ГОСТ Р 55466-2013 Топливо водородное. Технические условия на продукт. Часть 2. Применение водорода для топливных элементов с протонообменной мембраной дорожных транспортных средств

ГОСТ Р 55466-2013/ISO/TS 14687-2:2008

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Топливо водородное. Технические условия на продукт

Часть 2

ПРИМЕНЕНИЕ ВОДОРОДА ДЛЯ ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ С ПРОТОНООБМЕННОЙ МЕМБРАНОЙ ДОРОЖНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

Hydrogen fuel. Product specification. Part 2. Application of hydrogen for proton exchange membrane fuel cell of road vehicles

ОКС 71.100.20

Дата введения 2014-01-01

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Некоммерческим партнерством "Национальная ассоциация водородной энергетики (НП НАВЭ) на основе собственного перевода на русский язык международного документа, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК "Водородные технологии"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 24 июня 2013 г. N 185-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному документу ISO/TS 14687-2:2008* "Топливо водородное. Технические условия на продукт. Часть 2. Применение для топливных элементов с протонообменной мембраной (РЕМ) дорожных транспортных средств" (ISO/TS 14687-2:2008 "Hydrogen fuel - Product specification - Part 2: Proton exchange membrane (РЕМ) fuel cell applications for road vehicles", IDT).

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - .

Наименование настоящего стандарта изменено по отношению к наименованию указанного документа для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты, сведения о которых приводятся в дополнительном приложении ДА

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Апрель 2019 г.

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет ()

Введение

Настоящий стандарт содержит требования к топливу для транспортных средств на топливных элементах (ТСТЭ), в которых используется протонообменная мембрана (ПОМ). В настоящее время ТСТЭ эксплуатируются в ходе демонстрационных испытаний. Настоящий стандарт является нормативным документом, предназначенным для объединения требований к водородному топливу, предъявляемых производителями ТСТЭ и водородного топлива. В процессе такой эксплуатации требования к качеству водорода, используемого для ТСТЭ, могут уточняться. Введение контроля качества водорода необходимо для того, чтобы исключить негативное воздействие на работу системы топливного элемента и/или бортовой системы хранения водорода вредных примесей, которые могут появляться в топливе в процессе его производства и хранения. Настоящий стандарт определяет нормативные требования к двум типам водородного топлива: "тип I сорт D" и "тип II сорт D". Эти сорта предназначены для ТСТЭ с ПОМ на стадиях, предшествующих коммерческому использованию. Они могут использоваться в процессе демонстрационных эксплуатационных испытаний в ограниченном масштабе. Цель настоящего стандарта - способствовать осуществлению быстрой и эффективной разработки дорожных транспортных средств, а также инфраструктуры водородного топлива. Требования к качеству водорода на заправочной станции или в ином месте должны определяться на основе письменного соглашения между поставщиком и потребителем. Учитывая, что национальные и международные стандарты нормируют сорта водородного топлива более низкого качества, а также, что национальный стандарт по водородным заправочным станциям находится в стадии разработки, важно применять предупредительные меры, чтобы избежать загрязнения этих видов топлива.

Так как разработки ТСТЭ и сопутствующих водородных технологий развиваются быстрыми темпами, настоящий стандарт нуждается в регулярном пересмотре технических требований по мере совершенствования таких технологий. Технологические новинки на регулярной основе отслеживаются Техническим комитетом ISO/TC 197 "Водородные технологии" и одноименным российским Техническим комитетом по стандартизации ТК 29, действующим в рамках национальной системы стандартизации. Настоящий стандарт направлен на развитие как технологий изготовления дорожных транспортных средств, так и сопутствующей инфраструктуры.

Дальнейшее совершенствование требований к водородному топливу будет осуществляться в соответствии с достижениями в области НИОКР по следующим направлениям развития:

- совершенствование катализаторов РЕМ, связанное со снижением требований топливного элемента к наличию в водородном топливе примесей;

- изучение механизма воздействия примесей на компоненты топливной системы в целом;

- создание методик обнаружения и измерения наличия примесей в водородном топливе в лабораторных, производственных и эксплуатационных условиях, том числе на водородных заправочных станциях;

- совершенствование технологий бортового хранения водорода;

- использование результатов демонстрационных эксплуатационных испытаний ТСТЭ.

Национальный стандарт ГОСТ Р ИСО 14687-2-2012 идентичен международному стандарту ISO/TS 14687-2:2008, который был разработан Техническим комитетом ISO/ТС 197 "Водородные технологии" и является составной частью стандарта с общим названием "Водородное топливо. Технические условия на продукт", состоящего из двух частей:

- ГОСТ Р ИСО 14687-1-2012 Топливо водородное. Технические условия на продукт. Часть 1. Все случаи применения, кроме использования для топливных элементов дорожных транспортных средств с протонообменной мембраной

- ГОСТ Р ИСО 14687-2-2012 Топливо водородное. Технические условия на продукт. Часть 2. Использование для топливных элементов дорожных транспортных средств с протонообменной мембраной.

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает требования к качеству водородного топлива, предназначенного для использования в дорожных транспортных средствах с топливными элементами (ТСТЭ) на базе протоннообменных мембран (РЕМ)

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использована нормативная ссылка на следующий стандарт:

ISO 14687-1, Hydrogen fuel - Product specification - Part 1: All applications except proton exchange membrane (РЕМ) fuel cell for road vehicles (Топливо водородное. Технические условия на продукт. Часть 1. Все случаи применения, кроме случая применения топливного элемента с протонной обменной мембраной (РЕМ) для дорожных транспортных средств)

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями.

3.1 ингредиент (constituent): Компонент (или соединение), имеющийся (имеющееся) в составе водородного топлива.

3.2 неводородные ингредиенты (non-hydrogen constituent): Присутствующие в водородном топливе компоненты (или соединения), не содержащие водород в свободном (несвязанном) состоянии.

3.3 примеси (contaminant): Вещества, содержащиеся в водородном топливе (такие как сера), уровень концентрации которых при достижении или превышении установленного значения может привести к отравлению катализаторов и наличие которых также может негативно воздействовать на конструктивные части системы топливных элементов или системы хранения водорода.

Примечание - Негативное воздействие может быть обратимым или необратимым.

3.4 частицы (particulate): Твердые или аэрозольные частицы, в том числе масляный туман, соединения калия и натрия, которые могут попадать в водородное топливо в процессе доставки, хранения или заправки

3.5 система топливных элементов (fuel cell system): Система, которая включает: батарею топливных элементов, подсистемы подготовки воздуха, подготовки топлива, регулирования температуры, регулирования подачи воды и их блоки управления.

3.6 индекс водородного топлива (hydrogen fuel index): Мера качества водородного топлива, отражающая наличие в водородном топливе примесей.

3.7 необратимое воздействие (irreversible effect): Воздействие, выражающееся в ухудшении рабочих характеристик энергетической установки на топливных элементах, которые не могут быть восстановлены за счет изменений рабочих режимов ТЭ и/или состава газа.

3.8 обратимое воздействие (reversible effect): Воздействие, выражающееся во временном ухудшении рабочих характеристик энергетической установки на топливных элементах, которые могут быть восстановлены изменением рабочих режимов ТЭ и/или состава газа.

4 Требования

4.1 Классификация

Водородное топливо для применения в ТСТЭ на базе ПОМ классифицируется по следующим типам и сортам:

- тип I (сорт D): газообразный водород

- тип II (сорт D): жидкий водород

4.2 Виды применения

По видам применения указанные сорта водородного топлива применяются следующим образом:

Тип I (сорт D) - газообразное водородное топливо для ТСТЭ с ПОМ;

Тип II (сорт D) - жидкое водородное топливо для ТСТЭ с ПОМ.

Примечания

1 Тип I (сорта A, B и C), тип II (сорт C) и тип III, которые пригодны для других видов применения, кроме ТСТЭ с ПОМ, описаны в ИСО 14687-1.

2 Сортов A и B для типа II не существует.

4.3 Характеристики топлива

Характеристики топлива приведены в таблице 1. Они определяют требования к упомянутым выше сортам водородного топлива.

Таблица 1 - Критерии оценки качества водородного топлива, включающие значения предельных характеристик

________________

* Текст документа соответствует оригиналу. - .

5 Подтверждение качества

5.1 Проверка качества водородного топлива

5.1.1 Общие требования

Требования к топливам и методам проверки их качества должны определяться, исходя из условий заправки ТСТЭ на заправочной станции или в ином месте, на основании письменного соглашения между поставщиком и потребителем.

5.1.2 Методы проверки

Требования к качеству топлива и методам проверки должны устанавливаться путем соглашения между поставщиком и потребителем.

5.1.3 Результаты отчета

Установленные значения, нормы и сведения об используемых в ходе проверки качества приборах должны отражаться в отчете вместе с результатами каждого испытания. Значения должны быть ниже порогового предела для каждой составляющей.

Характеристики водородного топлива должны соответствовать требованиям, установленным в таблице 1. В некоторых случаях в отчете о результатах проверки качества водородного топлива может отражаться наличие примесей, оказывающих вредное влияние на работоспособность топливных элементов, но не указанных в таблице 1.

Примечание - В приложении A представлено описание влияния химических неводородных ингредиентов (не содержащих водород в несвязанном состоянии) на работоспособность топливных элементов, обуславливающее включение их в таблицу 1.

5.2 Критерии оценки качества топлива

Требования к приемочным испытаниям партий должны определяться путем соглашения между поставщиком и потребителем.

Приложение A
(справочное)

Описание влияния химических неводородных ингредиентов (не содержащих водород в несвязанном состоянии) на работоспособность топливных элементов

A.1 Содержание воды

Вода () обычно не оказывает влияния на работоспособность топливного элемента, однако она участвует в механизме транспортирования таких растворимых в воде элементов как K и Na, присутствующих в виде аэрозолей. Рекомендуется, чтобы концентрация K и Na не превышала 0,05 мкмоль/моль. Кроме того, она может быть не желательна для бортовых систем питания транспортных средств. При установленной максимальной допустимой концентрации вода будет оставаться в парообразном состоянии в процессе всего рабочего цикла эксплуатации топливных элементов.

A.2 Общее содержание углеводородов

Углеводородные соединения в зависимости от физико-химических свойств оказывают различное влияние на работу топливных элементов. Ароматические углеводороды обычно на поверхности катализатора адсорбируются сильнее, чем парафиновые соединения, тем самым ухудшая их работоспособность. Метан () по отношению к топливным элементам считается инертным газом. Однако его наличие в водородном топливе приводит к снижению концентрации водорода и эффективности работы системы.

A.3 Содержание кислорода

Кислород () в малых концентрациях считается инертным ингредиентом, так как он не оказывает негативного воздействия на работоспособность системы топливных элементов; тем не менее, он может при превышении допустимых концентраций представлять проблему для бортовых систем хранения в дорожных транспортных средствах.

A.4 Содержание гелия, азота и аргона

Такие составляющие, как гелий (Не), азот () и аргон (Ar), являются инертными и обычно не реагируют с материалами компонентов систем на топливных элементах. Однако они разбавляют газообразный водород и негативно влияют на эффективность работы систем топливных элементов в целом.

A.5 Содержание двуокиси углерода

Двуокись углерода () не оказывает существенного влияния на работоспособность топливных элементов. Однако она может оказывать негативное воздействие на бортовые системы хранения водорода, в случае, если в них используются металлогидридные соединения.

A.6 Содержание окиси углерода

Окись углерода (CO) является сильным загрязнителем катализаторов топливных элементов. Однако эта реакция считается обратимой.

A.7 Общее содержание соединений серы

Соединения, содержащие серу, считаются сильными загрязнителями, вызывающими необратимое ухудшение рабочих характеристик топливного элемента. Минимальные значения содержания соединений серы необходимо контролировать особенно тщательно в ходе проверки качества водородного топлива получаемого на основе конверсии природного газа. К таким соединениям относятся: сероводород (), карбонилсульфид (COS), дисульфид углерода (), метил-меркаптан (). При этом рекомендуется отслеживать также общее содержание соединений серы.

A.8 Содержания формальдегида и муравьиной кислоты

Формальдегид (HCHO) и муравьиная кислота (HCOOH) оказывают на работу топливного элемента воздействие, аналогичное загрязнению катализаторов окисью углерода (CO). Они также считаются обратимыми загрязнителями. Однако, из-за более медленной кинетики восстановления ингредиенты HCHO и HCOOH оказывают на работу топливного элемента более жесткое воздействие, чем CO.

A.9 Содержание аммиака

Аммиак () вызывает необратимое ухудшение рабочих характеристик топливного элемента из-за загрязнения протонообменной мембраны/ионосодержащего полимера и реагирования с протонами в мембране/ионосодержащем полимере с образованием ионов NH. Установленная настоящим стандартом пороговая величина основывается на имеющихся апробированных методиках. При наличии уточненных исследований влияния на работоспособность систем топливных элементов, указанные требования по содержанию этого ингредиента могут быть пересмотрены.

A.10 Содержание галогенированных соединений

Галогенированные соединения вызывают необратимое ухудшение рабочих характеристик компонентов систем топливных элементов. Существует ряд производственных процессов с применением щелочного хлора и хладагентов, которые участвуют в технологическом цикле использования водородного топлива и которые могут быть источником загрязнения.

A.11 Частицы

Максимальный размер частиц должен нормироваться на том основании, что они представляют опасность для уплотнительных соединений в резервуарах. Максимальная концентрация частиц устанавливается из условия обеспечения работоспособности фильтров и/или отсутствия воздействия на работу клапанов в топливной системе. Ионы калия и натрия, присутствующие в аэрозолях, вызывают необратимое ухудшение рабочих характеристик, загрязняя протонообменную мембрану/ионосодержащий полимер.

Приложение ДА
(справочное)

Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов национальным стандартам

Таблица ДА.1

Библиография

Электронный текст документа

и сверен по:

, 2019