GB/T 38914-2020 车用质子交换膜燃料电池堆使用寿命测试评价方法

犐犆犛２７．０７０

犓８２

中华人民共和国国家标准

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车用质子交换膜燃料电池堆使用寿命

测试评价方法

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狊狋犪犮犽犻狀狏犲犺犻犮犾犲犪犾犻犮犪狋犻狅狀

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２０２００６０２发布２０２０１２０１实施

国家市场监督管理总局

发布

国家标准化管理委员会

／—

犌犅犜３８９１４２０２０

目次

前言…………………………Ⅲ

１范围………………………１

２规范性引用文件…………………………１

３术语和定义………………１

４测试设备及条件…………………………２

４．１测试对象……………２

４．２测试平台及测试对象安装…………２

４．３测试环境与基本要求………………３

４．４特别规定……………３

５使用寿命测试方法………………………３

５．１总则…………………３

、……………

５．２活化测试及稳定性考核３

５．３分工况测试…………………………５

５．４寿命测试结束时的发电性能测试…………………９

５．５循环工况谱的确定…………………１０

５．６性能衰减率和燃料电池使用寿命计算……………１０

６测评报告…………………１１

参考文献……………………１２

Ⅰ

／—

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前言

本标准按照／—给出的规则起草。

ＧＢＴ１．１２００９

。。

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这些专利的责任

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ＳＡＣＴＣ３４２归口

本标准起草单位：清华大学、中国科学院大连物理化学研究所、武汉理工大学、新研氢能科技有限公

、、、、

司广东国鸿氢能科技有限公司新源动力股份有限公司南京大学机械工业北京电工技术经济研究

、、、、

所北京上电科赛睿科技有限公司中国质量认证中心上海神力科技有限公司上海市质量监督检验技

、、、

术研究院航天新长征电动汽车技术有限公司广东合即得能源科技有限公司北京氢璞创能科技有限

、、、、

公司上海重塑能源科技有限公司上海攀业氢能源科技有限公司上海恒劲动力科技有限公司东莞众

、、、

创新能源科技有限公司苏州弗尔赛能源科技股份有限公司南京东焱氢能源科技有限公司中国船舶

、、、

重工集团公司第七一二研究所福建亚南电机有限公司无锡市产品质量监督检验院上海机动车检测

、（）、、

认证技术研究中心有限公司丰田汽车中国投资有限公司北京亿华通科技股份有限公司上海博暄

、、。

能源科技有限公司浙江高成绿能科技有限公司山东东岳未来氢能材料有限公司

：、、、、、、、、、、

本标准主要起草人裴普成衣宝廉潘牧齐志刚燕希强邢丹敏刘建国张亮卢琛钰王刚

、、、、、、、、、、、、、、

周斌李松丽侯明俞红梅王诚靳殷实黄平朱俊娥胡哲董辉胡磊徐伟强徐加忠顾军

、、、、、、、、。

叶东浩林玉祥陈耀裴冯来张倩刘然田丙伦侯向理邹业成

Ⅲ

／—

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车用质子交换膜燃料电池堆使用寿命

测试评价方法

１范围

本标准规定了车用质子交换膜燃料电池堆的使用寿命测试和计算方法。

本标准适用于道路车辆和非道路车辆用质子交换膜燃料电池堆的寿命测试和评价。

注：本标准暂不考虑实验室与道路环境空气质量差异的影响。

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

／：

质子交换膜燃料电池第部分术语

ＧＢＴ２００４２．１１

／—乘用车用燃料电池发电系统测试方法

ＧＢＴ２３６４５２００９

／—客车用燃料电池发电系统测试方法

ＧＢＴ２８１８３２０１１

／—燃料电池模块

ＧＢＴ２９８３８２０１３

／—燃料电池电动汽车燃料电池堆安全要求

ＧＢＴ３６２８８２０１８

／—质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气

ＧＢＴ３７２４４２０１８

３术语和定义

／、／—、／—、／—界定的以及下列术语

ＧＢＴ２００４２．１ＧＢＴ２３６４５２００９ＧＢＴ２８１８３２０１１ＧＢＴ２９８３８２０１３

和定义适用于本文件。

３．１

怠速电流犻犱犾犻狀犮狌狉狉犲狀狋

犵

被测燃料电池堆对应车载燃料电池系统在怠速工况下燃料电池堆的输出电流，此电流下燃料电池

堆能够维持燃料电池系统自身工作一定时间，但对外不输出功率。

３．２

额定电流狉犪狋犲犱犮狌狉狉犲狀狋

，

被测燃料电池堆对应车载燃料电池系统在额定工况下燃料电池堆的输出电流此电流下燃料电池

堆能够维持运行一定时间。

３．３

基准电流工况狉犲犳犲狉犲狀犮犲犮狌狉狉犲狀狋犮狅狀犱犻狋犻狅狀

在燃料电池寿命测评中以某特定电流为基准的工况。

３．４

工况循环狅犲狉犪狋犻狅狀犿狅犱犲犮犮犾犲

狆狔

被测燃料电池堆对应车载燃料电池系统从启动到停机连续运行中燃料电池堆的工况变化历程。

１

／—

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３．５

车用燃料电池堆使用寿命犾犻犳犲狋犻犿犲狅犳犳狌犲犾犮犲犾犾狊狋犪犮犽犻狀狏犲犺犻犮犾犲犪犾犻犮犪狋犻狅狀

狆狆

燃料电池堆在车用工况循环下从开始使用至伏安特性衰减到规定的最低程度时的累计使用时间。

４测试设备及条件

４．１测试对象

。，

测试对象一般为单一燃料电池堆或多个燃料电池堆的组合体所测的电池堆内部膜电极及双极

板的结构尺寸和材料与实际应用的燃料电池堆相同。

，，

对于燃料电池系统中多电池堆组合的情况可取其中一个电池堆为测试对象也可取部分或全部电

池堆组合体为测试对象。测试对象需要从系统中取出后安装于测试平台进行测试。

在测试平台上安装测试对象前，检查确认测试对象无外观损伤，并确认燃料电池堆符合

／—的基本安全要求。

ＧＢＴ３６２８８２０１８

４．２测试平台及测试对象安装

主要测量器件及测量精度见表１。

表１主要测量器件及精度

测量器件精度

湿度测量装置相对湿度不低于±３．０％

温度测量装置不低于±１．０℃

压力测量装置不低于±１．０ｋＰａ

（）

燃料质量流量测量装置不低于±１．０％ＦＳ满量程

空气质量流量测量装置不低于±１．０％ＦＳ

电压测量装置不低于±０．５％ＦＳ

电流测量装置不低于±０．５％ＦＳ

燃料电池堆测试平台如图所示。测试设备应能按照测试程序自动调控，并记录测量参数；应具备

１

多通道电压采集功能，能够显示和记录燃料电池堆每节燃料电池的电压；供气流量和湿度变化速度不低

。，。

于测试所用工况谱中的变载速度可使用任何一方提供的测试平台但应满足本标准要求

要求进气温度、湿度、压力传感器布置在电池堆进气口上游１００ｍｍ之内，电池堆温度传感器布置

在冷却液出口下游１００ｍｍ之内或电池堆内部，进气流量计布置于气体增湿之前的管路。如果燃料电

（），

池堆或模块外壳的特殊设计造成传感器布置位置无法达到前述位置１００ｍｍ范围之内则可由测试

方与委托方协商解决。

２

／—

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图燃料电池堆测试平台示意图

１

，，

完成测试设备与燃料电池堆或模块连接后确认燃料电池堆各接口处不泄漏并用手持式或其他类

型的氢气检测仪检查燃料电池堆的氢气密封性。

４．３测试环境与基本要求

：，，。

规定测试环境条件为海拔不超过１０００ｍ环境温度为５℃４０℃实验室与室外应保持通风

～

：，／—。

基本要求所用氢气纯度应不低于９９．９７％符合ＧＢＴ３７２４４２０１８的规定

４．４特别规定

燃料电池堆的测试评价应依据以下规定执行：

———：，；

燃料电池堆额定电流由委托方指定或对应燃料电池平均每节电压０．６５Ｖ时的电流

———：，；

燃料电池堆怠速电流由委托方指定或对应燃料电池平均每节电压０．８５Ｖ时的电流

———：；

燃料电池堆基准电流在完成初步活化后对应燃料电池平均每节电压０．７０Ｖ时的电流

———：，

车用燃料电池堆使用寿命的评价准则从开始伏安曲线至最终伏安曲线在基准电流下燃料电

池平均每节电压衰减１０％。

５使用寿命测试方法

５．１总则

要求依次完成下面的各项测试，不得调整测试顺序。除特别规定的情况外，加载和减载过程一般按

。，。

委托方要求的控制方法完成操作当发生意外停机时要及时降低燃料电池堆电压至各节０．３Ｖ以下

下列情况可判定为电堆损坏或寿命终结，可结束寿命测试：

———燃料电池堆不能稳定运行；

———额定电流工况下某节燃料电池电压低于０．３Ｖ（水淹情况除外）；

———试验过程中燃料电池堆空气侧排气中氢气的体积浓度高于０．５％。

、

５．２活化测试及稳定性考核

５．２．１燃料电池堆活化

按照委托方规定的方法对燃料电池堆进行活化。

３

／—

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５．２．２燃料电池堆性能测试与电流参数的确定

，。、、、

完成活化后测试燃料电池堆发电性能测试中燃料电池堆进气温度进气湿度进气压力供气化

、。

学计量比冷却液温度及冷却液压力等参数由委托方指定

发电性能测试方法：在怠速至平均每节燃料电池电压范围，至少测量个工况点，记录各

０．６０Ｖ１０

工况稳定时的输出电流和电压，并记录开路电压（）。在燃料电池平均单节电压

ＯＣＶ０．７０Ｖ±０．００５Ｖ

工况，记录各节燃料电池电压。

“”，、