车用燃料氢气中杂质组分分析方法标准化现状与探讨——以质子交换膜燃料电池汽车为例

作为氢燃料电池的能量来源,氢气的纯度及杂质含量都极大地影响着电池的寿命、效率和安全等性能,准确测定燃料氢气的纯度和杂质含量是极其重要的。为此,阐述了现行质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气产品标准所涉及的水分、总烃、氧、氦、氮、氩、一氧化碳、二氧化碳、总硫、甲醛、甲酸、氨、总卤化物和颗粒物等14类杂质组成的各种分析方法的原理、适应性、方法优缺点和研究进展,并进行了比较分析。研究结果表明:(1)直接采用露点法、电子法、石英晶体振荡法和光腔衰荡光谱法等现行国家标准方法测量水分;(2)采用配备热导检测器、火焰离子化检测器和甲烷转化炉组合的气相色谱仪,并设计多阀多柱流程可以实现一台气相色谱仪测量总烃及无机杂质组分;(3)采用低温富集技术与带硫化学发光检测器的气相色谱仪联用的方法进行氢气中总硫的准确测量;(4)采用预富集技术和傅里叶变换红外光谱仪或者气相色谱—质谱仪器联用的方式测量甲醛和甲酸组分;(5)采用傅里叶变换红外光谱、光腔衰荡光谱等原理的分析仪器测量氨;(6)现有国家标准方法还无法满足总卤化物参数的检测要求,亟需开展方法研究,实现在一套分析仪器上完成有机和无机卤化物的全卤素分析;(7)采用装...     

燃料电池车用氢气中氯化氢测量不确定度评估

按照GB/T 37244—2018《质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气》附录A中氢气中总卤化物含量的测定方法,采用离子色谱法对燃料电池汽车用氢气样品中的氯化氢含量进行测试,并对测试过程中的不确定度进行评估。结果表明,标准曲线建立、样品吸收过程和重复性测试的标准不确定度分量分别为0.033 1,0.016 1和0.001 1,不确定度的主要来源为标准曲线拟合,该过程引入的不确定度占约50%。取置信概率为95%,包含因子k=2,通过对标准溶液进行两次平行测定重新拟合标准曲线,将结果不确定度由0.24μmol/mol降低至0.18μmol/mol,氯化氢的摩尔分数最终测定结果为(3.25±0.18)μmol/mol。因此,在检测中,可以通过多次平行测定标准溶液等方式降低测试结果的不确定度,提高检测结果的准确性。     

离子色谱法测定氢燃料电池汽车用氢气中卤化物北大核心CSCD

目的为提升氢燃料电池汽车(FCV)用氢气质量,解决氢气中痕量卤化物杂质难以准确定量的技术问题。方法以“碱液+还原剂”作为吸收液,建立了离子色谱法测定FCV用氢气中卤化物的分析方法。当有氯气杂质存在时,单独的水或碱液作为吸收液均无法实现氯气的完全吸收。还原剂硫代硫酸根在碱性条件下可以将次氯酸根全部还原成氯离子,提高氯气的吸收效率。结果以“NaOH+S_(2)O_(3)^(2-)”作为吸收液,氯气的吸收效率可达91.0%,氯化物混合物的吸收效率均为92.6%~115.9%。低含量的氯化氢和氯气样品的吸收效率在80.0%以上,两次平行试验测定值的相对偏差均小于10%。氯化氢和氯气检出限分别为0.014μmol/mol和0.007μmol/mol。结论该方法可以满足FCV用氢气中卤化物的检测要求,所采集的4种不同来源的FCV用氢气中卤化物杂质均低于GB/T 37244—2018《质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气》的限值。     

基于质子交换膜燃料电池车用氢气产品质量标准GB/T 37244的探讨

目的质子交换膜燃料电池车用氢燃料是连通氢能产业上游制氢环节和下游应用场景的核心介质,针对现行产品标准GB/T 37244-2018《质子交换膜燃料电池汽车用燃料 氢气》中涉及的杂质含量限值和分析方法,对其进行研究探讨。 方法梳理国内氢燃料产品质量标准的演进历程,对比国外相关的氢气产品指标及分析方法标准,调研国内氢源现状衍生的杂质组分情况和实际分析需求现状。 结果氢燃料中关键杂质以及其他杂质的组成要求应根据实际研究结果完善限值指标。建议针对氢燃料来源多样导致引入杂质组分的不同,采用关键组分核查与型式检验、出厂检验相结合的检测方式。 结论在满足国内氢燃料质量要求和国际标准ISO 14687:2019《Hydrogen fuel quality-Product specification》的前提下修订现行的产品质量标准,完善健全氢燃料质量分析方法标准体系和溯源链条,以保证分析的准确性和提高分析效率。      

氢燃料电池用氢气中14种痕量杂质分析技术综述

氢燃料电池用氢气纯度、所含杂质的种类及含量对氢燃料电池的放电性能和寿命具有重要影响。详细阐述氢燃料电池用氢气中总硫、氨、总卤化物、甲醛、甲酸、一氧化碳、二氧化碳、总烃、氧、氮、氦、氩、水、颗粒物14种痕量杂质对燃料电池性能影响,以及离线和在线分析技术的现状、研究进展,配备硫化学发光等检测器的气相色谱技术和傅里叶变换红外光谱技术在多项杂质检测方面的应用,最后对分析技术的发展进行了展望。     

每一升氢气都让你倾心——专访中国石化石油化工科学研究院首席专家、教授级高级工程师徐广通

正中国石化制定国内首套氢源品质分析技术和检测体系。近日,来自中国石化石油化工科学研究院(简称石科院)的一条消息再次点亮了氢能源汽车发展的预期。由石科院承担的"质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气质量检测项目"获得国家认监委资质认定(CMA),标志着该院可检测燃料电池车用氢气品质,并向社会出具具有法律效力的分析报告。中国石化由此成为国内首家且目前是唯一获得CMA资质的单位。     

燃料电池车用氢气纯化及供应技术工业应用总结

燃料电池车用氢气纯化及供应技术是一种将炼化氢源通过模块化组合提纯工艺生产满足GB/T 37244—2018《质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气》要求的氢气，并形成配套供氢母站设施的技术。主要介绍了燃料电池车用氢气纯化及供应技术的基本原理、工艺特点、主要设备特点及工业应用情况。该技术开发了多种吸附剂以及快周期变压吸附氢气纯化工艺，占地面积小，投资低，供氢母站流程设计灵活，氢气产品纯度达到99.999%,杂质含量满足GB/T 37244—2018的要求，吸附周期在3～10 min且可连续调节，20 MPa燃料电池车用氢气生产成本低于20元/kg,有利于推动车用燃料氢气的市场应用和加氢站建设。     

氢能:下一个风口

正我国氢能行业正向标准化和产业化方向发展,石油公司具有资源优势,但加氢站并非是最佳模式。2017年12月,由中国绿色设计与制造产业创新联盟倡议发起的"中国氢能产业联盟"正式成立,中国节能协会、中国能源研究会、神华、国家电投等18家机构、高校和企业成为首批响应的成员;同时还以该联盟的名义发布了旨在规范燃料电池汽车用氢气品质、测试方法与性能的《质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气》标     

直接甲醇燃料电池用质子交换膜研究进展

对直接甲醇燃料电池用质子交换膜的研究现状进行了概述.详细介绍了全氟磺酸型Nafion膜的结构、特性,讨论了为解决Nafion膜的 透醇问题所作的改进.综述了非氟化的质子交换膜、掺杂及共混的质子交换膜的研究进展. 简要介绍了膜的制备及测试方法.     

国家石油产品质量监督检验中心获CMA扩项资质认定

正近日,挂靠在中国石化石油化工科学研究院(简称石科院)的国家石油产品质量监督检验中心获中国国家认证认可监督管理委员会(CNCA)批准,取得计量认证(CMA)扩项资质认定。本次CMA新增扩项主要涵盖土壤、水及氢源方面的认定资格。扩项后,检验方法达200余项,成为具备理化分析、台架试验、土壤和水及氢源检测等能力于一体的综合检测平台。其中,氢源检测包括可在实验室完成的质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气质量控制的全部分析项目,标志着中国石油化工     

燃料电池汽车供氢新技术——硼氢化钠水解制氢

常温下硼氢化钠可以稳定储存在碱溶液中,当与合适的催化剂接触时每摩尔硼氢化钠水解释放出4摩尔氢气。利用这一性质,硼氢化钠可以作为质子交换膜燃料电池的氢源。本文介绍了这种制氢技术的原理和特点,及其在燃料电池汽车上的应用和研究进展。     

利用氨作为燃料电池氢载体的研究进展

<正>要想用氨作为氢气载体,必须开发出一种分离技术,能从氨的分解中可靠地回收氢气,并使氢气的纯度满足质子交换膜(PEM)燃料电池的要求。日本Hiroshima大学Yo-shitaugu Kojima领导的一个团队,与Taiyo Nippon Sanso公司、丰田汽车公司和Showa Denko K K 合作,在氨分解制氢方面取得了进展。在一项名为"能源载体"的跨部门战略创新项目的支持下,研究人员开发出了分解氨并回收高纯氢气所需的技术。用一     

质子交换膜燃料电池用氢气的质量控制

简要介绍了化石燃料制氢、工业副产氢、电解水制氢以及光解水和生物质等新型制氢的方法,叙述了冷凝-低温吸附、低温吸收-吸附、变压吸附、钯膜扩散、金属氢化物分离五种氢气提纯方法,对质子交换膜燃料电池用氢气所依据的相关标准进行了比较分析,指出了氢气中总硫、一氧化碳、甲醛与甲酸、总卤化物、氨气、二氧化碳、水、总烃、氧气、颗粒物、...     

瑞典开发第二代车用和固定式燃料电池

<正>沃尔沃集团投资的瑞典燃料电池技术开发商PowerCell处在其第二代燃料电池堆平台——S2开发的最后阶段。S2的功率范围更大,可达25kW,对CO和重整生成气的耐受性与目前的S1平台相同。新的燃料电池将具有良好的稳定性、紧凑性和坚固性,为汽车和固定式应用设计。在S2中使用汽车应用选择的质子交换膜(PEM)技术。质子交换膜的特性是可在几秒钟内完成满功率输出,并且具有频繁启动和停止的功能,这意味着电池存储器要     

预浓缩与GC-SCD/MS联用测定燃料电池车用氢气中超痕量多形态硫化物和甲醛

为更准确高效地实现氢气中多种超痕量杂质的测定,将预浓缩技术、气相色谱(GC)搭载硫化学发光检测器(SCD)和质谱仪(MS)集成联用,同时测定氢燃料中的超痕量形态硫和甲醛。采用特制冷阱预浓缩捕集并排空样品基体,单毛细柱分离后经微流切割分流,实现了一次进样,分别在SCD和MS上同时测定氢气中的超痕量形态硫和甲醛。参照ISO 21087—2019的规范完成方法验证。结果表明：进样500 mL时,硫化氢和甲醛的检出限分别低达0.011 nmol/mol和0.208 nmol/mol,均优于目前已报道的灵敏度水平。各化合物线性关系良好,相关系数r²均达0.995以上;重复精密度为1.60%~8.24%,加标回收率为92.96%~103.40%。该方法灵敏度及准确度高,集成高效,对中国燃料电池车用氢气质量标准体系的建立和优化具有重要的理论和现实意义。     

分布式制氢技术进展及成本分析

当前,中国交通能源用氢气主要采用20 MPa长管拖车运输,运输效率低且成本较高,一定程度上限制了氢能的大规模应用。分布式制氢由于无氢气长距离运输困扰而受到人们越来越多重视。介绍了分布式甲醇制氢、天然气制氢、碱性电解水制氢、质子交换膜(PEM)电解水制氢以及氨分解制氢的技术进展并分析了制氢成本。分布式甲醇和天然气重整制氢技术较为成熟,原料价格对制氢成本影响较大;两种分布式电解水制氢方式均实现商业化应用,电价是影响制氢成本的重要因素,此外PEM电解水制氢设备初始投资较高,进一步增加了制氢成本;对于分布式氨分解制氢,商用技术有进一步提高,当前阶段经济竞争力低于甲醇制氢,但在碳中和背景下具有一定应用潜力。     

一种测定重整氢气中微量氯化氢含量的方法

建立了一种测定氢气中微量氯化氢(HCl)含量的分析方法。以弱碱性溶液(稀碳酸钠和碳酸氢钠混合液)作吸收液,并控制其中的OH-总数为0.33μmol,在0.5~0.8 L/min的采样速度,适宜的采样体积和采样时间下吸收富集氢气中微量的HCl,用阴离子色谱分离法测定吸收液中的Cl-含量。结果表明,该方法可用于检测HCl含量小于0.1μL/L的氢气,其标准曲线的线性相关系数为0.999 6。     

气相色谱法测定叔丁胺及有机杂质含量

建立气相色谱法测定叔丁胺及有机杂质含量的方法。用毛细管色谱柱进行分离,用氢火焰离子化检测器检测[1],校正面积归一化法定量计算。结果表明:本方法灵敏度高,分析结果准确可靠,且分析时间较短,适合对异丁烯氨化法、甲基叔丁基醚—氢氰酸法制得的叔丁胺及其中杂质含量的测定。     

用气相色谱法测定聚合级丙烯中的烃类杂质

建立了用HP—PLOTAl2 O3“S”柱气相色谱法来分析丙烯中杂质的检测方法。在选定的色谱条件下能很好地分离丙烯中的烃类杂质 ,外标法定量与填充柱比较 ,具有分析时间短、灵敏度高和准确度高等特点 ,适用于聚合级丙烯中烃类杂质的测定     

工业用乙酸乙烯酯纯度及其有机杂质的气相色谱检测方法研究

研究了乙酸乙烯酯中14种有机杂质在HP-1和CP-SIL 5CB两种非极性色谱柱上的分离,采用校正面积归一化法定量,建立了测定工业用乙酸乙烯酯纯度及其有机杂质含量的气相色谱分析法。该方法可用于检测乙炔法和乙烯法两种不同工艺路线制备的乙酸乙烯酯产品纯度及有机杂质的含量。实验结果表明,方法重复性好且准确性高,5次重复测定相对标准偏差小于3.3%,组分回收率在93.3%～119.9%之间;方法检测灵敏度高,含氧有机杂质的检测限可达0.5～4.7 mg/kg,苯系物检测限可达0.2～0.7 mg/kg。为修订现行标准SH/T 1628.2—1996提供了基础,对乙酸乙烯酯的生产控制、产品检测和下游应用都具有重要意义。