碱性膜燃料电池 第三部分 膜电极性能试验方法-编制说明.docx

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《碱性膜燃料电池第三部分膜电极性能试验方法》

编制说明

任务来源及计划要求

中科嘉鸿（佛山市）新能源科技有限公司牵头编制的《碱性膜燃料电池第三部分膜电极性能试验方法》标准，来源于2022年申请立项的中国可再生能源学会团体标准编制任务。本标准由中国可再生能源学会负责归口管理。

主要参加单位

中科嘉鸿（佛山市）新能源科技有限公司，北京新研创能科技有限公司，中国科学院大连化学物理研究所，惠州亿纬氢能有限公司，武汉大学，北京航空航天大学，中国科学技术大学，新研氢能源科技有限公司。

工作简要过程

2022年5月，编制单位把团体标准项目建议书提交给中国可再生能源学会。

2022年6月，中国可再生能源学会召开氢能专业团体标准立项初审会，听取了编制单位的立项汇报，提出了建议。

2022年10月，中国可再生能源学会召开2022年度第一次团体标准审查会，听取了编制单位的立项报告，提出建议。

2022年11月，编制单位对上述建议进行了答复。

2022年11月，编制单位收到中国可再生能源学会同意该项团体标准立项的通知《中再学〔2022〕20号》。

2023年3月，完成标准第一稿。

2023年5月，完成标准第二稿。

2023年10月，完成标准第三稿。

2023年11月，完成标准征求意见稿，提交中国可再生能源学会，开展行业内意见征集。

编制情况

1．标准介绍

该标准为性能试验方法标准。

适用于各种类型的碱性膜燃料电池膜电极性能试验。

2．编制原则

本标准编制原则如下：

a）标准严格按照GB/T1.1-2020《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；

b）标准符合国家有关法律法规及相关产业政策要求；

c）对标内外先进水平，与现行有效的国际、国家、行业、团体标准协调一致；

d）适应我国碱性膜燃料电池发展的需求。

目的、意义或必要性

本标准制定的主要目的在于建立统一的碱性膜电极的性能试验方法，为其在燃料电池等电化学装置中应用时提供测试规范。

近年来，基于碱性膜的电化学技术和装置发展迅速，在碱性膜电极应用于电化学反应器如燃料电池中时，即可使用贵金属也可使用非贵金属催化剂，相较于质子交换膜燃料电池具有成本优势；同时，相较于传统的液态KOH和NaOH电解液，碱性膜燃料电池结构简单、性能好、功率密度高、响应速度快、受空气中CO2的影响及维护工作量小相对较小；这些优点均利于碱性膜燃料电池的商业化推广应用。

国内外目前均在积极进行碱性膜电极技术的产业转化，处于激烈竞争阶段，但相关性能试验仅有零散的科研论文，且测试条件存在差异，尤其是在对CO2的影响处理不当的情况下，测试结果难以对比；当采用非贵金属催化剂时，由于种类众多，活性位存争议，比活性没有一致的衡量方法。

为此，建立统一的碱性膜电极性能试验方法很有必要，对碱性膜电极技术和工艺的提升及其应用都有重要意义。

标准于同类标准主要差异

与本标准同类型的现有国家标准是《质子交换膜燃料电池第5部分：膜电极测试方法》（GB/T20042.5-2009），团体标准是《质子交换膜燃料电池膜电极测试方法》（T/CAAMTB12-2020）。对于相同的指标项目，如活性区面积、催化剂Pt担载量、催化剂电化学活性面积、单体电池极化曲线、单体电池欧姆极化过电位和透氢电流密度，本标准参照GB/T20042.5-2009和T/CAAMTB12-2020中的方法进行，但在个别细节处略有改变。而对于CO2耐受性、催化层体积比活性和膜电极在CO2存在情况下的耐受性和寿命这些仅与碱性膜电极有关的技术参数，本标准提出了新的方法。主要差异处见表1。

差异对照表

序号

对比项

差异

1

活性区面积测试

现有标准通过对膜电极上的炭纸尺寸进行测试来计算活性区面积。但由于活性区面积不一定与炭纸的面积一致，膜电极设计中经常出现炭纸比活性区略大一些的情况；为此，本标准在测试活性区面积时，先把膜电极上的炭纸剥离，然后测试所剩CCM上活性区的面积。

2

CO2耐受性测试

本标准提出了新的测试方法。阴极侧通入的空气中含有2ppmCO2气体（空气中CO2经吸收净化后的浓度≤2ppm），记录不同放电电流对应的电压值，并以此条件下0.5A/cm2与1A/cm2放电电流密度对应的电压值与没有CO2情况下测定的极化曲线中0.5A/cm2与1A/cm2放电电流密度对应的电压值进行对比，以此判断膜电极对CO2的耐受性。

3

膜电极透氢速率测试

在膜电极中阴、阳极均为非（贵）金属催化剂时，通过透氢速率判断氢气从膜电极阳极渗透到阴极的程度。

4

膜电极中催化层体积比活性测试

本标准提出了新的测试方法。在膜电极阴极或者阳极采用非（贵）金属催化剂时，采用体积比活性评判非（贵）金属催化剂的活性，把0.8V对应的总有效电