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氢空燃料电池燃料供给循环系统技术要求

1范围

本文件规定了氢空燃料电池燃料供给循环系统的系统组成、设计要求、性能要求、接口要求、安全要求和运维要求的内容。

本文件适用于氢空燃料电池燃料供给循环系统（以下简称“系统”）的设计、应用和运维。

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，其必威体育精装版版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T713.7承压设备用钢板和钢带第7部分：不锈钢和耐热钢

GB/T2423.17环境试验第2部分：试验方法试验Ka：盐雾

GB/T3836.28爆炸性环境第28部分：爆炸性环境用非电气设备基本方法和要求

GB/T9286色漆和清漆划格试验

GB/T16422.2塑料实验室光源暴露试验方法第2部分：氙弧灯

GB/T18655车辆、船和内燃机无线电骚扰特性用于保护车载接收机的限值和测量方法

ASTMG142测定高压、高温或两者条件下含氢环境中金属脆化敏感性的标准试验方法（Standard

TestMethodforDeterminationofSusceptibilityofMetalstoEmbrittlementinHydrogenContainingEnvironmentsatHighPressure,HighTemperature,orBoth）

3术语、定义和缩略语

3.1术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1.1

氢空燃料电池hydrogen-airfuelcell

通过电化学反应将氢气和氧气的化学能直接转化为电能的装置。

3.1.2

燃料供给循环系统fuelsupplyandcirculationsystem

为氢空燃料电池提供氢气和空气所需的压力、流量、温度、湿度控制等功能的设备集合。3.1.3

额定压力ratedpressure

设备或系统在设计时确定的最大安全运行压力，由制造商根据材料强度、结构安全性等设定。3.1.4

工作压力operatingpressure

系统在实际运行中持续或周期性承受的压力，通常低于额定压力。

3.2缩略语

下列缩略语适用于本文件。

HAZOP分析：危险与可操作性分析（HazardandOperabilityStudy）

LEL：下爆炸极限（LowerExplosiveLimit）

4系统组成

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系统的组成单元包括：

a)氢气供应单元：存储、输送并调节氢气至电堆阳极，由储氢装置和供氢管路及氢气循环装置组成；

b)空气供应单元：过滤、加压空气至电堆阴极，由空气压缩机器、空气过滤器和净化装置组成；

c)温湿度控制单元：准确调节氢气与空气的温湿度，由湿度调节器和冷却系统组成；

d)压力调节单元：稳定氢气与空气压力，由减压阀和稳压阀组成；

e)泄漏检测单元：实时监测氢气泄漏，由传感器和报警阈值组成；

f)安全防护单元：在紧急状态下保障系统安全，由过压保护（安全阀和爆破片）和氮气吹扫系统组成；

g)系统监控单元：进行系统状态监测与动态调节，由控制器和通信接口组成。

5设计要求

5.1氢气供给

5.1.1储氢装置

储氢装置应符合以下要求：

a)储氢压力与电堆需求相匹配，误差≤±1%（额定压力），采用碳纤维全缠绕气瓶时，爆破压力≥工作压力的3倍；

b)储氢量设计满足电堆额定功率连续运行≥2h（按标准工况计算）；

c)工作压力范围为0.5MPa～70MPa，额定压力≥工作压力的1.25倍；

d)在150%的工作压力范围内进行≥105次循环试验（压力变化速率≤10MPa/min，保压时间≥30s）后，利用氦气质谱法检测，泄漏率≤1×10-12NL/s。

5.1.2供氢管路

供氢管路应符合以下要求：

a)材质选用316L不锈钢或抗氢脆合金，内壁粗糙度≤0.8μm，降低氢气流动阻力；

b)连接采用焊接或高压密封接头，静态泄漏率≤1×10-10m3/s，动态泄漏率（压力交变0.5倍~

1.2倍工作压力）≤5×10-12m3/s；

c)密封材料经过2000h氢气浸泡试验（70MPa，80℃)后，体积膨胀率≤5%。

5.1.3氢气循环装置

氢气循环装置应符合以下要求：

a)循环泵/引射器流量调节范围覆盖电堆阳极氢气流量需求；

b)流量控制精度：

1)稳态误差≤±2%（额定流量），波动≤±1FS；