團體標準

燃料電池高壓氫氣及相關原料氣

標準采樣規(guī)程

編制說明

一、工作概況

1.1.前言

隨著全球工業(yè)化進程不斷加快，一次化石能源燃料消耗量日益增加，對環(huán)境造成的污染

亦越來越嚴重，因此迫切需要尋找一種作為替代品的清潔燃料。氫能作為一種高效、清潔、

低碳環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的二次能源，被視為最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉础６鴼淠茉谛履茉磩恿?/p>

汽車的必然方向，是替代石油燃料發(fā)動機的理想解決方案之一。氫燃料電池用氫除在純度上

提出更高的要求外更重要的是氫氣中痕量雜質(zhì)的控制，否則將嚴重影響電池的運行效率和壽

命。氫源主要來源于傳統(tǒng)的天然氣重整制氫、催化重整副產(chǎn)氫及煤制氫等工藝，化石燃料在

產(chǎn)氫的過程中不可避免帶有一氧化碳、二氧化碳、氨、烴類、硫化物、甲醛、甲酸、惰性氣

體等雜質(zhì)，這些微量雜質(zhì)是影響燃料電池耐久性的主要因素之一，不同氫源中中雜質(zhì)的賦存

狀態(tài)也不盡相同。

在國家政策支持下，加氫站的建設也如火如荼的開展，2022年北京冬奧會氫燃料電池

汽車將作為賽事期間人員出行服務保障用車投入使用，需要對氫燃料電池汽車的正常運行提

供保障。這就對氫氣品質(zhì)分析及準確可靠采樣提出了更高要求。加氫站的氫燃料除生產(chǎn)過程

中引入的雜質(zhì)，還可能在氫燃料運輸、壓縮、存儲過程中引入新的雜質(zhì)，而加氫站的氫氣品

質(zhì)直接影響燃料電池汽車的使用壽命與安全，燃料品質(zhì)的檢測是建立在正確采集樣品的基礎

上，因此可為國內(nèi)氫源質(zhì)量檢測標準體系的進一步完善提供支撐和服務，如何取得加氫站內(nèi)

高壓氫氣的代表性樣品同時保證采樣過程安全可控也是目前面臨的一大難題。因此，石科院

氫源分析團隊利用自身分析技術特長，借鑒引用ASDMD7606方法，建立了燃料電池高壓氫

氣及相關原料氣標準采樣規(guī)程。

1.2.標準的作用

本標準旨在規(guī)范燃料電池高壓氫氣及相關原料氣采樣設備的設計與采樣步驟。主要針對

加氫站高壓氣源，建立集安全性可靠性于一體的采樣規(guī)程，為后續(xù)氫氣品質(zhì)檢測提供可靠樣

品。本標準也對采樣設備進行了一系列規(guī)定以滿足燃料電池用氫氣中痕量雜質(zhì)的準確檢測。

1.3.任務來源

為響應八部委號召，推動企業(yè)標準自我聲明公開和企業(yè)標準“領跑者”制度落地，根據(jù)

中國節(jié)能協(xié)會氫能專業(yè)委員會的要求，由中國石化石油化工科學研究院負責牽頭制定《燃料

電池高壓氫氣及相關原料氣標準采樣規(guī)程》團體標準，以滿足燃料電池用氫氣質(zhì)量保證的需

要。

1.4.標準制定過程

本標準的主要起草單位為中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院、國家能源集

團北京低碳清潔能源研究院、佛山綠色發(fā)展創(chuàng)新研究院、廣州能源檢測研究院、北京尤尼泰

科實驗設備有限公司、愛德曼氫能源裝備有限公司。

主要工作包括考查詢國內(nèi)外相關標準及文獻、組織專家論證、試驗驗證、編寫標準文本

及編制說明等。具體工作內(nèi)容、時間如下：

2020年底完成文獻調(diào)研工作，尤其對ASTM及ISO相關標準進行深入研究。

2021年5月，組織專家論證，確定標準制定技術路線、制定原則。

2021年6月，申請立項，完成草案。向?qū)W術專家組征求意見，根據(jù)反饋意見進行修改

完成標準文本和編制說明。

2021年11月，完成征求意見稿及編制說明編寫。

1.5.標準制定過程

本標準已形成征求意見稿，即將開展標準意見征集工作。

二、標準制定的依據(jù)與指導思想

為保障FCV用氫氣的質(zhì)量，國家在2018年制定了GB/T37244《質(zhì)子交換膜燃料電池

汽車用燃料氫氣》對FCV用氫氣中雜質(zhì)種類及限值提出了明確技術指標要求，其中多項雜質(zhì)

的限值極低，采用常規(guī)采樣步驟及常規(guī)采樣設備及完全無法滿足質(zhì)子交換膜燃料電池汽車用

燃料氫氣的采樣需求。另外，加氫站氫氣工作壓力處于超高壓力（70MPa或35MPa），與一

般工業(yè)氣體采樣所面臨的采樣風險大不相同，為取得加氫站內(nèi)高壓氫氣的代表性樣品同時保

證采樣過程安全可控，制定本標準。

本標準按照GB/T1.1-2020《標準化工作導則第一部分：標準的結構和編寫規(guī)則》的要

求和規(guī)定進行編寫。

本標準編制的指導思想為科學性、完整性、準確性和可操作性。既要滿足燃料電池用氫

氣中痕量雜質(zhì)的準確檢測，又要保證在加氫站或其他高壓氣源采樣過程的安全性與可操作性。

三、主要技術內(nèi)容介紹及分析

3.1采樣方式

目前加氫站氫氣采樣主要有以下幾種方式，并行采樣（圖1所示）、串行采樣（圖2所

示）以及無放空直接采樣（圖3所示）。

并行采樣的優(yōu)點是氫氣量消耗量較少，基本無放空氫氣所以安全隱患相對較小，缺點是

這采樣需與加氫操作同時進行缺乏靈活性，采樣鋼瓶需預先進行抽空，且采樣過程中樣品氣

沖洗量少，采樣器難以徹底清掃導致雜質(zhì)殘留。

無放空直接采樣的優(yōu)點是氫氣量消耗量較少，基本無放空氫氣所以安全隱患相對較小，

缺點是采樣鋼瓶需預先進行抽空，且采樣過程中樣品氣沖洗量少，采樣器難以徹底清掃導致

雜質(zhì)殘留。

串行采樣的優(yōu)點是采樣器易于清潔，采樣瓶可采用雙出口型，不需預先抽真空，大量氫

氣吹掃可以保證采樣的代表性及可靠性。缺點會產(chǎn)生一定量的放空氫氣，因放空氫氣一般在

距地面2.5米高度直接排放，需要加強安全管理。

三種采樣方式相比，串行采樣能得到更為有代表性及可靠性的樣品氣，因此選擇本標準

選取串行采樣方式。

圖1并行采樣示意圖

圖2串行采樣示意圖

圖3無放空直接采樣示意圖

3.2采樣容器處理工藝

燃料電池用氫氣指標對部分雜質(zhì)含量要求極低，同時這些雜質(zhì)又具有較強的吸附性，容

易被采樣容器、采樣管線吸附，造成采樣失真、分析結果出現(xiàn)偏差，對氫氣品質(zhì)管控造成不

良影響。

試驗選取不同材質(zhì)及處理工藝的采樣容器，通入相同濃度含硫化氫標氣后進行硫化氫含

量分析，結果如表1所示?？梢钥闯觯蓸悠坎馁|(zhì)對硫化氫含量影響很大，除采用硫鈍化處

理外，其他材質(zhì)均對硫化氫有較強吸附，一些鋼瓶內(nèi)部處理工藝（陽極氧化）甚至會加強對

硫化氫的吸附。因此采樣容器必須經(jīng)過硫鈍化處理，且氣體在采樣容器存儲5天時硫化物含

量至少為當天含量的80%，以保證采樣的可靠性。

表1不同材質(zhì)采樣設備對硫化氫吸附考察

采樣容器峰面積回收率

96.7

硫鈍化瓶-163010.75

94.4

硫鈍化瓶-261515.29

71.8

內(nèi)壁研磨鋼瓶46747.83

67.0

普通鋼瓶43664.17

53.5

內(nèi)壁研磨鋼瓶+陽極氧化處理34870.33

45.6

普通鋼瓶+陽極氧化處理29686.29

3.3采樣步驟

圖4氫氣品質(zhì)采樣器示意圖

根據(jù)串行采樣的方式設計了氫氣品質(zhì)采樣器（如圖4所示），采樣步驟主要參照ASTM

D7606，包括安全確認、清潔、采樣等步驟。

3.4預期達到的效果

本標準制定完成后，可填補國內(nèi)燃料電池高壓氫氣及相關原料氣采樣方面的空白，方法

的建立對于FCV用氫氣的生產(chǎn)和銷售企業(yè)及加氫站都會起到不可低估的保障作用，有著重大

的經(jīng)濟效益。

四、采用國際標準和國外先進標準情況，與國際、國外同類標準水平

的對比情況；

國內(nèi)氣體采樣規(guī)程主要有GB/T6681《氣體化工產(chǎn)品采樣通則》，GB/T3723《工業(yè)

用化學產(chǎn)品采樣通則》，以上兩個標準為氣體采樣通則，對于采樣過程可能引入的痕量無特

別處理且兩個標準都沒有針對高壓氣源采樣的規(guī)程，因此應用于加氫站氫氣的采集有諸多問

題。

ASTMD7606《StandardPracticeforSamplingofHighPressureHydrogenandRelated

FuelCellFeedGases》為針對加氫站采樣的標準，詳細地描述了采樣設備及步驟，對我國

建立燃料電池高壓氫氣及相關原料氣標準采樣規(guī)程有較大的指導作用。

五、與有關的現(xiàn)行法律、法規(guī)和強制性國家標準的關系

本標準與有關的現(xiàn)行法律、法規(guī)、政策和現(xiàn)行的相關標準無矛盾或沖突。

六、重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)

無。

七、國家標準作為強制性國家標準或推薦性國家標準的建議

本標準建議作為推薦性團體標準發(fā)布實施。

八、貫徹標準的要求和措施建議（包括組織措施、技術措施、過渡辦

法等內(nèi)容）

建議在本標準通過審定、批準發(fā)布之后，由相關部門組織進行宣貫，在行業(yè)內(nèi)進行推廣。

九、廢止現(xiàn)行標準的建議

無。

十、重要內(nèi)容的解釋和其它應予說明的事項

無。

團體標準

燃料電池高壓氫氣及相關原料氣

標準采樣規(guī)程

（征求意見稿）

編制說明

標準起草組

二〇二一年9月

團體標準

燃料電池高壓氫氣及相關原料氣

標準采樣規(guī)程

編制說明

一、工作概況

1.1.前言

隨著全球工業(yè)化進程不斷加快，一次化石能源燃料消耗量日益增加，對環(huán)境造成的污染

亦越來越嚴重，因此迫切需要尋找一種作為替代品的清潔燃料。氫能作為一種高效、清潔、

低碳環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的二次能源，被視為最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉础６鴼淠茉谛履茉磩恿?/p>

汽車的必然方向，是替代石油燃料發(fā)動機的理想解決方案之一。氫燃料電池用氫除在純度上

提出更高的要求外更重要的是氫氣中痕量雜質(zhì)的控制，否則將嚴重影響電池的運行效率和壽

命。氫源主要來源于傳統(tǒng)的天然氣重整制氫、催化重整副產(chǎn)氫及煤制氫等工藝，化石燃料在

產(chǎn)氫的過程中不可避免帶有一氧化碳、二氧化碳、氨、烴類、硫化物、甲醛、甲酸、惰性氣

體等雜質(zhì)，這些微量雜質(zhì)是影響燃料電池耐久性的主要因素之一，不同氫源中中雜質(zhì)的賦存

狀態(tài)也不盡相同。

在國家政策支持下，加氫站的建設也如火如荼的開展，2022年北京冬奧會氫燃料電池

汽車將作為賽事期間人員出行服務保障用車投入使用，需要對氫燃料電池汽車的正常運行提

供保障。這就對氫氣品質(zhì)分析及準確可靠采樣提出了更高要求。加氫站的氫燃料除生產(chǎn)過程

中引入的雜質(zhì)，還可能在氫燃料運輸、壓縮、存儲過程中引入新的雜質(zhì)，而加氫站的氫氣品

質(zhì)直接影響燃料電池汽車的使用壽命與安全，燃料品質(zhì)的檢測是建立在正確采集樣品的基礎

上，因此可為國內(nèi)氫源質(zhì)量檢測標準體系的進一步完善提供支撐和服務，如何取得加氫站內(nèi)

高壓氫氣的代表性樣品同時保證采樣過程安全可控也是目前面臨的一大難題。因此，石科院

氫源分析團隊利用自身分析技術特長，借鑒引用ASDMD7606方法，建立了燃料電池高壓氫

氣及相關原料氣標準采樣規(guī)程。

1.2.標準的作用

本標準旨在規(guī)范燃料電池高壓氫氣及相關原料氣采樣設備的設計與采樣步驟。主要針對

加氫站高壓氣源，建立集安全性可靠性于一體的采樣規(guī)程，為后續(xù)氫氣品質(zhì)檢測提供可靠樣

品。本標準也對采樣設備進行了一系列規(guī)定以滿足燃料電池用氫氣中痕量雜質(zhì)的準確檢測。

1.3.任務來源

為響應八部委號召，推動企業(yè)標準自我聲明公開和企業(yè)標準“領跑者”制度落地，根據(jù)

中國節(jié)能協(xié)會氫能專業(yè)委員會的要求，由中國石化石油化工科學研究院負責牽頭制定《燃料

電池高壓氫氣及相關原料氣標準采樣規(guī)程》團體標準，以滿足燃料電池用氫氣質(zhì)量保證的需

要。

1.4.標準制定過程

本標準的主要起草單位為中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院、國家能源集

團北京低碳清潔能源研究院、佛山綠色發(fā)展創(chuàng)新研究院、廣州能源檢測研究院、北京尤尼泰

科實驗設備有限公司、愛德曼氫能源裝備有限公司。

主要工作包括考查詢國內(nèi)外相關標準及文獻、組織專家論證、試驗驗證、編寫標準文本

及編制說明等。具體工作內(nèi)容、時間如下：

2020年底完成文獻調(diào)研工作，尤其對ASTM及ISO相關標準進行深入研究。

2021年5月，組織專家論證，確定標準制定技術路線、制定原則。

2021年6月，申請立項，完成草案。向?qū)W術專家組征求意見，根據(jù)反饋意見進行修改

完成標準文本和編制說明。

2021年11月，完成征求意見稿及編制說明編寫。

1.5.標準制定過程

本標準已形成征求意見稿，即將開展標準意見征集工作。

二、標準制定的依據(jù)與指導思想

為保障FCV用氫氣的質(zhì)量，國家在2018年制定了GB/T37244《質(zhì)子交換膜燃料電池

汽車用燃料氫氣》對FCV用氫氣中雜質(zhì)種類及限值提出了明確技術指標要求，其中多項雜質(zhì)

的限值極低，采用常規(guī)采樣步驟及常規(guī)采樣設備及完全無法滿足質(zhì)子交換膜燃料電池汽車用

燃料氫氣的采樣需求。另外，加氫站氫氣工作壓力處于超高壓力（70MPa或35MPa），與一

般工業(yè)氣體采樣所面臨