近日，中電聯發布關于征求中電聯標準《電力儲能用固定式金屬氫化物儲氫裝置充放氫性能試驗方法》意見的函，

電力儲能用固定式金屬氫化物儲氫裝置充放氫性能試驗方法(征求意見稿)

前 言

本部分依據GB/T 1.1-2009《標準化工作導則 第1部分：標準的結構和編寫》給出的規則起草。

請注意本標準的某些內容可能涉及專利。本標準的發布機構不承擔識別這些專利的責任。

本標準由全國電力儲能標準化技術委員會提出并歸口。

本標準起草單位：

本標準起草人：

本標準首次發布。

本部分在執行過程中的意見或建議反饋至中國電力企業聯合會標準化管理中心(北京市白廣路二條一號，100761)

電力儲能用固定式金屬氫化物儲氫裝置充放氫性能試驗方法

1 范圍

本標準規定了電力儲能用固定式金屬氫化物儲氫裝置的氣密性、額定儲氫容量、額定充氫速率、額定放氫速率、充氫、放氫和充放氫循環試驗方法。

本標準適用于電力儲能用固定式金屬氫化物儲氫裝置，包括空氣換熱型和液體換熱型金屬氫化物儲氫裝置。

2 規范性引用文件

下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。

GB/T 24499 氫氣、氫能與氫能系統術語

GB/T 3634.2 氫氣 第2部分：純氫、高純氫和超純氫

GB/T 16943 電子工業用氣體 氦

3 術語和定義

GB/T 24499界定的以及下列術語和定義適用于本標準。

3.1

金屬氫化物儲氫裝置 metal hydride hydrogen storage system

以金屬氫化物作為儲氫介質的儲氫裝置，包含有儲氫容器、氫氣管路、閥門、泄壓裝置、換熱部件、監測部件及其他附屬配件。

3.2

額定充氫壓力 rated ging pressure

金屬氫化物儲氫裝置的許用充氫壓力。

3.3

額定儲氫容量 rated hydrogen storage capacity

在規定的試驗條件下，金屬氫化物儲氫裝置所能提供的氫氣量。

3.4

額定充氫速率 rated ging rate

金屬氫化物儲氫裝置能持續恒速率充氫80%額定儲氫容量的最大恒流充氫速率。

3.5

額定放氫速率 rated disging rate

金屬氫化物儲氫裝置能持續恒速率放氫80%額定儲氫容量的最大恒流放氫速率。

4 試驗條件

4.1 一般要求

4.1.1 試驗應使用完全活化的金屬氫化物儲氫裝置。

4.1.2 儲氫裝置充氫所用氫氣純度應達到GB/T 3634.2規定的純氫要求。

4.1.3 試驗環境溫度應在25±5℃之間。

4.1.4 試驗場所的照明、供水、供電、供氣系統等滿足試驗要求。

4.1.5 試驗場所應整潔、安全，有必要的安全警示標志，試驗區域應進行有效隔離。試驗場所應有必要的防護用品。

4.2 試驗儀器設備要求

試驗儀器設備應按規定檢驗合格。需進行法定檢驗的，應當經法定檢驗合格，并且在檢驗有效期內。試驗儀器設備應符合下列具體要求：

4.2.1 氫氣質量流量控制器的精度不低于±(1%Rdg + 0.2%F.S.)，重復性不低于0.2%F.S.。

4.2.2 壓力傳感器的精度不低于±0.5%F.S.。

4.2.3 冷熱源裝置的控溫精度不低于±1℃。

4.2.4 真空泵的極限壓力不低于10−2mbar。

5 氣密性試驗

5.1 試驗要求

5.1.1 金屬氫化物儲氫裝置的氣密性應采用氦氣保壓法進行試驗。

5.1.2 在氣密性試驗前，應將儲氫裝置完全放氫。

5.1.3 氣密性試驗應在1.05倍的額定充氫壓力下進行。

5.1.4 所用氦氣純度應滿足GB/T 16943中高純氦的要求。

5.2 試驗準備

按照圖1所示的示意圖將金屬氫化物儲氫裝置與高壓氦氣源、減壓閥、真空泵、壓力傳感器、熱源等設備相連。

圖1 氣密性試驗的儀器設備連接示意圖

5.3 試驗步驟

5.3.1 對于空氣換熱型金屬氫化物儲氫裝置，按照以下試驗步驟進行：

a)關閉閥門V1、V2、V3。

b)打開真空泵，并緩慢打開閥門V2，對儲氫裝置抽真空24小時以上。

c)關閉閥門V1、V2、V3，將減壓閥出口壓力設置為1.05倍額定充氫壓力。

d)打開閥門V1，對儲氫裝置充氦氣至1.05倍額定充氫壓力，恒壓保持1小時后，關閉閥門V1，開始記錄壓力傳感器的數值，記錄時長24小時以上。

5.3.2 對于液體換熱型金屬氫化物儲氫裝置，按照以下試驗步驟進行：

a)關閉閥門V1、V2、V3。

b)打開真空泵，并緩慢打開閥門V2，對儲氫裝置抽真空，同時，打開閥門V3，為儲氫裝置提供換熱熱源，熱源溫度設置為儲氫裝置的放氫溫度。抽真空放氫時間為24小時以上。

c)關閉閥門V1、V2、V3，將減壓閥出口壓力設置為1.05倍額定充氫壓力。

d)打開閥門V1，對儲氫裝置充氦氣至1.05倍額定充氫壓力，恒壓力保持1小時后，開始記錄壓力傳感器的數值，記錄時長24小時以上。

e)試驗完成后，及時抽凈氦氣，并置換為氫氣。

5.4 合格指標

金屬氫化物儲氫裝置在氦氣保壓過程中，應無壓力下降。

6 額定儲氫容量試驗

6.1 試驗準備

6.1.1 按照圖2所示的連接示意圖將金屬氫化物儲氫裝置與高壓氫氣源、減壓閥、氫氣質量流量控制器、壓力傳感器、冷熱源等儀器設備連接起來。

6.1.2 對氣路系統進行氣密性檢查，確保檢測氣路無氫氣泄露。

圖2 額定儲氫容量試驗的儀器設備連接示意圖

6.2 試驗步驟

6.2.1 對于空氣換熱型金屬氫化物儲氫裝置，按照以下試驗步驟進行：

a)關閉閥門V1、V2、V3，將減壓閥1出口壓力設置為額定充氫壓力。

b)打開閥門V1，對儲氫裝置充氫至額定充氫壓力，恒壓保持5小時后，關閉閥門V1。

c)調節減壓閥2出口壓力為0.2兆帕，打開閥門V2。

d)設定氫氣質量流量控制器的流量控制值為100標準升每分鐘，打開閥門V4開始放氫，同時開始記錄瞬時流量值、壓力值、放氫時間等數值。

e)當放氫流量降至1標準升每分鐘時，關閉閥門V2、V4，停止放氫。

f)采用積分法計算儲氫裝置的累積放氫量，即為額定儲氫容量。

6.2.2 對于液體換熱型金屬氫化物儲氫裝置，按照以下試驗步驟進行：

a)將冷源的溫度調至儲氫裝置的充氫溫度，并打開閥門V3為儲氫裝置提供冷源，并恒溫1小時以上。

b)關閉閥門V1、V2、V4，將減壓閥1出口壓力設置為額定充氫壓力。

c)打開閥門V1，對儲氫裝置充氫至額定充氫壓力，恒壓保持5小時后，關閉閥門V1，同時關閉冷源和閥門V3。

d)開啟熱源，將熱源溫度設定為儲氫裝置的放氫溫度。

e)調節減壓閥2出口壓力為0.2兆帕，打開閥門V2。

f)設定氫氣質量流量控制器的放氫流量控制值為100標準升每分鐘，打開閥門V4開始放氫，同時開始記錄瞬時流量值、壓力值、放氫時間等數值。

g)當儲氫裝置內部壓力值下降至1兆帕時，打開閥門V3為儲氫裝置提供熱源。

h)當放氫流量降至1標準升每分鐘時，關閉閥門V2、V4，停止放氫。

i)采用積分法計算儲氫裝置的累積放氫量，即為額定儲氫容量。

7 額定充氫速率試驗

7.1 試驗要求

7.1.1 對于空氣換熱型金屬氫化物儲氫裝置，直接在試驗環境溫度下進行測定;對于液體換熱型金屬氫化物儲氫裝置，應提供儲氫裝置充氫和放氫所需的冷源和熱源。

7.1.2 試驗前，應將儲氫裝置完全放氫。

7.2 試驗準備

7.2.1 按照圖3所示的連接示意圖將金屬氫化物儲氫裝置與高壓氫氣源、減壓閥、充氫用氫氣質量流量控制器、壓力傳感器、真空泵、冷熱源等儀器設備連接起來。

7.2.2 對氣路系統進行氣密性檢查，確保檢測氣路無氫氣泄露。

圖3 額定充氫速率測定的儀器設備連接示意圖

7.3 試驗步驟

a)將金屬氫化物儲氫裝置完全放氫，具體按照“5.3.1(a−b)”和“5.3.2(a−b)”的流程進行操作。

b)減壓閥的出口壓力設置為儲氫裝置的額定充氫壓力，充氫用氫氣質量流量控制器的流量值設置為某一數值，同時用該氫氣流量對儲氫裝置進行恒速率充氫。當實際充氫速率低于設定值98%時，停止充氫，并用積分法計算恒流充氫容量，求得其與額定儲氫容量的比值。

c)若恒流充氫容量與額定儲氫容量的比值大于81%，則提高恒流充氫流量值，重復步驟a−b繼續進行試驗;若恒流充氫容量與額定儲氫容量的比值低于79%，則降低恒流充氫流量值，重復步驟a−b繼續進行試驗;當恒流充氫容量與額定儲氫容量的比值在79−81%范圍內時，則停止試驗，該恒流充氫流量值即為儲氫裝置的額定充氫速率。

8 額定放氫速率試驗

8.1 試驗要求

8.1.1 對于空氣換熱型金屬氫化物儲氫裝置，直接在試驗環境溫度下進行測定;對于液體換熱型金屬氫化物儲氫裝置，應提供儲氫裝置充氫和放氫所需的冷源和熱源。

8.1.2 試驗前，應將儲氫裝置充氫至額定充氫壓力。

8.2 試驗準備

8.2.1 按照圖2所示的連接示意圖將金屬氫化物儲氫裝置與高壓氫氣源、減壓閥、氫氣質量流量控制器、壓力傳感器、冷熱源等儀器設備連接起來。

8.2.2 對氣路系統進行氣密性檢查，確保檢測氣路無氫氣泄露。

8.3 試驗步驟

a)將金屬氫化物儲氫裝置充氫至額定充氫壓力，具體按照“6.2.1(a−b)”和“6.2.2(a−b)”的流程進行操作。

b)用某一放氫流量值對儲氫裝置進行恒速率放氫。當實際放氫速率低于設定值98%時，停止放氫，并用積分法計算恒流放氫容量，求得其與額定儲氫容量的比值。

c)若恒流放氫容量與額定儲氫容量的比值大于81%，則提高恒流放氫流量值，重復步驟a−b繼續進行試驗;若恒流放氫容量與額定儲氫容量的比值低于79%，則降低恒流放氫流量值，重復步驟a−b繼續進行試驗;當恒流放氫容量與額定儲氫容量的比值在79−81%范圍內時，則停止試驗，該恒流放氫流量值即為儲氫裝置的額定放氫速率。

9 充氫試驗

9.1 試驗要求

9.1.1 對于空氣換熱型金屬氫化物儲氫裝置的充氫試驗，直接在試驗環境溫度下進行充氫性能試驗;對于液體換熱型金屬氫化物儲氫裝置的充氫試驗，應提供換熱冷源。

9.1.2 應在額定充氫速率下進行充氫性能試驗。

9.1.3 試驗前，應將儲氫裝置完全放氫。

9.2 試驗準備

9.2.1 按照圖3所示的連接示意圖將金屬氫化物儲氫裝置與高壓氫氣源、減壓閥、充氫用氫氣質量流量控制器、壓力傳感器、真空泵、冷熱源等儀器設備連接起來。

9.2.2 對氣路系統進行氣密性檢查，確保檢測氣路無氫氣泄露。

9.3 試驗步驟

a)將金屬氫化物儲氫裝置完全放氫，具體按照“5.3.1(a−b)”和“5.3.2(a−b)”的流程進行操作。

b)對于空氣換熱型金屬氫化物儲氫裝置的充氫試驗，應先將儲氫裝置在試驗環境溫度下放置5小時以上，以確保儲氫裝置的溫度與試驗環境溫度一致，再進行充氫試驗;對于液體換熱型金屬氫化物儲氫裝置的充氫試驗，應將充氫用換熱冷源連接到儲氫裝置，并按充氫溫度設置冷源溫度。

c)開啟充氫用氫氣質量流量控制器，根據儲氫裝置的額定充氫速率設定充氫流量值，然后開啟儲氫裝置充氫閥門以開始充氫試驗，同時記錄充氫時間、瞬時充氫速率、儲氫裝置內部壓力值。

d)當實際充氫速率降至額定充氫速率的5%時，停止充氫。

e)利用積分法計算儲氫裝置的恒速率充氫容量和停止充氫時的總充氫容量。

10 放氫試驗

10.1 試驗要求

10.1.1 對于空氣換熱型儲氫裝置，直接在試驗環境溫度下進行放氫試驗;對于液體換熱型金屬氫化物儲氫裝置的放氫試驗，應提供放氫用換熱熱源。

10.1.2 應在額定放氫速率下進行放氫試驗。

10.1.3 放氫試驗前，應將儲氫裝置充氫至額定充氫壓力。

10.2 試驗準備

10.2.1 按照圖2所示的連接示意圖將金屬氫化物儲氫裝置與高壓氫氣源、減壓閥、氫氣質量流量控制器、壓力傳感器、冷熱源等儀器設備連接起來。

10.2.2 對氣路系統進行氣密性檢查，確保檢測氣路無氫氣泄露。

10.3 試驗步驟

a)將金屬氫化物儲氫裝置充氫至額定充氫壓力，具體按照“6.2.1(a−b)”和“6.2.2(a−b)”的流程進行操作;

b)對于空氣換熱型金屬氫化物儲氫裝置的放氫試驗，應先將儲氫裝置在試驗環境溫度下放置5小時以上，以確保儲氫裝置的溫度與試驗環境溫度一致;對于液體換熱型金屬氫化物儲氫裝置的放氫試驗，應將放氫用換熱熱源連接到儲氫裝置，并按放氫溫度設置熱源溫度。

c)開啟放氫用氫氣質量流量控制器，根據儲氫裝置的額定放氫速率設定放氫流量值，然后開啟儲氫裝置放氫閥門以開始放氫試驗，同時記錄放氫時間、瞬時放氫速率、儲氫裝置內部壓力值。

d)當實際放氫速率降至額定放氫速率的5%時，停止放氫。

e)利用積分法計算儲氫裝置的恒速率放氫容量和停止放氫時的總放氫容量。

11 充放氫循環試驗

11.1 試驗要求

11.1.1 對于空氣換熱型金屬氫化物儲氫裝置的循環試驗，直接在試驗環境溫度下測試循環性能;對于液體換熱型金屬氫化物儲氫裝置的循環試驗，應提供充氫用換熱冷源和放氫用換熱熱源。

11.1.2 在一個循環充放氫過程中，應先將儲氫裝置充氫至額定充氫壓力，再采用額定放氫速率進行恒速率放氫。

11.2 試驗準備

11.2.1 按照圖2所示的連接示意圖將金屬氫化物儲氫裝置與高壓氫氣源、減壓閥、氫氣質量流量控制器、壓力傳感器、冷熱源等儀器設備連接起來。

11.2.2 對氣路系統進行氣密性檢查，確保檢測氣路無氫氣泄露。

11.3 試驗步驟

11.3.1 對于空氣換熱型金屬氫化物儲氫裝置，按以下步驟進行試驗：

a)將儲氫裝置在試驗環境溫度下放置5小時以上，以確保儲氫裝置的溫度與試驗環境溫度一致。

b)將儲氫裝置充氫至額定充氫壓力，并恒壓保持1小時，關閉充氫閥門以結束充氫。充氫完成后，打開放氫用氫氣質量流量控制器，采用額定放氫速率對儲氫裝置放氫，同時記錄循環次數、放氫時間、瞬時放氫速率、儲氫裝置內部壓力值。當實際放氫速率低于額定放氫速率98%時，停止放氫。

c)利用積分法計算儲氫裝置在該次循環下的恒速率放氫容量。

d)重復步驟(a−c)，當某次的恒速率放氫容量低于首次的恒速率放氫容量80%時，停止循環試驗。循環次數即為儲氫裝置的循環壽命。

11.3.2 對于液體換熱型金屬氫化物儲氫裝置，按以下步驟進行試驗：

a)將儲氫裝置與充氫用換熱冷源連接，然后將儲氫裝置充氫至額定充氫壓力，并恒壓保持1小時。

b)斷開換熱冷源，將儲氫裝置與放氫用換熱熱源連接，換熱溫度設置為儲氫裝置的放氫溫度。

c)打開放氫用氫氣質量流量控制器，采用額定放氫速率對儲氫裝置放氫，同時記錄循環次數、放氫時間、瞬時放氫速率、儲氫裝置內部壓力值。當實際放氫速率低于額定放氫速率98%時，停止放氫。

d)利用積分法計算儲氫裝置在該次循環下的恒速率放氫容量。

e)重復步驟(a−d)，當某次的恒速率放氫容量低于首次的恒速率放氫容量80%時，停止循環試驗。循環次數即為儲氫裝置的循環壽命。