YDB 053-2010 通信用氢燃料电池固态储氢系统

通信用氢燃料电池固态储氢系统Solidhydrogenstoragesystemoffuelcellsfortelecommunication通信标准类技术报告ICS29.200M41YDYDB053—2010备案号：2010–09-29印发中国通信标准化协会YDB053—2010I目次前言…………………………………………………………………………………………………..Ⅱ1范围………………………………………………………………………………………………….12规范性引用文件…………………………………………………………………………………….13术语和定义…………………………………………………………………………………………14产品系列……………………………………………………………………………………………25技术要求……………………………………………………………………………………………26试验方法……………………………………………………………………………………………47检验规则……………………………………………………………………………………………78标志、包装、运输、贮存…………………………………………………………………………9附录A（规范性附录）建议试验用仪器……………………………………………………………10附录B（资料性附录）固态储氢技术原理和特点………………………………………………....11附录C（资料性附录）固态储氢技术的应用情况…………………………………………………..13YDB053—2010II前言本技术报告是通信用氢燃料电池固态储氢系统的技术报告。本项技术研究将推进通信用氢燃料电池氢源系统的产业化进程，促进企业技术进步、提高产品质量，有利于产品的规范，有利于产品应用，更有利于引导行业产品的发展方向.为适应信息通信业发展对通信标准文件的需要，在信息产业部统一安排下，对于技术尚在发展中，又需要有相应的标准性文件引导其发展的领域，由中国通信标准化协会组织制定“通信标准类技术报告”，推荐有关方面参考采用。有关对本技术报告的建议和意见，向中国通信标准化协会反映。本技术报告由中国通信标准化协会提出并归口。本技术报告起草单位：北京有色金属研究总院、深圳市威安科技有限公司、工业和信息化部电信研究院、武汉银泰科技电源股份有限公司、天津市大陆制氢设备有限公司、中国移动通信集团公司、新源动力股份有限公司、上海攀业氢能源科技有限公司、艾默生网络能源有限公司本技术报告主要起草人：李志念、王树茂、罗鸿业、吴京文、齐志刚、许卫、高健、石伟玉、董辉、董光宇。YDB053—20101通信用氢燃料电池固态储氢系统1范围本技术报告规定了通信用氢燃料电池固态储氢系统的术语和定义、要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。本技术报告适用于通信用氢燃料电池固态储氢系统。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本技术报告的引用而成为本技术报告的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本技术报告，然而，鼓励根据本技术报告达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本技术报告。GB/T191包装储运图示标志GB/T2423.10-2008电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fc和导则：振动（正弦）GB/T2423.17-2008电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验Ka：盐雾GB/T2829-2002周期检验计数抽样程序及表（适用于对过程稳定性的检验检查）GB/T3634.1-2006氢气第一部分工业氢GB/T3873通信设备产品包装通用技术条件GB/T16942-1997电子工业用气体氢GB/T24499-2009氢气、氢能与氢能系统术语YD/T122-1997邮电工业产品铭牌3术语和定义下GB/T24499-2009中及下列术语和定义适用于本技术报告。3.1储氢合金hydrogenstoragealloys可直接与氢气结合形成可逆金属氢化物的材料。3.2额定容量ratedcapacity在规定的条件下，固态储氢模块（系统）所能提供的由制造厂商标称的放氢量。3.3额定充氢速率ratedrefillingrate在规定的条件下，固态储氢模块（系统）所能达到的由制造厂商标称的充氢速率。3.4额定放氢速率rateddischargingrate在规定的条件下，固态储氢模块（系统）所能达到的由制造厂商标称的放氢速率。3.5额定充氢压力ratedhydrogenpressure在规定的条件下，固态储氢模块（系统）在额定充氢速率下达到额定容量所需的最小充氢压力。YDB053—201023.6固态储氢模块solid-statehydrogenstorageunit一个完整的储氢系统单体，包括储氢合金、外壳、阀门、内部结构和其它附属装置。3.7固态储氢系统solid-statehydrogenstoragesystem由一系列固态储氢模块按照一定设计组成的一个独立、完整的系统，包括固态储氢模块、箱体、监测单元和其它附属装置。注：固态储氢技术的原理和特点参见附录B，固态储氢技术的应用情况参见附录C。4产品系列4.1固态储氢模块的额定容量值0.5m3，1.0m3，1.5m3，2m3。系统的型号依据YD/T638.3的规定命名。4.2固态储氢系统的额定容量值12m3，16m3，20m3，24m3。注：当用户提出要求并与制造厂协商后，可以生产系列数值以外的产品。5技术要求5.1使用条件除非另有规定，固态储氢模块/系统应能在下列环境条件下正常运行：a)海拔不超过3000m；b)工作温度：-10℃～50℃；c)储存温度：-40℃～60℃；d)相对湿度：不大于95%。5.2通用安全要求由于固态储氢系统中有易燃易爆的氢气燃料，消除潜在危险很有必要。应按照以下顺序为其采取通用安全措施：a)在储存的氢气燃料未释放时，首先应消除固态储氢系统外围的安全隐患；b)对储存的氢气燃料进行控制（如采用防爆片、泄压阀、隔热构件等），确保放氢时不危及周围环境；c)提供适当的、与残存危险有关的安全标记，例如：机械危险、电气危险、电磁兼容性（EMC）危险、热危险、火灾和爆炸危险、故障危险、材料的危险、废物处置危险、环境危险等。5.3系统外观与结构系统的外观和结构应符合下列要求：a)系统外表应清洁，无机械损伤，接口触点无锈蚀；b)系统表面应有清楚的产品标识；c）系统的供氢接口、充氢接口等应有明确的标识，并符合制造商产品图样。d）系统应采用模块化结构，便于系统的装配、检测和维护。e）系统应保证热交换的均匀和充分，并可合理利用燃料电池工作产生的热量。5.4固态储氢模块的安全性能5.4.1泄漏安全性能YDB053—20103在标准状态（0℃、101.325kPa）下，每m3储氢容量的固态储氢模块的氢气漏率应不大于6cm3/h。5.4.2振动安全性能按6.4的方法进行固态储氢模块的振动试验，模块应不发生容器破裂、变形等事故，振动试验后的模块应按6.3的方法进行气体泄漏试验并满足5.4.1的要求。5.4.3循环充（放）氢应力应变安全性能按6.5的方法进行固态储氢模块的循环充（放）氢应力应变试验，试验结果应满足如下要求：a）在每50次连续循环测试中，每只应变片测定的最大应变量不应超过在最大设计应力极限下允许应变的50%，且应变量不再增加；b）循环充(放)氢应力应变试验完成后，所有模块应按6.3的方法进行气体泄露试验并符合5.4.1的要求，在水平和竖直方向上至少一个模块应按6.7进行火烧试验并满足5.4.5的要求。5.4.4高（低）温工作安全性能按6.6的方法进行固态储氢模块的冷热循环试验，进行试验后，所有模块应按6.3的方法进行泄漏试验并满足5.4.1的要求。5.4.5火烧安全性能按6.7的方法进行固态储氢模块的火烧安全性能试验，固态储氢模块在试验过程中应无弹射物出现，并应满足如下条件之一：——固态储氢模块的泄压阀或其它泄压装置在火烧试验时开启，模块泄压至表压为零而不发生破裂；——所有进行火烧试验的固态储氢模块可火烧至少20min而不破裂。5.5系统的过压安全性能固态储氢系统应安装泄压阀等过压保护装置，泄压阀的启动压力应低于储氢容器、阀门、接头和氢气管线最大许用压力的0.8倍，并不大于系统额定充氢压力的1.5倍。5.6系统的耐腐蚀性固态储氢系统中与氢气或储氢合金接触的容器、管线、阀门等在工作温度和压力下应不与氢气反应而脆化；容器外壳、截止阀和其它元器件应能在振动和潮湿条件下使用而不被损坏或腐蚀，应选择耐腐蚀材料或在以上部件上施加防腐涂层。5.7系统的储氢压力固态储氢系统储存时的氢气压力应不高于2.5MPa，工作时的氢气压力应不高于1.5MPa。5.8系统的储氢容量固态储氢系统额定容量的测定值与标称额定容量的负差值应不大于5%。5.9模块的储氢密度固态储氢模块的储氢密度应不低于0.1m3/kg。5.10系统的放氢纯度固态储氢系统释放的氢气纯度应不低于99.999%。5.11系统的放氢速率固态储氢系统的额定放氢速率应不低于2slpm/m3。5.12系统的充氢纯度固态储氢系统充氢时的氢气纯度应不低于99.95%。5.13系统的充氢压力固态储氢系统充氢时的额定充氢压力应不高于3.0MPa。YDB053—201045.14系统的充氢速率固态储氢系统充氢时的额定充氢速率应不低于2slpm/m3。5.15系统的循环充/放氢寿命固态储氢系统的充(放)氢循环寿命应不低于1000次，即经过1000次充（放）氢循环后系统的容量保持率应不低于85%。6试验方法6.1试验前准备6.1.1试验环境条件试验环境应符合下列条件：a）温度：15℃～35℃；b）湿度：45%～75%；c）大气压力：86kPa～106kPa。6.1.2试验用仪表和设备建议试验用仪表和设备见本技术报告附录A。6.2外观与结构检查目测系统的外观、标识、接口和结构，检查结果应符合5.3的要求。6.3泄漏试验固态储氢模块的泄漏试验应在完全密闭的空间内进行，应充氢气、氦气或氢氦的混合气体，并按表1的条件依次进行泄漏试验，试验结果应符合5.4.1的要求。表1固态储氢模块泄漏试验的温度和压力条件温度压力最低工作温度额定充氢压力室温（15℃～30℃）额定充氢压力最高工作温度额定充氢压力6.4振动试验按照GB/T2423.10-2008中“试验Fc”的要求进行固态储氢模块的振动安全性能试验，频率为10～55Hz，振幅为0.35mm，并以1Hz/min的速率变化，一次频率往复循环周期控制在95±5min。试验结果应符合5.4.2的要求。6.5循环充(放)氢应力应变试验6.5.1试验要求a）对于设计在单一方向运输和使用的固态储氢系统，至少需要5个储氢模块在该方向上测试；对于可能在多个方向上使用的金属氢化物储氢系统，在水平和竖直两个相互垂直的方向上至少各需要3个储氢模块进行测试；b）每一只待测的储氢容器均应安装足够多的应变片以测定吸放氢循环时容器的最大局部应变；最大应变量测定所需要的应变片的数量和位置的确定可以借助设计时的工程模型，包括容器制造商提供的应力分布和分析信息、内部构造和几何尺寸、储氢合金分布等；如果工程模型不能准确地确定最大应变位置点，则需要的应变片的数量和位置应通过经验，在至少两只储氢容器上密集安装应变片，并通过实际测试来确定；c）应采取必要的措施保护应变片，以免在长期测试和暴露在环境中对其造成损坏，如覆以耐化YDB053—20105学腐蚀的环氧树脂薄膜；在循环测试的过程中，至少在循环过程的起始和结束时，应对应变片进行校准确保其能正常使用，对不能正常使用的应及时更换；d）循环过程中充氢应从不高于额定容量的5%至不低于额定容量的95%，应采用额定充氢速率充氢并使温度保持在模块的工作温度范围内。6.5.2试验步骤a）安装应力应变测试装置，连接气路，进行气密性检查，确保试验气路无氢气泄漏；b）固态储氢模块在额定充氢压力下充氢至最大吸氢容量，测量并记录达到最大吸氢容量时每只应变片的应变量；c