国家标准计划《质子交换膜燃料电池汽车用氢气 第6部分:氨和氯化氢的测定 光腔衰荡光谱法》由 TC309(全国氢能标准化技术委员会)归口 ,主管部门为国家标准委。
主要起草单位 中国测试技术研究院化学研究所 、中国标准化研究院等 。
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| 27.010 能源和热传导工程综合 |
氢燃料质量的优劣直接影响整个氢能产业链的高质量发展。
氢气中的微痕量氨气、氯化氢都会对然连电池系统造成不同的危害。
氨气进入电堆后形成铵离子与质子交换膜中的磺酸根发生反应,不可逆地造成质子传递效率下降,增加欧姆电阻造成电池性能损伤。
以氯化氢为典型代表的卤化物,会吸附在催化剂层上,减少了催化表面积,降低了电池性能,沉积在燃料电池膜上的氯化物络合物还会促进铂的溶解。
因此,亟需对氢气中的微痕量氨气和氯化氢进行严格的限值和有效的检测监控。
我国现行的氢燃料产品质量标准GB/T 37244-2018《质子交换膜燃料电池汽车用燃料 氢气》中对上述三种组分做了严格的规定,要求氨气含量不超过0.1 μmol/mol,以卤离子计的总卤化物含量不超过0.05 μmol/mol。
测量氨气的现行国家标准涉及的分析方法主要有分光光度法和离子选择电极法。
上述方法存在用气量大、易受人工影响等缺点,且其测定对象均为空气中的氨气,是否适用于燃料电池氢气中氨气含量的测定有待验证,不宜直接照搬照用。
总卤化物(按卤离子计)的测定在GB/T 37244-2018中以氯化氢的示例给出,在去离子水中吸收富集,然后进离子色谱分析;方法的用气量大约为200L,且方法本身涉及吸收富集和色谱分析,操作复杂。
目前,我国还没有专门针对燃料电池用氢气中氨气、氯化氢测定的光腔衰荡光谱的分析方法标准。
为解决氢气中氨气、氯化氢含量准确测定的迫切需求,完善氢气中氨气和氯化氢含量分析方法的标准化体系,实现氢气中微量氨气、氯化氢含量的准确定量,本项目拟起草光腔衰荡光谱的分析方法,填补国家标准在氢气中微量氨气、氯化氢含量分析方法中的空白。
光腔衰荡光谱法依据目标待测分子对特定激光波长的选择性吸收以实现对待测物进行分析,可实现nmol/mol~μmol/mol水平氨气和氯化氢的准确定量,方法的检出限低,并可实现组分的快速分析和在线检测。
标准的研究制定将实现组分的准确分析,补齐完善氢燃料中氨气、氯化氢含量分析检测方法,健全完善氢能产业链标准体系。
标准采用先进光学原理的光腔衰荡光谱仪,方法先进成熟,标准的研究制定及后续实施有助于推广国产化仪器的发展与应用。
本标准的制定可以指导质量检测部门和相关检测实验室有效开展氢气中氨气、氯化氢含量的分析测试服务工作,确保检测数据的准确性和可靠性,同时提高其工作效率并降低检测成本,为氢能质量监测提供可靠的技术支撑和保障。
随着本标准的实施,与国外先进国家在该项技术上的差距也会进一步缩小。
本文件描述了采用光腔衰荡光谱法测定质子交换膜燃料电池汽车用氢气中氨和氯化氢含量的原理、试剂或材料、仪器设备、样品、试验步骤、实验数据处理、精密度、质量保证与控制和试验报告。 本文件适用于质子交换膜燃料电池用氢气中氨和氯化氢含量的测定,其它用途氢气中氨和氯化氢的含量在本文件规定的含量范围内可参照执行。 氨测定范围为0.01μmol/mol~5 μmol/mol;氯化氢测定范围为0.01 μmol/mol~5 μmol/mol。