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| GB/T 33983.2-2017 |
英文版
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直接甲醇燃料电池系统 第2部分：性能试验方法
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GBT 33983.2-2017
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标准编号: GB/T 33983.2-2017 (GB/T33983.2-2017)
中文名称: 直接甲醇燃料电池系统 第2部分：性能试验方法
英文名称: Direct methanol fuel cell system -- Part 2: Performance test method
行业: 国家标准 (推荐)
中标分类: K82
国际标准分类: 27.070
字数估计: 14,126
发布日期: 2017-07-12
实施日期: 2018-02-01
起草单位: 中国科学院大连化学物理研究所、大连爱镁瑞电池有限公司、武汉众宇动力系统科技有限公司、机械工业北京电工技术经济研究所、武汉理工大学、深圳市标准技术研究院、中国质量认证中心、上海神力科技有限公司、上海市质量监督检验技术研究院
归口单位: 全国燃料电池及液流电池标准化技术委员会(SAC/TC 342)
提出机构: 中国电器工业协会
发布机构: 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会
GB/T 33983.2-2017: 直接甲醇燃料电池系统 第2部分：性能试验方法
GB/T 33983.2-2017 英文名称: Direct methanol fuel cell system -- Part 2: Performance test method
ICS 27.070
K82
中华人民共和国国家标准
直接甲醇燃料电池系统
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会发布
1 范围
GB/T 33983的本部分规定了直接甲醇燃料电池系统在发电性能方面和环境适应性方面的试验项
目和试验方法,把不同功率量级的直接甲醇燃料电池系统区分为Ⅰ级和Ⅱ级,详见表1,并对它们所需
的试验项目进行了区分。
表1 直接甲醇燃料电池发电系统分类表
电池类型 额定功率P 功率等级
微型直接甲醇燃料电池发电系统 P≤240W Ⅰ级
移动式直接甲醇燃料电池发电系统 240W< P≤1000W Ⅱ级
本部分规定的发电性能和环境适应性试验项目和试验方法包括:
a) 在规定运行条件下的发电性能:例如输出电压、输出功率、起动时间、燃料消耗等;
b) 在特殊运行条件下的发电性能:例如停用后的发电等;
c) 在规定条件下的环境适应性:例如高温、低温、高湿度、低湿度、跌落、振动等。
本部分适用于额定功率不高于1000W的以甲醇或甲醇水溶液为燃料的直接甲醇燃料电池系统。
对于额定功率大于1000W的直接甲醇燃料电池系统的性能试验方法可参照本部分执行。
典型的直接甲醇燃料电池系统边界示意图如图1所示。
图1 典型的直接甲醇燃料电池系统边界示意图
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是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。
GB/T 4798.7-2007 电工电子产品应用环境条件 第7部分:携带和非固定使用
GB/T 20042.1 质子交换膜燃料电池 术语
GB/T 28816 燃料电池 术语
3 术语和定义
GB/T 20042.1及GB/T 28816界定的术语和定义适用于本文件。
4 要求
4.1 概述
直接甲醇燃料电池系统的性能评估要从以下两点考虑:
---运行:在正常运行期间和瞬变过程中检验系统的发电性能。
---环境方面:在特定的环境下检验系统的环境适应性。
表2给出了发电性能和环境适应性检验项目。表2中的检验项目应适用于作为整体考虑的直接甲
醇燃料电池系统。
除非另有规定,不同应用背景的直接甲醇燃料电池系统按其额定功率量级进行相应的项目检验。
由于系统设计的差别和技术的不同,制造商可能会增减一些检验项目。
4.2 试验的标准大气环境
除非另有规定,否则性能试验应在本部分规定的环境下进行。试验环境条件如下:
---温度:22℃±5℃;
---大气压强:86kPa~106kPa;
---氧气体积分数:18%≤ϕ(O2)≤21%。
4.3 试验设备和检测装置
若测试过程中,测试样品需在试验设备中工作,试验设备应具有与外界环境连通的接口,即试验设
备中空气流通良好。
除本部分另有规定外,试验设备和检验装置的精度应满足如下要求:
a) 电压:±1%;
b) 电流:±1%;
c) 时间:±1%;
d) 质量:±1%;
e) 温度:±2℃;
f) 相对湿度:±5%;
g) 压力:满量程的±5%。
5 试验方法
5.1 性能检验
5.1.1 样品及测试要求
每个试验应在一个样品上进行一次以上的测量。除非另有规定,否则每次测量结束时所测得的数
值应作为测量值。测量值应进行平均以获取平均测量值。电气参数测量应在功率接口处获取。
5.1.2 起动时间
本试验的目的是确定直接甲醇燃料电池系统的起动时间。
除另有规定外,测量之前,样品应在断电状态下在试验环境中放置至少2h。在试验开始时,将系
统电力输出端口连接到具有四线式测量功能的电子负载上。开启系统电源开关并开始计时,加载电子
负载至输出功率不低于额定功率的90%时停止计时。对于起动时间小于100ms的直接甲醇燃料电池
系统,该试验可以跳过不做。
5.1.3 额定功率和额定电压
本试验的目的是确定直接甲醇燃料电池系统的额定功率和额定电压。
试验步骤如下:
a) 在测量之前,样品应在断电状态下在试验环境中放置至少2h。系统正常起动后,将系统电力
输出连接到具有恒定功率放电模式和四线式测量功能的电子负载上,使DMFC系统以额定功
率放电,记录电子负载显示的功率。如果系统不能产生额定的功率,中断试验,不再进行下面
b)项试验内容。
b) 应不断测量输出电压至少1h,以确定其是否在制造商规定的额定电压的上限和下限范围内。
制造商规定的额定电压范围应在试验报告中指明。测量的时间以及测量过程中的燃料消耗应
在试验报告中予以记录。
5.1.4 燃料消耗
本试验的目的是测量直接甲醇燃料电池系统在额定功率下连续运转单位时间时所消耗的甲醇燃料
按照5.1.3测试额定功率和额定电压的方法使样品在额定功率下稳定运行1h,测量此段时间内甲
醇燃料消耗的质量。
5.1.5 连续工作时间
本试验的目的是确定直接甲醇燃料电池系统的连续工作时间。
系统正常起动后,以额定功率连续对外输出,期间可以更换燃料罐,记录连续输出时间、系统输出功
率和系统输出电压。
5.1.6 停用后的发电特性
本试验的目的是确定直接甲醇燃料电池系统在停用一段时间后的性能。
试验步骤如下:
b) 启动燃料电池系统,记录起动时间、达到额定功率所需时间和在额定功率下运行1h期间输出
电压的变化情况。如果达不到额定功率,记录达到的最大功率和在该功率下运行1h期间输
出电压的变化情况。
5.2 环境适应性试验方法
5.2.1 低温
本试验的目的是确认直接甲醇燃料电池系统在低温下的发电性能。
试验步骤如下:
a) 在测量之前,样品应在断电状态、试验的标准大气环境下放置至少2h。
b) 系统在试验的标准大气环境下完成起动后,应连接一个电压表以及一个恒定功率的负载以便
中,直接甲醇燃料电池系统中的电堆模块应通过消耗燃料甲醇进行发电。
5.2.2 高温
本试验的目的是确认直接甲醇燃料电池系统在高温下的发电性能。
试验步骤如下:
a) 在测量之前,样品应在断电状态、40℃环境下放置至少2h。
b) 启动燃料电池系统,记录起动时间、达到额定功率所需时间和在额定功率下运行1h期间输出
电压的变化情况。如果达不到额定功率,记录达到的最大功率和在该功率下运行1h期间输
出电压的变化情况。
5.2.3 低湿度
试验步骤如下:
a) 在测量之前,样品应在断电状态、20%相对湿度下放置至少2h。
b) 启动燃料电池系统,记录起动时间、达到额定功率所需时间和在额定功率下运行1h期间输出
电压的变化情况。如果达不到额定功率,记录达到的最大功率和在该功率下运行1h期间输
出电压的变化情况。
5.2.4 高湿度
本试验的目的是确认直接甲醇燃料电池系统在高湿度条件下的性能。
试验步骤如下:
a) 在测量之前,样品应在断电状态、80%相对湿度下放置至少2h。
电压的变化情况。如果达不到额定功率,记录达到的最大功率和在该功率下运行1h期间输
出电压的变化情况。
5.2.5 振动
本试验的目的是评价振动对直接甲醇燃料电池系统性能的影响。
试验步骤如下:
a) 直接甲醇燃料电池系统应以预期运转位置安装在振动台上,在15min内施加从7Hz到
200Hz,又从200Hz减小到7Hz的正弦波振动。将该循环重复进行12次。振动方向应垂
直于该系统的固定水平面。振动条件应根据GB/T 4798.7-2007中电子设备的条款确定。
b) 启动燃料电池系统,记录起动时间、达到额定功率所需时间和在额定功率下运行1h期间输出
出电压的变化情况。
5.2.6 跌落
本试验的目的是评价跌落冲击对直接甲醇燃料电池系统性能的影响。
试验步骤如下:
a) 在平面硬木地板的上方,应利用一根绳子将直接甲醇燃料电池系统悬挂在根据GB/T 4798.7-
2007中电子设备条款确定的一个高度位置(参见表3)。该系统应保持在其预期运转位置并且
平行于地板表面。然后系统跌落到该地板上。
b) 启动燃料电池系统,记录起动时间、达到额定功率所需时间和在额定功率下运行1h期间输出
电压的变化情况。如果达不到额定功率,记录达到的最大功率和在该功率下运行1h期间输
6 试验报告
根据所做试验,试验报告应提供足够多的正确、清晰和客观的数据用来进行分析和参考。报告应包
含本章所有的数据。报告有三种形式,摘要式、详细式和完整式。每个类型的报告都应包含相同的标题
页和内容目录。
6.1 标题页
标题页应介绍下列各项信息:
---报告编号(可选择);
---报告的类型(摘要式、详细式和完整式);
---报告的作者;
---报告日期;
---试验的场所;
---试验的名称;
---试验日期和时间;
---制造商的名称;
---试验申请单位。
6.2 摘要式报告
摘要式报告参见附录A,报告中将包括下列各项数据;
---试验的目的;
---所有的试验结果;
---摘要性结论。
6.3 详细式报告
详细式报告除包含摘要式报告的内容外,还应包括下列各项数据:
---直接甲醇燃料电池系统的额定功率、额定电压和试验系统流程图;
---仪器和设备的安排、布置和操作条件的描述;
---仪器设备校准情况;
---用图或表的形式说明试验结果;
---试验结果的讨论分析。
完整式报告除了包含详细内容,还应有原始数据的副本,此外还应包括下列各项:
---试验进行时间;
---用于试验的燃料电池堆数和测量设备的精度;
---试验的环境条件;
---试验者的姓名和资格;
---分析结果。
GB/T 33983.2-2017
GB
NATIONAL STANDARD OF THE
PEOPLE’S REPUBLIC OF CHINA
ICS 27.070
K 82
Direct methanol fuel cell system
- Part 2. Performance test method
ISSUED ON. JULY 12, 2017
IMPLEMENTED ON. FEBRUARY 01, 2018
Issued by. General Administration of Quality Supervision, Inspection and
Quarantine of the People’s Republic of China;
Standardization Administration of the People’s Republic of
China.
3. No action is required - Full-copy of this standard will be automatically &
immediately delivered to your EMAIL address in 0~60 minutes.
Table of Contents
Foreword ... 3
1 Scope ... 4
2 Normative references ... 5
3 Terms and definitions ... 5
4 Requirements... 6
4.1 General ... 6
4.2 Standard atmosphere of the test ... 7
4.3 Test equipment and inspection devices ... 7
5 Test methods ... 8
5.1 Performance test ... 8
5.2 Environmental adaptability test method ... 10
6 Test report ... 12
6.1 Heading page ... 12
6.2 Summary report ... 13
6.3 Detailed report ... 13
6.4 Complete report ... 13
Annex A (informative) Summary test report template ... 15
Foreword
GB/T 33983 “Direct methanol fuel cell system” includes the following two parts.
- Part 1. Safety;
- Part 2. Performance test method.
This Part is Part 2 of GB/T 33983.
This Part is drafted in accordance with the rules given in GB/T 1.1-2009.
This Part is proposed by China Electrical Equipment Industry Association.
This Part is under the jurisdiction of National Technical Committee on Fuel Cell and
Flow Battery of Standardization Administration of China (SAC/TC 342).
Drafting organizations of this Part. Dalian Institute of Chemical Physics under Chinese
Academy of Sciences, Dalian Aimeirui Battery Co., Ltd., Wuhan Troowin Power
System Technology Co., Ltd., Machinery Industry Beijing Electrotechnical Institute of
Economic Research, Wuhan University of Technology, Shenzhen Institute of
Standards and Technology, China Quality Certification Center, Shanghai Shen-Li High
Tech Co., Ltd., Shanghai Institute of Quality Inspection and Technical Research.
Main drafters of this Part. Sun Gongquan, Wang Suli, Tian Yang, Qi Zhigang, Lu
Chenyu, Wang Gang, Li Shang, Sun Hai, Wang Yiqun, Zhang Ruogu, Yang Linlin, Li
Songli, Chen Chen, Huang Ping, Pan Mu.
Direct methanol fuel cell system
- Part 2. Performance test method
1 Scope
This Part of GB/T 33983 specifies the test items and test methods in terms of power
generation performance and environmental adaptability for direct methanol fuel cell
systems, classifies the direct methanol fuel cell systems with different power grades
into Grade I and Grade II, see Table 1, and distinguishes the test items they need.
Table 1 -- Classification of direct methanol fuel cell power generation systems
Battery type Rated power P Power grade
Micro direct methanol fuel cell
power generation system P ≤ 240 W Grade I
Mobile direct methanol fuel cell
power generation system 240 W< P ≤ 1000 W Grade II
The power generation performance and environmental adaptability test items and test
methods specified in this Part include.
a) Power generation performance under specified operating conditions. e.g. output
voltage, output power, start time, fuel consumption, etc.;
b) Power generation performance under special operating conditions. e.g. power
c) Environmental adaptability under specified conditions. e.g. high temperature, low
temperature, high humidity, low humidity, drop, vibration etc.
This Part applies to direct methanol fuel cell systems with methanol or methanol
aqueous solution as fuel and with rated power not exceeding 1000 W.
The performance test method for direct methanol fuel cell systems with a rated power
greater than 1000 W may refer to this Part.
A typical direct methanol fuel cell system boundary diagram is shown in Figure 1.
5 Test methods
5.1 Performance test
Each test shall be carried out more than once on one sample. Unless otherwise
specified, the measured value at the end of each measurement shall be taken as the
measured value. The measured values shall be averaged to obtain the average
measured value. The electrical parameters shall be measured at the power interface.
5.1.2 Start time
The purpose of this test is to determine the starting time of the direct methanol fuel cell
system.
Unless otherwise specified, the sample shall be placed in the test environment for at
least 2 hours in the power-off state before the measurement. At the beginning of the
measurement function. Turn on the system power switch and start timing, load the
electronic load until the output power is not less than 90 % of rated power and stop
timing. For direct methanol fuel cell systems with a start time of less than 100 ms, the
test can be skipped.
5.1.3 Rated power and rated voltage
The purpose of this test is to determine the rated power and rated voltage of the direct
methanol fuel cell system.
The test procedure is as follows.
a) Before the measurement, the sample shall be placed in the test environment for
connect the system power output to the electronic load with constant power
discharge mode and four-wire measurement function, make the DMFC system
discharge at the rated power and record the power of the electronic load. If the
system cannot produce the rated power, interrupt test, no longer carry out the
test content of the following b).
b) The output voltage shall be continuously measured for at least 1 h to determine
whether it is within the upper and lower limits of the rated voltage specified by
the manufacturer. The rated voltage range specified by the manufacturer shall
be indicated in the test report. The duration of the measurement and the fuel
The test procedure is as follows.
a) Before the measurement, the sample shall be in a power-off state and placed at
20 % relative humidity for at least 2 h.
b) START the fuel cell system, and RECORD the start-up time, the time required to
reach the rated power and the output voltage change during the 1-h operation at
the rated power. If the rated power is not reached, record the maximum power
reached and the output voltage change during 1-h operation at that power.
5.2.4 High humidity
The purpose of this test is to determine the performance of direct methanol fuel cell
The test procedure is as follows.
a) Before the measurement, the sample shall be in a power-off state and placed at
80 % relative humidity for at least 2 h.
b) START the fuel cell system, and RECORD the start-up time, the time required to
reach the rated power and the output voltage change during the 1-h operation at
the rated power. If the rated power is not reached, record the maximum power
reached and the output voltage change during 1-h operation at that power.
5.2.5 Vibration
The purpose of this test is to evaluate the effect of vibration on the performance of
The test procedure is as follows.
a) MOUNT the direct methanol fuel cell system on the vibrating table at the intended
operating position and APPLY sine wave vibration from 7 Hz to 200 Hz and from
200 Hz to 7 Hz within 15 min. The cycle is repeated 12 times. The direction of
vibration shall be perpendicular to the fixed level of the system. The vibration
conditions shall be determined in accordance with the clause of electronic
equipment in GB/T 4798.7-2007.
b) START the fuel cell system, and RECORD the start-up time, the time required to
reach the rated power and the output voltage change during the 1-h operation at
reached and the output voltage change during 1-h operation at that power.
5.2.6 Drop
The purpose of this test is to evaluate the effect of drop impact on the performance of
- Place of the test;
- Name of the test;
- Date and time of the test;
- Name of the manufacturer;
- Test application organization.
6.2 Summary report...
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