碱性膜燃料电池 第一部分 膜性能试验方法-编制说明.docx

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《碱性膜燃料电池第一部分膜性能试验方法》

编制说明

任务来源及计划要求

惠州亿纬氢能有限公司（以下简称“亿纬氢能”）牵头编制的《碱性膜燃料电池第一部分膜性能试验方法》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

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

适用于传导OH-的阴离子交换膜，可用于燃料电池发电、水电解制氢、CO2还原等电化学设备。

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、电解池、CO2还原反应器发展的需求。

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的性能试验方法，为其在燃料电池、电解池和CO2还原反应器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，在碱性膜应用于电化学反应器如燃料电池中时，可搭配非贵金属催化剂，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，如在OH-离子电导率测试中，是否应该消除“碳酸化”效应对OH-电导率测试的影响以及如何有效地消除“碳酸化”效应的影响没有同一的说法，使得测得的OH-电导率难以比较。又如在碱性膜耐碱稳定性的测试中，碱液浓度、温度及时间等也不统一。

为此，建立统一的碱性膜性能试验方法很有必要，对碱性膜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标准是《质子交换膜燃料电池第3部分：质子交换膜测试方法》（GB/T20042.3-2022）。对于相同的技术参数，如厚度均匀性、透气率、拉伸性能、溶胀率和吸水率，本标准按照GB/T20042.3-2022的方法进行，仅在个别细节处略有改变，而对于OH-离子电导率、OH-离子交换容量和碱稳定性这些仅与碱性膜有关的技术参数，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

厚度均匀性测试

对于厚度均匀性，国标用厚度相对偏差表示：S=(di-d)/dX100%，结果是每个样品都有很多个数据，在对比不同样品时，难以直观有效地判断出那个样品的厚度均匀性更好；本标准用厚度相对标准偏差表示厚度均匀性:S=i=1ndi-d

2

OH-离子电导率测试

本标准提出了新的测试方法。为了避免碳酸（氢）根离子的影响，首先通过电解使阴离子交换膜中的碳酸（氢）根离子以CO2气体形式排出,直到膜中所有阴离子原位交换为OH?，然后用四电极探针法通过交流阻抗进行测试。

3

OH-离子交换容量测试

本标准提出了新的测试方法。为了避免碳酸（氢）根离子的影响，先后对碱性膜进行了OH-离子交换、Cl-离子交换、NO3-离子交换，然后用电位滴定法对Cl-离子量进行标定，最后得出OH-离子的交换容量。

4

透气率测试

除了采用国标中的压差法外，本标准还采用电化学方法对渗氢电流进行了测试。

5

碱稳定性测试

本标准提出了新的测试方法。将样品在5MKOH溶液80℃下浸泡1000h或以上（测试时间可根据需求而定），200h、500h、1000h等时间节点后