NB／T 10821-2021  固体氧化物燃料电池 电池堆测试方法

气体控制子系统控制供应给电池堆的阳极/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 温度应在电池堆的气体进出气口处测量。气体的成分应当在进行电池堆测试时进行分析，也可在与电池 堆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，以防水蒸气凝结。应注意防止其他现象， 比如积碳和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控制电炉温度及气体管路温度的能力，以维持电池堆的运行温度。电炉应 适当选择，保证炉内温度时空差异在规定的公差水平内

5.4机械载荷控制子系统

机械载荷控制子系统的作用是调节并测量用来保证电池堆内组件之间接触的机械载荷。该子系统应 能在测试条件下施加必要的机械载荷精装修标准规范范本，并在长期运行时保持该载荷。

气参数与实验设计值的差异维持在规定给的公差

数据采集子系统通过规定的方法采集并记录电池堆的温度、电流、电压、阳极气体流量、阴极气体 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，也可通过规定的方法采集并 记录施加于电池堆的机械载荷、阳极气体和阴极气体的温度、成分和压力、阳极与阴极尾气的流量、温 度、成分和压力

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：电流为设定值的士1%。 b）在电压控制情况下：电压为设定值的士1%。 C） 温度：设定值的土10℃。 注：温度偏差小于设定点士5℃利于获得好的重现性。 d）阳极气体与阴极气体流量：设定值的土1%。 e 阳极气体成分：对于H2、N2，为士2%；对于CO、CO2、CH4，为土2%；对于H,O（水蒸气浓 度），为±5%。 f 阴极气体成分：目标氧气浓度的土1%。 名 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，为设定值的士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的要求： a）电流：满量程的土1%。 电压：满量程的土1%。 温度：读数的±1%十1℃。 d） 阳极气体与阴极气体流量：满量程的土2%。 e) 阳极气体与阴极气体压力：满量程的土2%。 f 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。精度为满量程的土3%。 g 阴极气体成分：满量程的土0.5%。

6.1标准测试条件和测试范围

参考如下参数确定标准测试条件和范围：

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）电池堆温度t：按制造商要求规定（参考范围为600℃1000℃）。 e）升降温速率ik：参考值为0.5℃/min～3.0℃/min，数值根据实际需求确定。 f 阳极气体成分：包括H2、CO、CH4等中的一种或多种，在测试报告中注明。 g） 阳极保护气成分：4%H+96%N2或4%H2+96%其他情性气体。 h）阳极气体流量9：对于氢气作为燃料的情况，流量的参考值为1.0L/（min·100cm），其中 100cm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，需根据该种燃料单位摩尔反应转移电子数来调整流量设置。 1 阴极气体成分：包括空气、纯氧等，在测试报告中注明。 阴极气体流量：对于空气作为阴极气体的情况，参考值为3.0L/（min·100cm），数值 根据实际需求确定，其中100cm指有效面积，气体体积测量于参考温度（25℃）和压力 (101.325kPa）下。 k）最低平均电池电压Umin：参考值为0.6V，或根据供应商提供的相关信息具体确定。 1）最大电池堆电流Imx：平均电池电压为Umm时电池堆的输出电流Imx。 m）机械载荷Fmech：参考范围根据电池堆中总有效面积与串联数的比值确定，每100cm施加 1000N~2000N。

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或海拨不超过2000m。 d）电池堆温度t：按制造商要求规定（参考范围为600℃1000℃）。 e）升降温速率ik：参考值为0.5℃/min3.0℃/min，数值根据实际需求确定。 f）阳极气体成分：包括H2、CO、CH4等中的一种或多种，在测试报告中注明。 g）阳极保护气成分：4%Hz+96%N2或4%H2+96%其他情性气体。 h）阳极气体流量g：对于氢气作为燃料的情况，流量的参考值为1.0L/（min·100cm），其中 100cm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，需根据该种燃料单位摩尔反应转移电子数来调整流量设置。 1 阴极气体成分：包括空气、纯氧等，在测试报告中注明。 阴极气体流量：对于空气作为阴极气体的情况，参考值为3.0L/（min·100cm），数值 根据实际需求确定，其中100cm指有效面积，气体体积测量于参考温度（25℃）和压力 (101.325kPa）下。 k）最低平均电池电压Umin：参考值为0.6V，或根据供应商提供的相关信息具体确定。 1）最大电池堆电流Imx：平均电池电压为Umm时电池堆的输出电流Imx。 m）机械载荷Fmech：参考范围根据电池堆中总有效面积与串联数的比值确定，每100cm施加 1000N~2000N。

应确定待测电池堆的类型、测试参数以及测试条件。如条件允许，应检查电池堆中各片单电池尺寸、 平整度等，确保其处于公差范围内。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电池堆温度。应确 定测试程序、测试条件、稳定状态的判断标准

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： a）如电池堆未组装，则首先准备单电池、连接体、集流体、密封件及上下端板等部件，根据制造 商要求将各部件组装为电池堆；如电池堆已组装，则直接从b）开始。 b） 将电池堆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。 c 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电池堆之间电绝缘、机械载荷加载装置与电池堆之间电绝缘。 e 检查电池堆和测试系统中气体管道的气密性，可采用压力保持法或氮气泄漏探测法。 f 当以上工作均完成后，检香各个子系统是否运行正常

6.4电池堆升温还原及活化

参考如下参数进行电池堆升温还原及活化： 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，按照制造商要求进行一定时间的保温。

7电池堆性能及其稳定性测试

7.2性能与燃料利用率相关性测试

研究电池堆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，将电池堆设置于6.1规定的测试条件下。当电池堆处于预发电状态且达到稳定状态 时，将电池堆切换到运行状态，保持电池堆输出电流不变，阶梯式地减小阳极气体流量，即提高燃料利 用率，从而测试电池堆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，注意防止电池堆因本测试 发生本可避免的性能衰减或损坏。

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评估电池堆的长期性能变化。

据进行线性 拟合获得

电池堆的热循环稳定性。

对于本测试，如下测试条件应事先从制造商获得或通过制造商和评估者之间的咨询确定， 参考数值/范围： a）热循环次数：不少于5次。 b 最低温度：200℃。 c 运行温度：标准测试条件下的温度。 d 升降温速率：1℃/min，数值根据实际需求确定。 保持运行温度的时间：2h。 保持最低温度的时间：2h。 名 升降温过程中阳极气体流量：0.5L/（min·100cm），建议使用阳极保护气体。 h) 升降温过程中阴极空气流量：1.5L/（min·100cm）

暂停测试指使电池堆保持在预发电状态的过程。除非另有规定，暂停测试时应在使用者根据预测试 结果或制造商的建议而确定的条件下进行保温。保温期间，保持阴极的气体流量和成分不变，阳极通入 阳极保护气体，或制造商所指定的气体。具体步骤及参考数值如下： a）如果电池堆处于运行状态，则先切断通过电池堆的电流，使电池堆进入预发电状态，然后执行 步骤b）。 b） 如果电池堆处于预发电状态，将阳极气体切换为阳极保护气体，参考流量为0.5L/（min·100cm） 阴极气体为空气，参考流量为1.5L/（min·100cm）。

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c）暂停测试期间，以一定时间间隔（参考值为10min）记录电池堆的开路电压，以及温度等控制 参数，直到暂停阶段结束。

结束测试指使电池堆由运行状态、预发电状态进入冷态的过程。除非另有规定，结束测试时应在使 用者根据预测试结果或制造商的建议而确定的条件下进行降温。降温期间，保持阴极的气体流量和成分 不变，阳极通入阳极保护气体。具体步骤及参考数值如下： a）·如果电池堆处于运行状态，则先切断通过电池堆的电流，使电池堆进入预发电状态，然后执行 步骤b）。 如果电池堆处于预发电状态，将阳极气体切换为阳极保护气体，参考流量为0.5L/（min·100cm） 阴极气体为空气，参考流量为1.5L/（min·100cm）； 降温至200℃，停止向阳极和阴极通入气体。 d）设置降温程序，使电池堆降至室温。

测试报告应准确、清晰并客观地反映充分的信息，以证明所有预期的测试目的已经实现。

报告建议包括如下信息： a）报告题目； b）报告作者； c）报告日期； d）测试报告参考号或编号； e） 测试地点和测试起始日期及时间； f 使用的测试平台； g） 电池堆基本情况（详见9.3）； h）测试条件描述（详见9.4）

测试电池堆基本情况应至少包括如下信息： a）产品名称与电池堆的品牌名称； b) 有效面积； 单电池数目（总数、串联数、并联数）； d） 电池材料与尺寸（若已知）市政工程施工组织设计，以及电池编号； e） 电池堆各部件材料与尺寸（若已知)； 电池堆几何尺寸； g）电压测量、电流引出点、温度测量点和机械载荷施加位置。

测试条件描述至少包括如下信息： ）测试人姓名：

测试条件描述至少包括如下信息：

测试条件描述至少包括如下信息： ）测试人姓名：

B/T10821—2021 仪器及其校准记录； c) 稳定态判据； d) 数据采集方法； e) 气体纯度和杂质； f) 测试名称； g) 测试步骤及运行条件； h) 环境条件； i) 测试结果。

园林绿化标准规范范本NB/T108212021

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