车载储氢系统标准统计

如何选择氢燃料电池车载供氢系统的储氢方式？本文授权转载自“氢云研究院”，文章所有权归属于氢云研究院，未经许可，请勿自行转载。

摘要：概述了燃料电池车载储氢系统技术，包括常规高压氢、金属氢化物储氢、液体有机氢化物储氢、-253°C液氢及深冷-高压超临界储氢等技术及其车载应用现状。

参照燃料电池车对车载储氢系统单位重量储氢密度与体积储氢密度的目标要求，对目前已应用和处于研发推广阶段的储氢技术，在性能指标和存在问题方面进行了分析比较，并给出中国未来发展和应用领域的趋势和选择建议。

燃料电池是本世纪最有竞争力的全新的高效、清洁发电方式，预计燃料电池系统将在洁净煤燃料电池电站、电动汽车、移动电源、不间断电源、潜艇及空间电源等方面有着广泛应用前景和巨大潜在市场。

美国能源部(DOE)提出的一辆与汽油车标准相当的PEMFC电动汽车车载氢源的目标要求如表1所示。

综观目前所有实际可用的车载储氢或制氢技术，包括高压储氢、液氢储氢、金属氢化物储氢、吸附储氢以及车载甲醇重整制氢装置、汽油重整制氢装置和天然气重整装置，无一能完全满足这些指标，但针对不同产业链中的应用环节，可以针对性的开展技术突破，降低技术短板的影响，最终形成兼容的、多形态的氢能产业链。

表1DOE关于2005-2015年车载储氢系统的技术与经济指标要求一、常规高压储氢I型和II型普通钢制高压储氢容器的缺点是钢瓶自身太重，难以在车辆上使用，因此目前车载高压储氢领域主要采用轻质复合容器-III型瓶。

2000年美国Quantum公司与LavrenceLivermore国家实验室合作开发出工作压力35MPa、储氢密度11・3wt%的新型储氢容器，进而又研制出最大工作压力达70MPa超高压容器,内层以铝合金为内胆，外层缠绕碳纤维增强的复合材料层，如图1所示。

更为先进的IV型储氢瓶则采用塑料内胆，瓶口为金属件，在欧美日等国家和地区已经开始使用四型储氢瓶，具有重量轻、循环寿命长、成本低等优点。

目次1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 术语和定义 (1)4 测量参数、单位、准确度和分辨率 (2)5 要求 (2)一般要求 (2)安装强度要求 (2)气密性要求 (3)环境适应性要求 (3)6 试验条件 (3)7 试验方法 (3)主关断阀试验方法 (3)安装强度试验方法 (3)气密性试验方法 (4)环境适应性试验方法 (5)附录A（资料性）车载氢系统示意图 (11)燃料电池电动汽车车载氢系统技术条件1 范围本文件规定了燃料电池电动汽车车载氢系统的技术条件。

本文件适用于使用压缩气态氢作为燃料，在环境温度15℃时，工作压力不超过70MPa的燃料电池电动汽车。

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，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T 2423.4 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Db:交变湿热（12h+12h循环）GB/T 2423.17 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ka:盐雾GB/T 2423.43 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法振动、冲击和类似动力学试验样品的安装GB/T 2423.56 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fh：宽带随机振动（数字控制）和导则GB 19239 燃气汽车专用装置的安装要求GB/T 24548 燃料电池电动汽车术语GB/T 24549 燃料电池电动汽车安全要求3 术语和定义GB/T 24548 和 GB/T 24549 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

车载氢系统 on-board hydrogen system燃料电池电动汽车上，从氢气加注口至减压阀，与氢气加注、储存、输送、供给和控制有关的装置，参见附录A。

储氢气瓶 hydrogen storage cylinder燃料电池电动汽车上，用于储存高压氢气的装置。

车载供氢系统控制器开发叶川;马天才;陈翌;杨柳明【摘要】针对某燃料电池客车35 MPa气态储氢系统的控制器进行了设计开发.根据燃料电池客车供氢系统的需求,对控制器的MCU、电源、信号处理、驱动输出、CAN通讯等模块进行了硬件设计,基于状态机和任务调度模式完成了控制器软件的开发,实现了供氢系统温度、压力、环境氢气浓度等信号的检测功能,且能够与燃料电池发动机控制器通过CAN总线通讯并对高压氢气瓶阀进行控制.此外,软件采用的模块化设计处理手段提高了控制器针对不同应用场景的可移植性.【期刊名称】《汽车技术》【年(卷),期】2019(000)002【总页数】5页(P48-52)【关键词】燃料电池客车;车载供氢系统;控制器【作者】叶川;马天才;陈翌;杨柳明【作者单位】同济大学,上海 201804;同济大学新能源工程中心,上海 201804;同济大学,上海 201804;同济大学新能源工程中心,上海 201804;同济大学,上海 201804;同济大学,上海 201804;同济大学新能源工程中心,上海 201804【正文语种】中文【中图分类】U469.7;TB471 前言由于能源与环境问题日益突出，传统内燃机汽车难以将排放降低到理想范围[1,2]。

燃料电池是一种高效、清洁的电化学发电技术，近年来成为最有可能替代传统发动机技术的先进新能源汽车技术[3]。

供氢系统为燃料电池发动机系统的关键组成部分，车载储氢多采用高压气态储氢，压力在20～70 MPa范围内[4]。

目前车载供氢系统缺乏国内统一标准，据了解国内大多数供氢系统的控制被集成在燃料电池发动机控制器（FCU，Fuelcell Con⁃trol Unit）中，导致FCU与供氢系统耦合过强，系统的移植性、兼容性较差。

特别对于大型客车而言，供氢系统氢瓶大多设置在车辆顶部，导致线束过长、线束过重等问题。

近年来，相关人员针对车载供氢系统进行了研究与开发，如，吴兵等人[4]在供氢系统设计中提出了HMS（氢管理系统）的使用，但是仅针对特定供氢系统，并没有进行分布式设计；全书海等人[5]基于PIC18F258单片机设计了用于供氢系统的控制器，但是缺少针对不同供氢系统的兼容性和可移植性的设计，实际运用场景较为局限。

国外主要氢能与燃料电池汽车相关标准简析■ 王晓兵1，2 张妍懿1 郝 冬1 王仁广1（1.中国汽车技术研究中心有限公司；2.中汽研汽车检验中心（天津）有限公司）摘 要： 燃料电池技术的进步带动燃料电池电动汽车的发展和应用，也促使相关标准的需求。

在国际上UN/WP.29、ISO、IEC、SAE等组织推出了氢气和燃料电池及燃料电池汽车方面的标准。

本文在简单介绍GTR13标准的基础上，详细列出了以上几个主要国际机构制订的氢能和燃料电池相关标准，可供国内燃料电池汽车方面的相关技术人员参考。

同时分析指出我国在相关标准制订方面的不足和需要加强标准制订的工作。

关键词：氢气，燃料电池，标准DOI编码：10.3969/j.issn.1002-5944.2021.04.033Brief Introduction of Foreign Standards on Hydrogen andFuel Cell VehiclesWANG Xiao-bing1,2 ZHANG Yan-yi1 HAO Dong1 WANG Ren-guang1（1. China Automotive Technology and Research Center Co., Ltd.;2.CATARC Automotive Test Center (Tinajin) Co., Ltd.）Abstract: The development of fuel cell technology promotes the development and application of fuel cell vehicles, and at the same time demands the requirements for the related standards. Several main organizations such as UN/WP.29, ISO, IEC and SAE have released different standards on hydrogen, fuel cell, fuel cell vehicles. This paper introduced GTR No.13 and interpretted ISO, IEC and SAE standards on hydrogen, fuel cell and fuel cell vehicles, providing references for related personnel. It then put forward some advices on the development of related standards in China.Keywords: hydrogen, fuel cell, standards标准评析目前，国际上有多个组织已经开展燃料电池方面的标准制修订工作，具体如下：（1）由联合国世界车辆法规协调论坛（UN/ W P.29）负责制订发布的全球统一汽车技术法规GTR 13《氢和燃料电池电动汽车全球技术法规》，起到纲领性作用。

车载储氢系统标准统计
时间：2014-08-27 08:45:08来源：中国氢能源网
随着各国对燃料电池汽车产业的不断投入，燃料电池汽车技术逐渐成熟，全球各大汽车集团均有燃料电池汽车商业化的计划。

各国及各区域燃料电池汽车相关标准也在不断制定和完善中。

目前的燃料电池汽车新标准制定主要集中于燃料电池系统及车载储氢系统两大方面。

其中车载储氢系统的标准主要侧重于储氢系统的测试及加注方面。

世界各国对于车载储氢系统标准制定的进展情况各不相同，主要的标准体系包括欧盟标准、美国标准及日本标准。

我国燃料电池汽车车载储氢系统标准在北京奥运会及上海世博会燃料电池示范运行的基础上同时借鉴国外标准，已有了初步的发展。

目前的车载储氢系统的主要标准统计如下：
表1 国内车载储氢系统相关标准
其中CGH2R标准是针对整个燃料电池汽车车载供氢系统的标准[1]，对储氢系统中各部件的性能要求及测试方法给出规定。

JIGA标准针对车载储氢瓶的设计、制造/批试验及型式试验给出了明确规定。

联合国即将发布的燃料电池车辆全球技术法规（GTR）将大部分采用日本的标准，因此日本的燃料电池汽车生产商将在新能参数方面不必做过多的调整，这也体现了目前日本在燃料电池汽车技术方面的领先地位。

未来中国燃料电池汽车事业的发展仍任重而道远。

车载氢系统安装技术要求1 范围本标准规定了车载氢系统安装的安装主体要求、安装实施前准备工作、安装技术要求和安装后检查。

本标准适用于公称工作压力不超过70MPa、贮存介质为压缩氢气、工作温度不低于－40℃且不高于85℃的储氢气瓶（以下简称气瓶）及其附件组成的车载氢系统。

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，仅所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 2408 塑料燃烧性能的测定水平法和垂直法GB/T 13005 气瓶术语GB/T 24549 燃料电池电动汽车安全要求GB/T 26990 燃料电池电动汽车车载氢系统技术条件3 术语和定义GB/T 26990和GB/T 13005界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1车载氢系统onboard hydrogen system安装在车辆上，从氢气加注口至燃料电池进气口，与氢气的加注、储存、输送、供给和控制有关的装置。

3.2车用压缩氢气气瓶compressed hydrogen cylinders for vehicles安装在车辆上，为车辆提供压缩氢气燃料的气瓶。

3.3主关断阀main shut off valve一种集成在瓶口组合阀上，用来关断从气瓶向该阀下游供应氢气的阀。

3.4单向阀check valve车载氢系统中一种用来防止氢气倒流的阀。

3.5瓶口组合阀cylinder valve简称瓶口阀，气瓶专用阀门的统称。

一种集成主关断阀、单向阀、安全泄放装置、温度传感器等功能单元，并在紧急状态下关断该阀下游氢气供应或泄放气瓶内氢气压力的组件。

3.6减压阀pressure regulator将车载氢系统输出压力控制在设计值范围内的阀。

3.7主氢阀main hydrogen control valve一种安装在车载氢系统减压阀下游，用来自动控制该阀下游氢气供应和断开的阀。

车载氢系统气密性检测和置换技术要求1 范围本标准规定了车载氢系统气密性检测和置换的检测平台及仪器仪表要求、技术要求、检测方法和检测报告。

本标准适用于公称工作压力不超过70MPa、贮存介质为压缩氢气、工作温度不低于－40℃且不高于85℃的储氢气瓶及其附件组成的车载氢系统。

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，仅所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 26990 燃料电池电动汽车车载氢系统技术条件GB/T 34872 质子交换膜燃料电池供氢系统技术要求3 术语和定义GB/T 26990界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1气密性检测gas tightness dection用于检验容器及各零部件连接部位是否有泄漏现象的试验。

3.2置换subsititution用置换气体给容器增压，然后保留一段时间，再排出气体，以此将杂质气体含量降低到技术标准要求内。

3.3涂液法soap bubble test在充有规定压力气体的受试系统的待查部位上涂以气体检漏液，以检查该处气密性的试验方法。

3.4保压时间hold up time系统在某一温度范围内、特定压力下保持的时间。

4 检测平台及仪器仪表要求4.1 检测平台主要检测设备包括以下单元：a)增压单元：对待检车载氢系统输入气体进行压力增幅；b)检漏单元：对车载氢系统进行泄漏检测；c)数据采集单元：采集并记录试验参数及测量数据。

4.2 检测仪表准确度要求检测仪表准确度要求见表1。

表1 检测仪表准确度要求5 技术要求5.1 安全要求5.1.1 一般要求进行车载氢系统气密性检测和置换时应严格遵循国家消防法律法规相关要求。

检测人员进行必要的安全防护，保证人身安全。

5.1.2 气密性检测车载氢系统气密性检测应具备以下条件：a)检测应在通风场所进行；b)系统装车前检测应在专用检测区域内进行，并与检测人员隔离；c)系统装车后检测应确认出厂气密性检测报告；d)检测人员应经过相关专业培训。