T-SHJNXH 0013-2024 固態(tài)可逆儲(chǔ)氫材料通.用要求

ICS27.010CCSF19團(tuán)準(zhǔn)T/SHJNXH0013—2024Solid-statereversiblehydrogenstoragematerials-Gen 1 22規(guī)范性引用文件 23術(shù)語(yǔ)和定義 24通用技術(shù)要求 45固態(tài)儲(chǔ)氫材料試驗(yàn)要求 56固態(tài)儲(chǔ)氫材料貯運(yùn)要求 7附錄A（資料性） 附錄B（資料性） 1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。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別這些專利的責(zé)任。本文件由上海市節(jié)能協(xié)會(huì)提出并歸口。本文件起草單位：上海氫楓能源技術(shù)有限公司，華北電力大學(xué)，上海交通大學(xué)，厚普清潔能源（集團(tuán)）股份有限公司，上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院，中車長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司，中國(guó)華電集團(tuán)有限公司青海分公司，四川大學(xué)，宜興氫楓能源技術(shù)有限公司，浙江大學(xué)，華南理工大學(xué)，上海浦江特種氣體有限公司。本文件主要起草人：鄒建新，原建光，方沛軍，林羲，丁國(guó)華，施鋒萍，張嘉祺，唐孝宗，姜方，孫敏，朱陽(yáng)林，徐維普，蔡龍，嚴(yán)義剛，劉永鋒，王輝，劉煒煒。本文件承諾執(zhí)行單位：上海氫楓能源技術(shù)有限公司，氫儲(chǔ)（上海）能源科技有限公司，厚普清潔能源（集團(tuán)）股份有限公司，宜興氫楓能源技術(shù)有限公司，上海浦江特種氣體有限公司。本文件屬于首次發(fā)布。2固態(tài)可逆儲(chǔ)氫材料通用要求本文件規(guī)定了固態(tài)可逆儲(chǔ)氫材料的通用技術(shù)要求、試驗(yàn)要求和貯運(yùn)要求。本文件適用于氫氣可逆儲(chǔ)存與運(yùn)輸用固態(tài)儲(chǔ)氫材料。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)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(duì)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。GB/T3634.2氫氣第2部分：純氫、高純氫和超純氫GB/T5162金屬粉末振實(shí)密度的測(cè)定GB/T8170數(shù)值修約規(guī)則GB/T24499氫氣、氫能與氫能系統(tǒng)術(shù)語(yǔ)GB/T33291氫化物可逆吸放氫壓力-組成-等溫線（P-C-T）測(cè)試方法GB/T42656稀土系儲(chǔ)氫合金吸放氫反應(yīng)動(dòng)力學(xué)性能測(cè)試方法3術(shù)語(yǔ)和定義GB/T24499界定的術(shù)語(yǔ)和定義及以下術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1固態(tài)可逆儲(chǔ)氫材料Solid-statereversiblehydrogenstoragematerials簡(jiǎn)稱“固態(tài)儲(chǔ)氫材料”，在一定溫度和壓力下，能夠可逆吸收和釋放氫氣的粉狀或塊狀儲(chǔ)氫材料，包括但不限于稀土系儲(chǔ)氫材料、鈦系儲(chǔ)氫材料、釩系儲(chǔ)氫材料、鎂系儲(chǔ)氫材料、吸附類儲(chǔ)氫材料、復(fù)雜氫化物類儲(chǔ)氫材料等。3.2固態(tài)儲(chǔ)運(yùn)容器Solid-statestorageandtransportationtanks儲(chǔ)存和運(yùn)輸固態(tài)儲(chǔ)氫材料，同時(shí)作為儲(chǔ)氫材料吸收和釋放氫氣反應(yīng)場(chǎng)所的容器。3.3容量保持率CapacityRetentionRate固態(tài)儲(chǔ)氫材料經(jīng)過(guò)若干次充放氫循環(huán)后，其儲(chǔ)氫容量與初始狀態(tài)下儲(chǔ)氫容量的比值。3.4稀土系儲(chǔ)氫材料Rare-earthbasedhydrogenstoragematerials以稀土和過(guò)渡金屬元素為主要成分形成的可逆吸收和釋放氫氣的材料，主要包括但不限于混合稀土系A(chǔ)B5型儲(chǔ)氫材料、稀土-鎂系超晶格儲(chǔ)氫材料等。3.5鈦系儲(chǔ)氫材料Titaniumbasedhydrogenstoragematerials以鈦、鋯和過(guò)渡金屬為主要成分形成的可逆吸收和釋放氫氣的材料，主要包括但不限于鈦（鋯）系A(chǔ)B2型Laves相材料、鈦(鋯)系A(chǔ)B型儲(chǔ)氫材料等。3.6鋯系儲(chǔ)氫材料Zirconiumbasedhydrogenstoragematerials以鋯和過(guò)渡金屬為主要成分形成的可逆吸收和釋放氫氣的材料，主要包括但不限于鋯系A(chǔ)B2型Laves相材料、鋯系A(chǔ)B型儲(chǔ)氫材料等。3.7釩系儲(chǔ)氫材料Vanadiumbasedhydrogenstoragematerials以釩為主要成分且晶體結(jié)構(gòu)以體心立方BCC相為主的可逆吸收和釋放氫氣的金屬、合金及其復(fù)合物3.8鎂系儲(chǔ)氫材料Magnesiumbasedhydrogenstoragematerials以鎂為主要成分且物相以Mg/MgH2為主的可逆吸收和釋放氫氣的金屬、合金及其復(fù)合物等。3.9吸附類儲(chǔ)氫材料Adsorptiontypehydrogenstoragematerials以分子間作用力（范德華力）為主要作用的、不發(fā)生氫分子解離的能夠可逆吸收和釋放氫氣的多孔材料，主要包括但不限于碳基材料、沸石材料、無(wú)機(jī)多孔材料、金屬有機(jī)框架材料、共價(jià)有機(jī)化合物材料等。43.10復(fù)雜氫化物類儲(chǔ)氫材料Complexhydridestypehydrogenstoragematerials堿金屬或堿土金屬與AlH4-、NH2-、BH4-等含氫的陰離子基團(tuán)組成的能夠可逆吸收和釋放氫氣的氫化物，主要包括但不限于鋁氫化物、硼氫化物、金屬氮?dú)鋸?fù)合物等。3.11質(zhì)量?jī)?chǔ)氫容量Gravimetrichydrogenstoragecapacity固態(tài)儲(chǔ)氫材料的吸氫P-C-T曲線在最大測(cè)試壓力下吸入氫氣的最大質(zhì)量分?jǐn)?shù)。3.12可逆儲(chǔ)氫容量Reversiblehydrogenstoragecapacity固態(tài)儲(chǔ)氫材料在規(guī)定工況條件下能釋放出的氫氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)。3.13有效循環(huán)次數(shù)Effectivecyclenumber固態(tài)儲(chǔ)氫材料在規(guī)定工況條件下經(jīng)過(guò)多次完整的吸放氫循環(huán)后，其實(shí)際儲(chǔ)氫容量不低于該材料最大質(zhì)量?jī)?chǔ)氫容量的80%時(shí)對(duì)應(yīng)的循環(huán)充放氫次數(shù)。4通用技術(shù)要求4.1一般要求4.1.1固態(tài)儲(chǔ)氫材料通用技術(shù)要求，參見附錄A。4.1.2固態(tài)儲(chǔ)氫材料生產(chǎn)過(guò)程應(yīng)確保生產(chǎn)批次間材料成分、尺寸均一，性能穩(wěn)定。4.1.3固態(tài)儲(chǔ)氫材料在吸放氫過(guò)程不產(chǎn)生除氫氣以外的氣體。4.1.4粉狀固態(tài)儲(chǔ)氫材料應(yīng)能均勻裝填于固態(tài)儲(chǔ)運(yùn)容器中使用，或?qū)⒎蹱罟虘B(tài)儲(chǔ)氫材料壓制成一定形狀的多孔塊體固態(tài)儲(chǔ)氫材料后裝填使用。壓制成型的多孔塊體固態(tài)儲(chǔ)氫材料在貯存、運(yùn)輸和裝填過(guò)程中應(yīng)保持塊體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。4.1.5可添加碳材料、鋁材料或銅材料等高熱導(dǎo)率材料，增強(qiáng)固態(tài)儲(chǔ)氫材料的熱導(dǎo)率；可添加粘結(jié)劑或抗膨脹材料，增強(qiáng)固態(tài)儲(chǔ)氫材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。4.1.6添加的高熱導(dǎo)率材料、粘結(jié)劑或抗膨脹材料在固態(tài)儲(chǔ)氫材料貯存、運(yùn)輸、裝填和服役過(guò)程中，自身性質(zhì)穩(wěn)定且不產(chǎn)生其他物質(zhì)，不與固態(tài)儲(chǔ)氫材料、固態(tài)儲(chǔ)運(yùn)氫容器及內(nèi)部附件、氫氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。固態(tài)儲(chǔ)氫材料與不銹鋼、碳鋼、鋁合金等固態(tài)儲(chǔ)運(yùn)氫容器材料具有相容性，在貯存、運(yùn)輸、裝填和服役5過(guò)程不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。4.2固態(tài)儲(chǔ)氫材料的規(guī)格固態(tài)儲(chǔ)氫材料的產(chǎn)品規(guī)格應(yīng)由英文首字母縮寫和阿拉伯?dāng)?shù)字組成。編制方法應(yīng)符合下列規(guī)定：示例如下：規(guī)格：HSM-MG-4.0-B-1500，表示鎂基固態(tài)儲(chǔ)氫塊體材料，可逆質(zhì)量?jī)?chǔ)氫容量4.0%，容量保持率80%時(shí)的循環(huán)次數(shù)為1500次。5固態(tài)儲(chǔ)氫材料試驗(yàn)要求5.1試驗(yàn)基本要求5.1.1固態(tài)儲(chǔ)氫材料試驗(yàn)用的氫氣應(yīng)滿足GB/T3634.2高純氫的要求。5.1.2對(duì)氧氣或水敏感的固態(tài)儲(chǔ)氫材料，測(cè)試前的樣品保存、裝樣、轉(zhuǎn)移均應(yīng)在惰性氣氛下進(jìn)行。5.1.3固態(tài)儲(chǔ)氫材料的質(zhì)量應(yīng)采用校準(zhǔn)后的天平進(jìn)行稱量，天平分度應(yīng)不低于待測(cè)樣品質(zhì)量的0.01%。5.1.4固態(tài)儲(chǔ)氫材料的尺寸應(yīng)采用校準(zhǔn)后的游標(biāo)卡尺進(jìn)行稱量，游標(biāo)卡尺的精度應(yīng)不低于0.02mm。5.1.5試驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，數(shù)值修約按照GB/T8170規(guī)定執(zhí)行。5.1.6試驗(yàn)人員應(yīng)具備正規(guī)實(shí)驗(yàn)室工作的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。本文件并未指出所有可能的安全問題。使用者應(yīng)具有一定的專業(yè)知識(shí)和技能并充分認(rèn)識(shí)到不當(dāng)?shù)牟僮骺赡芤鸬臍怏w泄漏、電氣火災(zāi)或其他嚴(yán)重后果。5.2壓力-成分-等溫線（P-C-T）試驗(yàn)要求5.2.1固態(tài)儲(chǔ)氫材料在完成活化后，按照附錄B的試驗(yàn)參數(shù)或廠商規(guī)定的試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行吸氫/放氫P-C-T曲線測(cè)試，測(cè)試方法依據(jù)GB/T33291。吸氫P-C-T曲線測(cè)試前應(yīng)完全釋放固態(tài)儲(chǔ)氫材料內(nèi)的氫。5.2.2復(fù)雜氫化物類儲(chǔ)氫材料P-C-T曲線的吸氫/放氫測(cè)試溫度應(yīng)為主要吸放氫成分的工作溫度，由廠商根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的工況確定。5.2.3固態(tài)儲(chǔ)氫材料的活化條件由生產(chǎn)廠商規(guī)定，并在產(chǎn)品標(biāo)識(shí)或產(chǎn)品手冊(cè)中寫明活化條件或活化步驟。5.3儲(chǔ)氫密度試驗(yàn)要求5.3.1粉狀固態(tài)儲(chǔ)氫材料采用GB/T5162方法檢測(cè)振實(shí)密度，并采用式（2）進(jìn)行固態(tài)儲(chǔ)氫材料的表觀體積儲(chǔ)氫密度計(jì)算：(2)式（2）中：ρH—表觀體積儲(chǔ)氫密度，單位為g/L；W—固態(tài)儲(chǔ)氫材料的質(zhì)量?jī)?chǔ)氫容量，單位為wt%；ρt—固態(tài)儲(chǔ)氫材料的振實(shí)密度，單位為g/L。5.3.2隨機(jī)堆積使用的多孔塊體固態(tài)儲(chǔ)氫材料的振實(shí)密度測(cè)定參考GB/T5162方法，在經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的容積不低于100ml的玻璃或不銹鋼量筒中進(jìn)行測(cè)試，量筒刻度高度應(yīng)不低于塊體固態(tài)儲(chǔ)氫材料最大尺寸（直徑和高度的較大值）的10倍，量筒底部直徑應(yīng)不低于塊體固態(tài)儲(chǔ)氫材料最大尺寸的5倍，量筒最小分度應(yīng)不高于容積的1%，振實(shí)后的塊體固態(tài)儲(chǔ)氫材料表觀體積應(yīng)不低于量筒容積的2/3。測(cè)試獲得多孔塊體固態(tài)儲(chǔ)氫材料的振實(shí)密度后，采用式（2）進(jìn)行塊體固態(tài)儲(chǔ)氫材料的表觀體積儲(chǔ)氫密度計(jì)算。5.3.3規(guī)則堆積使用且具有規(guī)則圓柱外形的多孔塊體固態(tài)儲(chǔ)氫材料，其表觀密度測(cè)試采用以下方法進(jìn)行測(cè)試：（1）取10個(gè)多孔塊體固態(tài)儲(chǔ)氫材料樣品，分別進(jìn)行質(zhì)量測(cè)量、直徑測(cè)量和高度測(cè)量；1）質(zhì)量測(cè)量：采用天平進(jìn)行質(zhì)量測(cè)量；2）直徑測(cè)量：沿材料軸向的不同部位測(cè)量6次，取平均值；3）高度測(cè)量：按端部圓周不同部位測(cè)量3次，取平均值；（2）通過(guò)圓柱體積計(jì)算公式計(jì)算10個(gè)樣品的平均體積，并根據(jù)式（3）計(jì)算表觀儲(chǔ)氫密度。(3)式（3）中：ρH—表觀體積儲(chǔ)氫密度，單位為g/L；W—固態(tài)儲(chǔ)氫材料的質(zhì)量?jī)?chǔ)氫容量，單位為wt%；m—固態(tài)儲(chǔ)氫材料的質(zhì)量，單位為g；V—固態(tài)儲(chǔ)氫材料的平均體積，單位為L(zhǎng)；6固態(tài)儲(chǔ)氫材料貯運(yùn)要求6.1固態(tài)儲(chǔ)氫材料應(yīng)采取防氧化措施后密封貯存和運(yùn)輸，密封包裝內(nèi)應(yīng)放有脫氧劑和干燥劑。6.2包裝桶（箱、袋）外應(yīng)有明顯標(biāo)志，注明供方名稱、產(chǎn)品名稱、型號(hào)、批號(hào)（每噸）、質(zhì)量、生產(chǎn)日期等標(biāo)志或字樣，屬于危險(xiǎn)化學(xué)品的應(yīng)在醒目位置張貼危險(xiǎn)性標(biāo)志。6.3固態(tài)儲(chǔ)氫材料應(yīng)由供方質(zhì)量檢驗(yàn)部門進(jìn)行檢驗(yàn)，保證固態(tài)儲(chǔ)氫材料符合規(guī)定并填寫質(zhì)量證明書。質(zhì)量證明書應(yīng)隨固態(tài)儲(chǔ)氫材料一同交付用戶。6.4固態(tài)儲(chǔ)氫材料應(yīng)具有產(chǎn)品使用說(shuō)明書，使用說(shuō)明書中應(yīng)明確產(chǎn)品的主要功能、材料活化方法、材料規(guī)定工況、材料特征吸放氫P-C-T曲線、貯存條件、使用方法、注意事項(xiàng)等。產(chǎn)品使用說(shuō)明書應(yīng)隨固態(tài)儲(chǔ)氫材料一同交付用戶。多孔塊體固態(tài)儲(chǔ)氫材料還需注明塊體材料的平均尺寸和平均質(zhì)量。6.5固態(tài)儲(chǔ)氫材料運(yùn)輸、貯存時(shí)應(yīng)嚴(yán)防受潮，避免磨擦，遠(yuǎn)離火源，輕拿輕放。不得將粉狀固態(tài)儲(chǔ)氫材料暴露在空氣中，以防氧化、燃燒。如遇著火，應(yīng)采用干砂或防火布覆蓋滅火，金屬材料宜用D類滅火器滅火。6.6固態(tài)儲(chǔ)氫材料裝填使用前，應(yīng)觀察包裝桶（箱、袋）外表有無(wú)破損情況，密封包裝破損的固態(tài)儲(chǔ)氫材料不得使用。固態(tài)儲(chǔ)氫材料通用技術(shù)要求表A.1固態(tài)儲(chǔ)氫材料技術(shù)要求儲(chǔ)氫材料類型質(zhì)量?jī)?chǔ)氫容量(wt%)可逆質(zhì)量?jī)?chǔ)氫容量(wt%)有效循環(huán)次數(shù)本征體積儲(chǔ)氫密度(g/L)稀土系2000鈦系45鋯系45釩系3.0800鎂系4.5~7.04.045吸附類—復(fù)雜氫化物類8.07.0500常見固態(tài)儲(chǔ)氫材料P-C-T曲線試驗(yàn)參數(shù)表B.1常見固態(tài)儲(chǔ)氫材料P-C-T曲線試驗(yàn)參數(shù)固態(tài)儲(chǔ)氫材料吸氫測(cè)試溫度放氫測(cè)試溫度(℃)最大測(cè)試壓力（MPa）稀土系儲(chǔ)氫材料25±