燃料电池高压氢气及相关原料气标准采样规程-编制说明

团体标准

燃料电池高压氢气及相关原料气

标准采样规程

编制说明

一、工作概况

1.1.前言

随着全球工业化进程不断加快，一次化石能源燃料消耗量日益增加，对环境造成的污染

亦越来越严重，因此迫切需要寻找一种作为替代品的清洁燃料。氢能作为一种高效、清洁、

低碳环保、可持续发展的二次能源，被视为最具发展潜力的清洁能源。而氢能在新能源动力

汽车的必然方向，是替代石油燃料发动机的理想解决方案之一。氢燃料电池用氢除在纯度上

提出更高的要求外更重要的是氢气中痕量杂质的控制，否则将严重影响电池的运行效率和寿

命。氢源主要来源于传统的天然气重整制氢、催化重整副产氢及煤制氢等工艺，化石燃料在

产氢的过程中不可避免带有一氧化碳、二氧化碳、氨、烃类、硫化物、甲醛、甲酸、惰性气

体等杂质，这些微量杂质是影响燃料电池耐久性的主要因素之一，不同氢源中中杂质的赋存

状态也不尽相同。

在国家政策支持下，加氢站的建设也如火如荼的开展，2022年北京冬奥会氢燃料电池

汽车将作为赛事期间人员出行服务保障用车投入使用，需要对氢燃料电池汽车的正常运行提

供保障。这就对氢气品质分析及准确可靠采样提出了更高要求。加氢站的氢燃料除生产过程

中引入的杂质，还可能在氢燃料运输、压缩、存储过程中引入新的杂质，而加氢站的氢气品

质直接影响燃料电池汽车的使用寿命与安全，燃料品质的检测是建立在正确采集样品的基础

上，因此可为国内氢源质量检测标准体系的进一步完善提供支撑和服务，如何取得加氢站内

高压氢气的代表性样品同时保证采样过程安全可控也是目前面临的一大难题。因此，石科院

氢源分析团队利用自身分析技术特长，借鉴引用ASDMD7606方法，建立了燃料电池高压氢

气及相关原料气标准采样规程。

1.2.标准的作用

本标准旨在规范燃料电池高压氢气及相关原料气采样设备的设计与采样步骤。主要针对

加氢站高压气源，建立集安全性可靠性于一体的采样规程，为后续氢气品质检测提供可靠样

品。本标准也对采样设备进行了一系列规定以满足燃料电池用氢气中痕量杂质的准确检测。

1.3.任务来源

为响应八部委号召，推动企业标准自我声明公开和企业标准“领跑者”制度落地，根据

中国节能协会氢能专业委员会的要求，由中国石化石油化工科学研究院负责牵头制定《燃料

电池高压氢气及相关原料气标准采样规程》团体标准，以满足燃料电池用氢气质量保证的需

要。

1.4.标准制定过程

本标准的主要起草单位为中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院、国家能源集

团北京低碳清洁能源研究院、佛山绿色发展创新研究院、广州能源检测研究院、北京尤尼泰

科实验设备有限公司、爱德曼氢能源装备有限公司。

主要工作包括考查询国内外相关标准及文献、组织专家论证、试验验证、编写标准文本

及编制说明等。具体工作内容、时间如下：

2020年底完成文献调研工作，尤其对ASTM及ISO相关标准进行深入研究。

2021年5月，组织专家论证，确定标准制定技术路线、制定原则。

2021年6月，申请立项，完成草案。向学术专家组征求意见，根据反馈意见进行修改

完成标准文本和编制说明。

2021年11月，完成征求意见稿及编制说明编写。

1.5.标准制定过程

本标准已形成征求意见稿，即将开展标准意见征集工作。

二、标准制定的依据与指导思想

为保障FCV用氢气的质量，国家在2018年制定了GB/T37244《质子交换膜燃料电池

汽车用燃料氢气》对FCV用氢气中杂质种类及限值提出了明确技术指标要求，其中多项杂质

的限值极低，采用常规采样步骤及常规采样设备及完全无法满足质子交换膜燃料电池汽车用

燃料氢气的采样需求。另外，加氢站氢气工作压力处于超高压力（70MPa或35MPa），与一

般工业气体采样所面临的采样风险大不相同，为取得加氢站内高压氢气的代表性样品同时保

证采样过程安全可控，制定本标准。

本标准按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第一部分：标准的结构和编写规则》的要

求和规定进行编写。

本标准编制的指导思想为科学性、完整性、准确性和可操作性。既要满足燃料电池用氢

气中痕量杂质的准确检测，又要保证在加氢站或其他高压气源采样过程的安全性与可操作性。

三、主要技术内容介绍及分析

3.1采样方式

目前加氢站氢气采样主要有以下几种方式，并行采样（图1所示）、串行采样（图2所

示）以及无放空直接采样（图3所示）。

并行采样的优点是氢气量消耗量较少，基本无放空氢气所以安全隐患相对较小，缺点是

这采样需与加氢操作同时进行缺乏灵活性，采样钢瓶需预先进行抽空，且采样过程中样品气

冲洗量少，采样器难以彻底清扫导致杂质残留。

无放空直接采样的优点是氢气量消耗量较少，基本无放空氢气所以安全隐患相对较小，

缺点是采样钢瓶需预先进行抽空，且采样过程中样品气冲洗量少，采样器难以彻底清扫导致

杂质残留。

串行采样的优点是采样器易于清洁，采样瓶可采用双出口型，不需预先抽真空，大量氢

气吹扫可以保证采样的代表性及可靠性。缺点会产生一定量的放空氢气，因放空氢气一般在

距地面2.5米高度直接排放，需要加强安全管理。

三种采样方式相比，串行采样能得到更为有代表性及可靠性的样品气，因此选择本标准

选取串行采样方式。

图1并行采样示意图

图2串行采样示意图

图3无放空直接采样示意图

3.2采样容器处理工艺

燃料电池用氢气指标对部分杂质含量要求极低，同时这些杂质又具有较强的吸附性，容

易被采样容器、采样管线吸附，造成采样失真、分析结果出现偏差，对氢气品质管控造成不

良影响。

试验选取不同材质及处理工艺的采样容器，通入相同浓度含硫化氢标气后进行硫化氢含

量分析，结果如表1所示。可以看出，采样瓶材质对硫化氢含量影响很大，除采用硫钝化处

理外，其他材质均对硫化氢有较强吸附，一些钢瓶内部处理工艺（阳极氧化）甚至会加强对

硫化氢的吸附。因此采样容器必须经过硫钝化处理，且气体在采样容器存储5天时硫化物含

量至少为当天含量的80%，以保证采样的可靠性。

表1不同材质采样设备对硫化氢吸附考察

采样容器峰面积回收率

96.7

硫钝化瓶-163010.75

94.4

硫钝化瓶-261515.29

71.8

内壁研磨钢瓶46747.83

67.0

普通钢瓶43664.17

53.5

内壁研磨钢瓶+阳极氧化处理34870.33

45.6

普通钢瓶+阳极氧化处理29686.29

3.3采样步骤

图4氢气品质采样器示意图

根据串行采样的方式设计了氢气品质采样器（如图4所示），采样步骤主要参照ASTM

D7606，包括安全确认、清洁、采样等步骤。

3.4预期达到的效果

本标准制定完成后，可填补国内燃料电池高压氢气及相关原料气采样方面的空白，方法

的建立对于FCV用氢气的生产和销售企业及加氢站都会起到不可低估的保障作用，有着重大

的经济效益。

四、采用国际标准和国外先进标准情况，与国际、国外同类标准水平

的对比情况；

国内气体采样规程主要有GB/T6681《气体化工产品采样通则》，GB/T3723《工业

用化学产品采样通则》，以上两个标准为气体采样通则，对于采样过程可能引入的痕量无特

别处理且两个标准都没有针对高压气源采样的规程，因此应用于加氢站氢气的采集有诸多问

题。

ASTMD7606《StandardPracticeforSamplingofHighPressureHydrogenandRelated

FuelCellFeedGases》为针对加氢站采样的标准，详细地描述了采样设备及步骤，对我国

建立燃料电池高压氢气及相关原料气标准采样规程有较大的指导作用。

五、与有关的现行法律、法规和强制性国家标准的关系

本标准与有关的现行法律、法规、政策和现行的相关标准无矛盾或冲突。

六、重大分歧意见的处理经过和依据

无。

七、国家标准作为强制性国家标准或推荐性国家标准的建议

本标准建议作为推荐性团体标准发布实施。

八、贯彻标准的要求和措施建议（包括组织措施、技术措施、过渡办

法等内容）

建议在本标准通过审定、批准发布之后，由相关部门组织进行宣贯，在行业内进行推广。

九、废止现行标准的建议

无。

十、重要内容的解释和其它应予说明的事项

无。

团体标准

燃料电池高压氢气及相关原料气

标准采样规程

（征求意见稿）

编制说明

标准起草组

二〇二一年9月

团体标准

燃料电池高压氢气及相关原料气

标准采样规程

编制说明

一、工作概况

1.1.前言

随着全球工业化进程不断加快，一次化石能源燃料消耗量日益增加，对环境造成的污染

亦越来越严重，因此迫切需要寻找一种作为替代品的清洁燃料。氢能作为一种高效、清洁、

低碳环保、可持续发展的二次能源，被视为最具发展潜力的清洁能源。而氢能在新能源动力

汽车的必然方向，是替代石油燃料发动机的理想解决方案之一。氢燃料电池用氢除在纯度上

提出更高的要求外更重要的是氢气中痕量杂质的控制，否则将严重影响电池的运行效率和寿

命。氢源主要来源于传统的天然气重整制氢、催化重整副产氢及煤制氢等工艺，化石燃料在

产氢的过程中不可避免带有一氧化碳、二氧化碳、氨、烃类、硫化物、甲醛、甲酸、惰性气

体等杂质，这些微量杂质是影响燃料电池耐久性的主要因素之一，不同氢源中中杂质的赋存

状态也不尽相同。

在国家政策支持下，加氢站的建设也如火如荼的开展，2022年北京冬奥会氢燃料电池

汽车将作为赛事期间人员出行服务保障用车投入使用，需要对氢燃料电池汽车的正常运行提

供保障。这就对氢气品质分析及准确可靠采样提出了更高要求。加氢站的氢燃料除生产过程

中引入的杂质，还可能在氢燃料运输、压缩、存储过程中引入新的杂质，而加氢站的氢气品

质直接影响燃料电池汽车的使用寿命与安全，燃料品质的检测是建立在正确采集样品的基础

上，因此可为国内氢源质量检测标准体系的进一步完善提供支撑和服务，如何取得加氢站内

高压氢气的代表性样品同时保证采样过程安全可控也是目前面临的一大难题。因此，石科院

氢源分析团队利用自身分析技术特长，借鉴引用ASDMD7606方法，建立了燃料电池高压氢

气及相关原料气标准采样规程。

1.2.标准的作用

本标准旨在规范燃料电池高压氢气及相关原料气采样设备的设计与采样步骤。主要针对

加氢站高压气源，建立集安全性可靠性于一体的采样规程，为后续氢气品质检测提供可靠样

品。本标准也对采样设备进行了一系列规定以满足燃料电池用氢气中痕量杂质的准确检测。

1.3.任务来源

为响应八部委号召，推动企业标准自我声明公开和企业标准“领跑者”制度落地，根据

中国节能协会氢能专业委员会的要求，由中国石化石油化工科学研究院负责牵头制定《燃料

电池高压氢气及相关原料气标准采样规程》团体标准，以满足燃料电池用氢气质量保证的需

要。

1.4.标准制定过程

本标准的主要起草单位为中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院、国家能源集

团北京低碳清洁能源研究院、佛山绿色发展创新研究院、广州能源检测研究院、北京尤尼泰

科实验设备有限公司、爱德曼氢能源装备有限公司。

主要工作包括考查询国内外相关标准及文献、组织专家论证、试验验证、编写标准文本

及编制说明等。具体工作内容、时间如下：

2020年底完成文献调研工作，尤其对ASTM及ISO相关标准进行深入研究。

2021年5月，组织专家论证，确定标准制定技术路线、制定原则。

2021年6月，申请立项，完成草案。向学术专家组征求意见，根据反馈意见进行修改

完成标准文本和编制说明。

2021年11月，完成征求意见稿及编制说明编写。

1.5.标准制定过程

本标准已形成征求意见稿，即将开展标准意见征集工作。

二、标准制定的依据与指导思想

为保障FCV用氢气的质量，国家在2018年制定了GB/T37244《质子交换膜燃料电池

汽车用燃料氢气》对FCV用氢气中杂质种类及限值提出了明确技术指标要求，其中多项杂质

的限值极低，采用常规采样步骤及常规采样设备及完全无法满足质子交换膜燃料电池汽车用

燃料氢气的采样需求。另外，加氢站氢气工作压力处于超高压力（70MPa或35MPa），与一

般工业气体采样所面临