燃料電池高壓氫氣及相關(guān)原料氣標(biāo)準(zhǔn)采樣規(guī)程-征求意見稿

ICS27.010

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/CECA-G00XX—2021

燃料電池高壓氫氣及相關(guān)原料氣標(biāo)準(zhǔn)采

樣規(guī)程

StandardPracticeforSamplingofHighPressureHydrogenand

RelatedFuelCell

FeedGases

（征求意見稿）

2021-XX-XX發(fā)布2021-XX-XX實施

中國節(jié)能協(xié)會發(fā)布

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)

則》的規(guī)定起草。

本文件由中國石油化工股份是有限公司提出。

本文件由中國節(jié)能協(xié)會歸口。

本文件起草單位：

本文件主要起草人：

2

燃料電池高壓氫氣及相關(guān)原料氣標(biāo)準(zhǔn)采樣規(guī)程

1范圍

本文件規(guī)定了燃料電池高壓氫氣及相關(guān)原料氣采樣的基本原理，采樣設(shè)備及采樣步驟。

本文件適用于壓力在35MPa至70MPa之間的高壓氫氣及相關(guān)燃料電池原料氣。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期

的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括

所有的修改單）適用于本文件。

SAEJ2600氣態(tài)氫陸用車輛換料連接裝置[CompressedHydrogenSurfaceVehicleFueling

ConnectionDevices]

SAEJ2719燃料電池汽車氫氣質(zhì)量[HydrogenFuelQualityforFuelCellVehicles]

SAEJ2799氫道路車輛與充電站通訊的軟件與硬件[HydrogenSurfaceVehicletoStation

CommunicationsHardwareandSoftware]

ASTMD7606燃料電池高壓氫氣及相關(guān)原料氣標(biāo)準(zhǔn)采樣規(guī)程[StandardPracticefor

SamplingofHighPressureHydrogenandRelatedFuelCellFeedGases]

3方法概要

氫氣的質(zhì)量是影響燃料電池效率和壽命的重要因素，因此采集具代表性的樣品對于氫氣

品質(zhì)檢測至關(guān)重要。本文件旨在確保采集高壓樣品安全的同時不引入額外雜質(zhì)，所采集樣品

適用于痕量污染物微量分析。

4采樣裝置

4.1氫氣采樣裝置，一種能與加氫噴嘴連接并能調(diào)整壓力至6.9MPa（通常情況下能滿足

加氫站安全切斷系統(tǒng)所能允許的最低壓力以及分析實驗室能夠安全處理最高壓力為6.9MPa

（1000psi））進(jìn)行采樣的設(shè)備，推薦的典型設(shè)計如圖1所示。

4.2金屬支撐板（圖1中1所示），金屬支撐板是用于支撐采樣器及減少運輸可能帶來的

損害。氫氣樣品采樣裝置應(yīng)被支架牢固固定在金屬支撐板上。

4.3SAEJ2799插座（圖1中2所示），能夠匹配35MPa與70MPa加氫噴嘴。出于安全

考慮，插座應(yīng)垂直放置，以便加氫噴嘴從頂部連接到插座。

3

圖1典型氫氣樣品采樣裝置

說明：包括放空管路在內(nèi)氫氣樣品采樣設(shè)備的所有部件均應(yīng)采用316級不銹鋼制造。

4.4主閥門（圖1中3所示），主閥門作用如下：1、氫氣樣品采樣裝置泄露測試需要（詳

見8.8-8.9節(jié)）。2、防止高壓氫氣直接通過調(diào)壓器。

4.5調(diào)壓器（圖1中4所示）以及從SAEJ2799插座至調(diào)壓器部分的所有連接管閥件的額

定壓力需高于103MPa（15000psi）。調(diào)壓器須配有兩塊壓力表（圖1中5.1,5.2所示）

以便監(jiān)測入口端與出口端壓力。

4.6入口及出口閥（圖1中5、11所示），需使用方便開合的閥門（如球閥）。通過開合

入口與出口閥可完成氫氣樣品置換與清掃。

4.7采樣容器（圖1中8所示）的額定壓力需超過泄壓閥（圖1中13所示）設(shè)定壓力。采

樣容器的爆破壓力為12.4MPa（1800psi），為防止采樣時空氣污染樣品，采樣容器的入

口和出口閥可配備快速接頭。這兩個快速接頭（圖1中6，10所示）與采樣容器的入口閥和

出口閥在兩端提供雙重密封。采樣容器及其入口出口閥（圖1中7，8，9所示）需要按SAE

J2719進(jìn)行硅惰性化處理，以滿足含硫化合物等痕量雜質(zhì)分析需求（以含硫化合物為例，采

樣氣體存儲第5天時含硫化合物含量測定值至少為首日含量的測定值80%）。

4.8旁路閥（圖1中12所示），在采樣前和采樣中為關(guān)閉狀態(tài)，采樣完成后移除采樣容器

前，需打開旁路閥，通過止回閥（圖1中14所示）管路中的氫氣。

4.9泄壓閥（圖1中13所示），設(shè)置值為10.3MPa（1500psi）以保護(hù)采樣容器。

4.10止回閥（圖1中14所示），開啟壓力最少為69kPa（10psi）并安裝在氫氣樣品采

樣裝置的放空口，以防止回流空氣擴散。

4

4.11放空組件（圖1中15所示），氫氣放空時必須與人員和設(shè)備保持安全距離。一種已

成功實施的設(shè)計是使用最少3米的不銹鋼編織軟管連接到垂直的可伸縮2.4米長外徑（1/2

英寸）不銹鋼放空管。在采樣過程中氫氣會流經(jīng)氫氣品質(zhì)采樣器、止回閥、3m長的不銹鋼

編織軟管和放空管，在距地面大約2.4m以上的高度放空。必須保證在空氣中進(jìn)行氫氣放空

符合所在地法律法規(guī)和規(guī)章制度。

4.12安全接地（圖1中16所示），采樣設(shè)備必須是接地的。建議對氫氣采樣裝置安裝永

久性接地附件。已成功應(yīng)用的案例是用3米長的10號編織銅線帶連接到加氫站的接地帶或

夾具。

4.13可調(diào)節(jié)移動平臺（可選）。在采樣之前，氫氣采樣裝置金屬支撐板可固定在一個高度

可調(diào)節(jié)、可移動的平臺上，如帶有液壓可調(diào)水平桿及剎車裝置的重型手推車。采樣時，手推

車被移到一個靠近加氫站的位置并調(diào)整平臺高度，使加氫噴嘴易于連接到氫氣品質(zhì)采樣設(shè)備

樣品口。平臺高度調(diào)整為提供安全舒適的工作空間，之后使用車輪制動器鎖定位置。

5附加設(shè)備

5.1氫氣檢漏儀，當(dāng)對氫氣樣品采樣裝置加壓時，可用氫氣檢漏儀作為安全裝置來檢驗氫

氣是否泄漏。為避免樣品受到污染，禁止使用肥皂泡或其他液體進(jìn)行檢漏。

5.2采樣容器運輸箱，建議使用內(nèi)襯泡沫的硬邊金屬或塑料外殼盛放采樣前后的鋼瓶，需

符合運輸法規(guī)的要求。

5.3氫氣樣品采樣裝置運輸箱，建議使用硬邊金屬或塑料箱來裝氫氣品質(zhì)采樣器和采樣前

后的放空軟管。

5.4放空組件運輸箱，建議使用硬邊金屬或塑料箱來盛放采樣前后的放空管。

6危害

6.1氫氣可能被壓縮至高達(dá)87.5MPa，有火災(zāi)與爆炸的風(fēng)險。

6.2在距離放空裝置或加氫站7.6米以內(nèi)的距離吸煙、相機閃爍或使用手機都是不安全的，

必須采取附加安全預(yù)防措施以防止火災(zāi)與爆炸的發(fā)生。

6.3在采樣過程中，氫氣流動可能會在氫氣采樣裝置各部件上產(chǎn)生靜電，需通過接地的方

式消除，即使用電線連接到加氫站或其他地方的可用地線上。在采樣過程中，操作人員的身

體上的靜電也必須去除。

7氫氣采樣裝置清潔

7.1禁止使用水、異丙醇或其他溶劑清潔氫氣采樣裝置。

7.2SAEJ2719建議在采樣期前必須通過氫氣吹掃來清潔采樣裝置。調(diào)整氫氣壓力至6.9

MPa（氫氣流速約為33.3g/s），使用1kg氫氣來吹掃采樣裝置流路約30秒，殘存的目標(biāo)

成分將從氫氣采樣裝置樣品流路被去除。。

8采樣步驟

5

安全警告，氫氣采樣期間所有人員必須佩戴護(hù)目鏡、安全鞋和防火實驗室服或其他工業(yè)阻燃

服裝，不直接參與采樣的人員應(yīng)與離氫氣采樣裝置保持5m以上距離。

8.1采樣步驟包括采樣器組裝、采樣器與加氫設(shè)備連接、驗漏、采樣、放空與拆卸等步驟，

采樣人員需嚴(yán)格遵守下述采樣步驟，以保證安全及樣品可靠性。

8.2將氫氣采樣裝置置于可調(diào)節(jié)移動平臺上（詳見4.13節(jié)）或放置在采樣口附近，完成后

立刻將安全接地線連接到站點接地或其他合適的接地位置。

8.3將氫氣采樣裝置與放空組件（詳見4.11節(jié)）進(jìn)行組裝。

8.4從采樣容器運輸箱（詳見5.2節(jié)）中取出一個采樣容器，并通過快速接頭與氫氣品質(zhì)

采樣器進(jìn)行連接。

8.5確認(rèn)氫氣樣品采樣裝置所有閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，然后將加氫站35MPa或70MPa的加

氫噴嘴與SAEJ2799插座（圖1中2所示）連接。

8.6使用手持式氫氣檢漏儀按下述方式進(jìn)行泄漏測試，發(fā)現(xiàn)任何泄漏必須消除后再進(jìn)行下

一步。

a)檢查從加氫噴嘴到主閥門（圖1中3所示）所有連接處的泄漏情況。

b)檢漏后，緩慢打開主閥門（圖1中3所示），調(diào)節(jié)加氫噴嘴壓力至調(diào)壓器（圖1中

4所示）壓力表示值為6.9MPa。檢查從主閥門到入口閥（圖1中5所示）的所有

連接管線（包括調(diào)壓器）是否有泄漏。

c)如果不存在泄漏，打開入口閥（圖1中5所示）并檢查從入口閥到采樣容器入口閥（圖

1中7所示）的泄漏情況。

d)如果不存在泄漏，打開樣品容器入口閥檢查是否泄漏，尤其是采樣容器主體和兩個

采樣容器閥門之間的連接處。

e)如果不存在泄漏，打開采樣容器出口閥（圖1中9所示）并檢查從采樣容器入口閥到

出口閥（圖1中11所示）的泄漏情況。

8.7關(guān)閉主閥門并打開出口閥（圖1中11所示）將氫氣排放到大氣中。在大部分氫氣放空

后，關(guān)閉出口閥。

8.8確保主閥關(guān)閉并啟動加壓程序，緩慢地將主閥門轉(zhuǎn)到打開位置并調(diào)節(jié)氫氣壓力至6.9

MPa。

8.9依次打開進(jìn)口閥與出口閥讓氫氣流過采樣容器并記錄時間作為采樣開始時間。因為氫

氣在通過氫氣樣品采樣裝置和采樣容器中流動很快，在采樣過程中調(diào)壓器示數(shù)應(yīng)低于6.9

MPa。加氫站儀表或加氫計算機應(yīng)顯示采樣的氫氣總量，單位為kg。當(dāng)1kg的氫氣流過樣

品流路與采樣容器后，關(guān)閉采樣容器出口閥并記錄采樣結(jié)束時間。此時減壓閥壓力示數(shù)應(yīng)回

到6.9MPa。關(guān)閉采樣容器入口閥。一般情況下，當(dāng)采樣容器出口閥關(guān)閉時加氫程序應(yīng)被關(guān)

閉，如果沒有，就手動停止加氫程序。

8.10如果需要額外采樣，不要拆下加氫噴嘴。應(yīng)先關(guān)閉主閥。打開旁路閥門（圖1中12

所示），用于釋放氫氣品質(zhì)采樣器內(nèi)部的壓力。止回閥（圖1中14所示）將防止氣體回流進(jìn)

入氫氣樣品采樣裝置，并保留69kPa的氫氣壓力，關(guān)閉旁路閥門。

8.11從氫氣采樣裝置中取出采樣容器。記錄開始和結(jié)束采樣時間，以及詳細(xì)的采樣信息，

包括入口壓力表的壓力讀數(shù)以及從加氫站儀表或加氫計算機讀取的氫氣的質(zhì)量。

6

8.12每個額外的采樣容器，重復(fù)上述步驟8.6-8.9。一般來說，每個加氫站需要采集兩到三

個采樣容器，因為分析人員可能需要兩個容器來驗證氫氣燃料中污染物的存在于含量。例如，

發(fā)現(xiàn)氫氣采樣容器含5μmol/mol氧氣和20μmol/mo氮氣，就可能需要分析來自同一采樣點

的第二個采樣容器來驗證采樣容器被空氣污染了。同樣，如果一個氫氣采樣容器中硫化氫含

量濃度很高，另一個采樣容器必須進(jìn)行分析驗證是否存在該含量的硫化氫。

8.13采樣完成后進(jìn)行按以下步驟進(jìn)行。

a)確認(rèn)氫氣站以關(guān)閉加氫程序無氫氣流出，斷開SAEJ2799插座上與加氫加氫噴嘴的

連接。

b)打開主閥門、進(jìn)口閥和旁路閥（分別為圖1中的3、5和13所示）5s以放空氫氣品質(zhì)

采樣器中殘存氫氣。一旦氫氣壓力降至常壓關(guān)閉氫氣品質(zhì)采樣器的所有閥門。

c)拆下放空組件并將其放在放空組件運輸箱內(nèi)（詳見5.4節(jié)）。

d)拆除安全接地線。

e)將采樣容器牢固地裝入采樣容器運輸箱（詳見5.2節(jié)）。給運輸箱貼上標(biāo)簽并按要求

填寫運所有輸壓縮氫的運輸公司所需的文件。

f)從可調(diào)節(jié)移動平臺上（詳見4.13節(jié)）拆除氫氣品質(zhì)采樣器，并裝入氫氣品質(zhì)采樣器

運輸箱（詳見5.3節(jié)）。

9報告

下列信息應(yīng)包括在采樣報告內(nèi)。

a)采集氫氣的質(zhì)量。

b)開始和結(jié)束采樣時間。樣本持續(xù)時間為結(jié)束與開始采樣時間之差。

c)平均氫氣采樣流速，單位為克每分鐘。

d)采樣期間的調(diào)壓器入口表壓（圖1中5.1所示），應(yīng)為6.9MPa。然而，根據(jù)氫氣站

的不同可能會更低。

e)其他相關(guān)信息。

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前言

本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)

則》的規(guī)定起草。

本文件由中國石油化工股份是有限公司提出。

本文件由中國節(jié)能協(xié)會歸口。

本文件起草單位：

本文件主要起草人：

2

燃料電池高壓氫氣及相關(guān)原料氣標(biāo)準(zhǔn)采樣規(guī)程

1范圍

本文件規(guī)定了燃料電池高壓氫氣及相關(guān)原料氣采樣的基本原理，采樣設(shè)備及采樣步驟。

本文件適用于壓力在35MPa至70MPa之間的高壓氫氣及相關(guān)燃料電池原料氣。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期

的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括

所有的修改單）適用于本文件。

SAEJ2600氣態(tài)氫陸用車輛換料連接裝置[CompressedHydrogenSurfaceVehicleFueling

ConnectionDevices]

SAEJ2719燃料電池汽車氫氣質(zhì)量[HydrogenFuelQualityforFuelCellVehicles]

SAEJ2799氫道路車輛與充電站通訊的軟件與硬件[HydrogenSurfaceVehicletoStation

CommunicationsHardwareandSoftware]

ASTMD7606燃料電池高壓氫氣及相關(guān)原料氣標(biāo)準(zhǔn)采樣規(guī)程[StandardPracticefor

SamplingofHighPressureHydrogenandRelatedFuelCellFeedGases]

3方法概要

氫氣的質(zhì)量是影響燃料電池效率和壽命的重要因素，因此采集具代表性的樣品對于氫氣

品質(zhì)檢測至關(guān)重要。本文件旨在確保采集高壓樣品安全的同時不引入額外雜質(zhì)，所采集樣品

適用于痕量污染物微量分析。

4采樣裝置

4.1氫氣采樣裝置，一種能與加氫噴嘴連接并能調(diào)整壓力至6.9MPa（通常情況下能滿足

加氫站安全切斷系統(tǒng)所能允許的最低壓力以及分析實驗室能夠安全處理最高壓力為6.9MPa

（1000psi））進(jìn)行采樣的設(shè)備，推薦的典型設(shè)計如圖1所示。

4.2金屬支撐板（圖1中1所示），金屬支撐板是用于支撐采樣器及減少運輸可能帶來的

損害。氫氣樣品采樣裝置應(yīng)被支架牢固固定在金屬支撐板上。

4.3SAEJ2799插座（圖1中2所示），能夠匹配35MPa與70MPa加氫噴嘴。出于安全

考慮，插座應(yīng)垂直放置，以便加氫噴嘴從頂部連接到插座。

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圖1典型氫氣樣品采樣裝置

說明：包括放空管路在內(nèi)氫氣樣品采樣設(shè)備的所有部件均應(yīng)采用316級不銹鋼制造。

4.4主閥門（圖1中3所示），主閥門作用如下：1、氫氣樣品采樣裝置泄露測試需