，动态试验输人参数在试验期间是变化的。3.1.34
testoutputparameter;TOP
试验输出参数
指示试验系统/试验对象对一个或多个试验输入参数（3.1.33)变化响应结果的参数。注：试验输出参数值在进行试验前是未知的，在试验期间测量。试验输出参数需是可测量的。3.1.35
驻留时间
dwelltime
介于两次操作条件设置变化之间的时间间隔。2符号
表1给出的符号及单位适用于本文件。表1符号
Aative
Feompt
仪器规格书指明的误差限制
单池/电堆中电极的电极活性面积法拉第常数（96485.3)
施加在单池/电堆上的压紧力
电堆电流
电堆电流密度
包含因子
转移电子数
串联电池的数量
负极进口处的流体压力
GB/T42847.2—2023/IEC62282-8-102:2019表1
符号（续）
p pola
pPaneg.out
pPpos.out
Qv.ineg.ia
Qv.i.por.in
qv.H2.ng.ost
AM.H2,ng.out
t awell
正极进口处的流体压力
负极出口处的流体压力
正极出口处的流体压力
电功率密度
电功率
体积流量
流体组分i的体积流量（标准温度及压力\）负极流体的体积流量(标准温度及压力\）正极流体的体积流量（标准温度及压力\）负极进口处流体的总体积流量
正极进口处流体的总体积流量
流体组分i在负极进口处的体积流量流体组分i在正极进口处的体积流量负极出口处氢气的体积流量
负极出口处氢气的摩尔流量
面电阻率
内电阻
摩尔气体常数（8.3145)
数据采集时间
运行时间
测量开始时间
测量结束时间
给定工作点的驻留时间
到达给定工作点的平衡时间
给定工作点的采集时间
质子交换膜电池的温度
电堆端板温度
单池/电堆进口处的负极流体温度单池/电堆进口处的正极流体温度单位
J/(mol·K)
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