标准规范下载简介
NB／T 10820-2021 固体氧化物燃料电池 单电池测试方法.pdfICS29.220.01 CCS K 82
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云南某高层基坑支护、止水施工组织设计_secretNB/T108202021
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贝 的规定 起草。 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。 本文件由能源行业高温燃料电池标准化技术委员会（NEA/TC34）归口。 本文件起草单位：清华大学、徐州华清京昆能源有限公司、中国电器工业协会、苏州华清京昆新能 源科技有限公司、徐州科利尔新能源科技有限公司、哈尔滨工业大学、清华四川能源互联网研究院、中 国科技大学、中国矿业大学、南京理工大学、东莞深圳清华大学研究院创新中心、佛山索弗克氢能源有 限公司、武汉华科福赛新能源有限责任公司。 本文件主要起草人：韩敏芳、孙凯华、张亮、孙再洪、李曦、谢斌、王绍荣、熊岳平、郭亚明、 张纪豪、吕泽伟、朱腾龙、宋文婉、王怡戈、张永亮、吕喆、李汶颖、梁波
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。 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。 本文件由能源行业高温燃料电池标准化技术委员会（NEA/TC34）归口。 本文件起草单位：清华大学、徐州华清京昆能源有限公司、中国电器工业协会、苏州华清京昆新能 源科技有限公司、徐州科利尔新能源科技有限公司、哈尔滨工业大学、清华四川能源互联网研究院、中 国科技大学、中国矿业大学、南京理工大学、东莞深圳清华大学研究院创新中心、佛山索弗克氢能源有 限公司、武汉华科福赛新能源有限责任公司。 本文件主要起草人：韩敏芳、孙凯华、张亮、孙再洪、李曦、谢斌、王绍荣、熊岳平、郭亚明、 张纪豪、吕泽伟、朱腾龙、宋文婉、王怡戈、张永亮、吕喆、李汶颖、梁波
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氧化物燃料电池单电池测试方
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。 NB/T10193一2019固体氧化物燃料电池术语 ISO10101：1993天然气一卡尔·菲舍尔法测定水（Naturalgas一DeterminationofwaterbytheKarl Fischermethod)
稳定状态stablestate 单电池的一种状态，在该状态下单电池的任一控制参数与输出电压或输出电流足够稳定并保持在公 差范围内。 ［[来源：GB/T34582—2017，3.1.9]
运行状态operationalstate 单电池有可观电力输出的状态。
运行状态operationalstate 单电池有可观电力输出的状态。
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下列符号适用于本文件。 Fmech：机械载荷，N; Imx：最大单电池电流，A； Q：阳极气体流量，L/（min·100cm²）； Q：阴极气体流量，L/（min·100cm²)； tell：单电池运行温度，℃； liel：升降温速率，℃/min; U.：最低单电池电压，V。
测试系统包括气体控制子系统、温度控制子系统、机械载荷控制子系统、输出控制子系 集子系统以及安全子系统，如图1所示。
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图1单电池测试系统示意图
气体控制子系统调节并测量供应给单电池的阳极和阴极气体的流量、成分、压力以及温度。 气体流量应使用气体流量计测量。选择流量计时应考虑到所供应气体的种类、流量范围以及流 量计的允许不确定度。当测量是基于体积时，应通过测量流量计附近的气体温度与压力或气体密度 来换算成质量流量。气体温度应在单电池的气体进出气口处测量。气体的成分应在进行单电池测试 时进行分析，也可在与单电池测试同样条件的准备阶段进行分析。如果要保持整个管路中的气体成 分稳定，需要考虑管路的材料、温度、内径以及长度。如有必要，管路需加热和/或绝热保温，以防 止水蒸气凝结。同时应注意防止其他现象，如积碳、对电极有毒性的物质（如硫、硅、铬）的挥发 与迁移。
温度控制子系统需要具备调节并测量电炉温度及气体管路温度的能力，以维持单电池的运行温 应适当选择，保证炉内温度时空差异在规定的公差水平内。应尽量减小电炉供热时产生的电噪 避免影响阻抗测试结果的准确性。
5.4机械载荷控制子系统
他组件之间接触的机械载 该载信
输出电流或输出功率等电气参数与实验设计值的差异维持在规定的公差范围内。
数据采集子系统通过规定的方法采集并记录单电池的温度、电流、电压、阻抗、阳极气体流量 体流量，并选择性地记录环境状态（室温、相对湿度以及大气压）。如有需要，也可通过规定的 并记录施加于电池的机械载荷，阴极气体和阳极气体的温度、成分和压力，阳极与阴极尾气的源 、温度和压力。
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安全子系统对测试系统的故障起到探测与报警的作用，故障的判断是基于预设的参数和阈值。如果 其检测到严重故障，它将自动在测试系统中建立起安全状态，具体包括气体控制子系统将阳极气体切换 为阳极保护气，输出控制子系统将输出电流降至零，即将电池切换为预发电状态，机械载荷控制子系统 和温度控制子系统保持稳定不变。
5.8测试系统的控制项的最大偏差
测试系统中的每一控制项的最大偏差应控制在如下范围内： a）在电流控制情况下：电流为设定值的土1%。 b）在电压控制情况下：电压为设定值的土1%。 温度：设定值的土10℃。 注：温度偏差小于设定点土5℃利于获得好的重现性。 阳极气体与阴极气体流量：对于H2、N2，为土2%；对于CO、CO2、CH4，为士2%；对于H2O （水蒸气浓度），为土5%。 阴极气体成分：目标氧气浓度的士1%。 f 当阳极气体与阴极气体的压力需要控制时，阳极气体与阴极气体的压力控制要求如下： 1），当额定条件的压力不小于0.3MPa时，为设定值的土1% 2）当额定条件的压力小于0.3MPa时，为3kPa。
校准时每个测量仪器的精度需要符合如下要求： a）电流：满量程的1%。 b）电压：满量程的±1%。 温度：读数的±1%十1℃。 阳极气体与阴极气体流量：满量程的土1%。 e 阳极气体与阴极气体压力：满量程的士1%。 阳极气体成分：对于H,O，参照ISO10101：1993进行测量；对于H2、CO、CO2、CH4，采用 气相色谱或气体分析仪进行测量。精度为满量程的士1.5%。 g 阴极气体成分：满量程的土0.5%。
参考如下参数，确定测试条件和范围： a）环境温度：20℃～30℃。 b）环境湿度：相对湿度小于80%。 c）环境压力：不低于80kPa或海拔不超过2000m。 d）单电池有效面积不小于10cm²。 e）单电池运行温度tel：按制造商要求规定（参考范围：600℃～1000℃）。 f) 升降温速率icenl：参考值0.5℃/min～3.0℃/min，数值根据实际需求确定 g）阳极气体成分：包括H,、CO、CH,等的一种或多种，在测试报告中注明。
参考如下参数，确定测试条件和范围： a）环境温度：20℃30℃。 b）环境湿度：相对湿度小于80%。 c）环境压力：不低于80kPa或海拔不超过2000m。 d）单电池有效面积不小于10cm²。 e）单电池运行温度tel：按制造商要求规定（参考范围：600℃～1000℃）。 f）升降温速率icen|：参考值0.5℃/min～3.0℃/min，数值根据实际需求确定 g 阳极气体成分：包括H2、CO、CH4等的一种或多种，在测试报告中注明。
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h）阳极保护气成分：4%Hz+96%N2或4%H2+96%其他惰性气体。 阳极气体流量Qa：对于氢气作为燃料的情况，流量的参考值为1.0L/（min·100cm²），其中 100cm²指有效面积，气体体积测量于参考温度（25℃）和压力（101.325kPa）下；对于其他 燃料，需根据该种燃料下单位摩尔反应转移电子数来调整流量设置。 阴极气体成分：包括空气、纯氧等，在测试报告中注明。 K 阴极气体流量Q：对于空气作为阴极气体的情况，流量的参考值为3.0L/（min·100cm²），数 值根据实际需求确定，其中100cm²指有效面积，气体体积测量于参考温度（25C）和压力 (101.325kPa）下。 1）最低单电池电压Umin：参考值为0.6V，或根据供应商提供的相关信息具体确定。 m）最大单电池电流Imax：电池电压为Vmim时对应的电流。 n）机械载荷Fmch：参考值根据单电池的有效面积确定，每100cm施加1000N2000N。
应确定待测单电池的类型、测试参数以及测试条件。应检查单电池尺寸、平整度等，需保持在公差 范围内。应确认阳极与阴极气体的成分及其主要杂质。气体成分与温度应预先测试，以确保气体成分稳 定在预期的不确定度之内，且所供应气体的温度没有影响单电池温度。应确定测试程序、测试条件、稳 定状态的判断标准及各项公差范围
6.3机械安装及气密性检查
按照以下步骤进行机械安装及气密性检查： 根据制造商推荐的组装方法与步骤，准备一个由单电池、连接体、集流体、密封件以及其他部 件组成的测试单元。 6 将已装有电池的测试单元放置于温度控制子系统中，为电压测量、电流引出、温度测量、机械载荷 等配线，同时为气体输入与排出配管。连接线路到相应的子系统，并核实连接处布线的合理性。 测量阴极与阳极集流体电流引出点之间的电阻，判断是否短路；测量电池电压测量点之间的电 阻，判断是否电绝缘。 d 检查并确保热电偶与单电池之间电绝缘、机械载荷加载装置与单电池之间电绝缘。 e） 检查单电池和测试系统中气体管道的气密性，可采取压力保持法或氮气泄漏探测法。 f 当以上工作均完成后，检查各个子系统是否运行正常。
6.4单电池升温还原及活化
a）按照升温程序，从室温升温至还原温度，根据制造商的要求确定升温过程中是否通入气体。 b） 根据密封材料的种类，按照制造商要求在还原温度下进行一定时间的保温。 ） 保温过程中阳极与阴极通入气体进行吹扫，建议阳极通入0.5L/（min·100cm²）的氮气，阴极通 入1.5L/（min·100cm²）的空气，采取压力保持法或氮气泄漏探测法检测是否有气体泄漏。 d）还原：将阳极气体成分逐渐切换为氢气，参考流量为1.0L/（min·100cm²），阴极气体成分保持 为空气陕09D6防雷与接地工程.pdf，参考流量为3.0L/（min·100cm²）；按照一定的时间间隔（参考值为30s）记录开路电 压、总电阻、热电偶示数和时间等数据。观察还原过程中开路电压随时间的变化，判断是否进 行后续测试。 e）若达到还原要求，（参考要求：开路电压与热力学平衡电压的差值不大于50mV，且在稳定状态 下保持2h以上），则进行后续测试，若不满足上述要求，则停止测试。
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7单电池性能及其稳定性测试
7.2性能与燃料利用率相关性测试
研究单电池性能与燃料利用率的相关性，并确认最大燃料利用率。
根据测试要求，将单电池设置于6.1规定的测试条件下。当单电池在开路条件下运行到稳定状态后， 单电池切换到运行状态，保持单电池输出电流不变，阶梯式地减小阳极气体流量，即提高燃料利用率， 而测试单电池性能与燃料利用率的相关性。测试中应注意如下问题： a）本测试中的最大燃料利用率不超过制造商所声明的燃料利用率上限，注意防止单电池因本测试 发生本可避免的性能衰减或损坏。 b） 测试前应与制造商协商确定：降低阳极气体流量前，单电池工作电压U,，其参考值为0.85V； 降低阳极气体流量后，单电池下限电压U，，其参考值为0.75V。 c） 记录单电池在工作电压U，下的输出电流，并在本测试后的环节中保持输出电流不变。 d） 阶梯式地降低阳极气体流量，流量阶跃高度的参考值为0.1L/（min·100cm²）每次降低阳极气体 流量后，待单电池进入稳定状态后再测量单电池电压，如果电压不低于下限电压U，，则重复此 步骤直到燃料利用率达到制造商所声明的燃料利用率上限；如果电压低于下限电压U，，则切断
电流，同时恢复阳极气体流量至本测试中的初始值。 降低阳极流量直至达到制造商所声明的燃料利用率上限后，保持此时的阳极气体流量和输出电 流不变，使单电池在此条件下继续运行直至单电池达到稳定状态，并在该稳定状态下保持一定 时长，建议时间为10min。 将阳极气体流量阶梯式地增加并恢复到本测试中的初始值，等待单电池达到稳定状态CJT406-2012标准下载，并计算 单电池电压在本测试前后的变化。 g）测试结果以二维图表示，横轴为本测试的持续时间，纵轴1代表单电池电压，纵轴2表示为燃 料利用率或阳极气体流量，图中应标明本测试中恒定不变的输出电流。此图与其他测试条件应 包括在测试报告中。
7.3电化学阻抗谱测试
定和评估单电池总阻抗中的欧姆和非欧姆成分。