《质子交换膜燃料电池金属双极板测试方法》征求意见稿

《质子交换膜燃料电池金属双极板测试方法》

标准编制说明

一、工作简况

（一）任务来源

《质子交换膜燃料电池金属双极板测试方法》（原名：燃料电池金属双极板

检测标准）是由中国动力电池产业创新联盟燃料电池分会提出，中国汽车工业协

会于2020年7月发布的立项计划通知函（中汽协函字[2020]279号）下达立项，

项目计划任务书号为2020-16。本标准是依据GB/T20004.1-2016《团体标准化第

1部分：良好行为指南》和GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准的

结构和编写的有关要求》编写。

（二）主要起草单位及任务分工

上海交通大学为起草单位，上海治臻新能源装备有限公司、新源动力股份有

限公司、上海重塑能源科技有限公司、未势能源科技有限公司、无锡先导智能装

备股份有限公司、上海骥翀氢能科技有限公司、郑州宇通客车股份有限公司、云

浮（佛山）氢能标准化创新研发中心为参与编制单位。

（三）标准研讨情况

为向中国动力电池产业创新联盟进行标准编写与备案，成立了以上海交通大

学为起草单位的编制小组。协作单位有上海治臻新能源装备有限公司、新源动力

股份有限公司、上海重塑能源科技有限公司、未势能源科技有限公司、无锡先导

智能装备股份有限公司、上海骥翀氢能科技有限公司、郑州宇通客车股份有限公

司、云浮（佛山）氢能标准化创新研发中心。编写组由1个高校、7个专职于系

统生产企业、1个创新技术中心组成，行业覆盖面广。目前，编写组已经完成了

测试标准的大纲及细节内容。

二、标准编制原则和主要内容

（一）标准制定原则

金属双极板具有强度高、厚度小、易成形等优势，国内外积极开展金属双极

板燃料电池的应用。现有的国家标准GB/T20042.6-2011《质子交换膜燃料电池

第6部分：双极板特性测试方法》对双极板材料特性测试（如气体致密性测试、

抗弯强度测试、密度测试等）和双极板部件特性测试（如气体致密性、阻力降、

厚度均匀性、平面度测试等）方法进行了规定。然而，随着技术的发展，双极板

特性测试有了新的需求，并且目前标准不能完整反映金属双极板的材料及部件的

几何特性、物理化学特性和耐久性等特性的表征。随着金属双极板的快速发展，

亟需建立这些关键特性的评价方法，规范行业技术。因此，本标准对GB/T

20042.6-2011《质子交换膜燃料电池第6部分：双极板特性测试方法》进行以下

补充：金属双极板流道轮廓测试方法、金属双极板涂层厚度测试方法、金属双极

板涂层膜基结合力测试方法、金属双极板接触电阻和涂层体电阻率的测试方法、

金属双极板在动电位和恒电位的腐蚀电流密度测试方、金属双极板致密性的测试

方法等方面做了较为详细的规定，以确保测试的准确性和规范性。

本标准提出的燃料电池金属双极板测试方法适用于所有燃料电池系统，制定

的测试要求及方法具有代表性和合理性，通用性高。

（二）技术先进性

为深入贯彻落实习主席的指示：加快制造强国、科技强国、交通强国建设；

为推动汽车电动化技术发展和产业应用，推进交通运输绿色转型升级创新发展，

发展氢能燃料电池汽车正在成为我国优化能源消费结构、保障能源供应安全、推

动环境治理、落实减排承诺的战略选择。目前在我国在车用质子交换膜燃料电池

技术可行性验证工作已经初步完成，推广应用存在的主要挑战是成本、寿命、可

靠性、环境适应性等问题。

金属极板由于其强度高、尺寸规模小、易成形等的优势而受到越来越多的青

睐，国内外都在积极投资源进行金属极板的研究。但是在燃料电池市场中的，现

有的燃料电池极板检测方法与标准（GB/T20042.6-2011）主要对双极板材料特性

测试（如气体致密性测试、抗弯强度测试、密度测试等）和双极板部件特性测试

（如气体致密性、阻力降、厚度均匀性、平面度测试等）方法进行了规定。然而，

随着技术的发展，双极板特性测试有了新的需求，并且目前标准不能完整反映金

属双极板的材料及部件的几何特性、物理化学特性和耐久性等特性的表征。随着

金属双极板的快速发展，亟需建立这些关键特性的评价方法，规范行业技术。目

前国内外关于燃料电池金属双极板技术指标的发行标准很少。

（1）针对几何精度指标中新提出的流道侧壁倾角尺寸精度技术指标和定位

精度，目前国内外没有相关标准进行定义。

（2）针对金属极板指标中表面涂层厚度、膜基结合力的测试方法，目前国

内外没有相关标准进行定义。

（3）针对耐久性指标中新提出的耐久性加速测试方法，目前国内外没有相

关标准进行定义。

总结国内外相关标准和规范可以发现，针对上文新提出的金属双极板几何精

度、初始物化性能和耐久性等技术指标，现有的标准仍存在空白。因此本项目针

对这部分技术指标，制定普适性的检测方法和标准，促进双极板行业的标准化。

本标准主要有3个关键技术问题。

首先解决了金属双极板轮廓测量问题，包括流道脊宽，流道周期，流道槽宽

等；

金属双极板的涂层相关的测试标准；

针对燃料电池系统的应用工况，进行金属双极板的加速腐蚀试验。

本标准共分为9章，规定了术语定义、技术要求、试验前检查项、性能试验

方法、试验后检查项、测量参数等。

（三）经济适用性

标准制定过程中会利用当前市场的车辆的售后情况进行验证分析。多家单位、

多个样品并行试验，提高了验证的充分性。本标准对当前国内燃料电池系统零部

件测试标准进行了很好的补充，若能实施，将会使得国内燃料电池系统及其零部

件的发展得到有力提升。

三、采用国际标准和国外先进标准情况

无

四、主要试验验证情况

上海交通大学是教育部直属，由教育部和上海市共建的全国重点大学。学校

科研经费连续多年名列国内高校第三，发明专利申请数连续两年居国内高校第一。

学校大力推进国际合作办学和合作科研，已与世界上150多所著名大学和50多

家跨国企业和研究机构建立了合作伙伴关系，并与密西根大学等世界一流大学开

展了的实质性合作办学。形成了包括国家重点实验室、上海市重点实验室、校企

共建专业实验室等基础设施比较完备的教学和科研基地。

标准承担团队上海交通大学先后承担燃料电池方面的国家自然科学基金6

项，863项目3项，国家重点研发计划课题/子课题4项，申请专利30余项；形

成了具有自主知识产权的金属双极板的设计制造，积累的金属双极板有效支持了

国内多家燃料电池企业和整车厂的燃料电池动力系统，研究成果获教育部自然科

学一等奖、中国汽车工业技术发明一等奖、上海市技术发明特等奖等。

上海交大燃团队依托上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室，目前专

业用于燃料电池金属极板开发的实验室面积超过1000平方米，包括极板成形实

验室、双极板激光焊接实验室、极板镀膜实验室、材料力学性能实验室、测试实

验室，初步建成燃料电池金属极板研制的实验条件：

1）设计与仿真软件：AutoCAD、ABAQUS、LS/DYNA、AutoForm、

HYPERMESH、CATIA、UG。

2）实验设备：80吨变压变力液压试验机、200吨液压胀形机、300吨伺服

压力机；多模IPG激光系统、单模IPG激光焊接器；三轴数控机床、微电阻点

焊实验台；DP800磁控溅射实验机、超声波表面清洗设备；

3）测试设备：材料力学性能与测试实验室具有MTS材料试验机、Model100U

网格分析仪、RenishawEC10/ML激光干涉仪、高精度LVDT位移传感器、

COMET-400激光三维扫描仪、TM1-DPLUS超声波测试仪等、膜基结合力检测

仪器；100瓦和1000瓦容量的宁波拜特燃料电池测试仪、接触电阻试验台、多

台电化学工作站。

此外，上海交通大学具有国内先进的材料分析测试平台能够提供包括扫描电

镜、透射电镜、XRD、XPS等多种常规测试表征手段，结合上海同步辐射光源

中心的XAS和STEM-EELS，可以提供必要的支持条件。

另外，上海治臻新能源装备有限公司是中国领先的专业燃料电池金属双极板

供应商，开发了具有自主知识产权的燃料电池金属极板流场设计，精密成形，高

速焊接和高性能涂层等先进技术。新源动力股份有限公司是中国第一家致力于燃

料电池产业化的股份制企业。公司集科研开发、工程转化、产品生产、人才培养

于一体，主要从事氢燃料电池膜电极、电堆模块、系统及相关测试设备的设计开

发、生产制造和技术服务。上海重塑能源科技有限公司专注于燃料电池技术的研

发，燃料电池系统相关产品的研发、生产、销售及燃料电池工程应用开发服务，

具有完备的燃料电池评价测试体系；未势能源科技有限公司在高功率密度电堆、

高效率燃料电池发动机、高压车载储氢瓶、高集成度瓶阀等领域具备丰富的研究

经验和产品开发能力。无锡先导智能装备股份有限公司致力于氢燃料电池智能装

备、先进测试平台及制氢等配套设施的研发及产业化；上海骥翀氢能科技有限公

司是一家专注于自主知识产权燃料电池研发和产业化的科技公司，业务涵盖车用

燃料电池电堆等。郑州宇通客车股份有限公司是国内首家通过燃料电池商用车资

质认证的企业，云浮（佛山）氢能标准化创新研发中心致力于氢能及燃料电池标

准的建立和推广。

1）燃料电池极板轮廓测量结果：

参数HW1W2W3W4R1

测量结506.81578

1969.55568.528218.274220.243

果(mm)19.68

2）不同金属底层下制备的非晶碳涂层的表面和截面组织形貌如图所示。

3）金属极板涂层前后接触电阻测试

4）非晶碳涂层和不锈钢基体动电位扫描曲线

五、与现行法律、法规和政策及相关标准的协调性

现有国家标准GB/T20042.6-2011《质子交换膜燃料电池第6部分：双极板

特性测试方法》不包含燃料电池金属双极板流道轮廓、涂层厚度、涂层膜基结合

力、接触电阻和涂层体电阻率、腐蚀电流密度、致密性的测试，而本标准提出的

方法可以实现上述所有金属双极板的测试，具有一定指导性。

本标准提出的方法与目前使用的国家标准不冲突。

本标准提出的测试方法充分考虑行业内燃料电池金属双极板使用情况，具有

普遍性。

六、贯彻标准的要求和措施建议

建议标准作为推荐性标准。

七、其他需要说明的事项

无

标准起草工作组

2021年5月

《质子交换膜燃料电池金属双极板测试方法》

标准编制说明

一、工作简况

（一）任务来源

《质子交换膜燃料电池金属双极板测试方法》（原名：燃料电池金属双极板

检测标准）是由中国动力电池产业创新联盟燃料电池分会提出，中国汽车工业协

会于2020年7月发布的立项计划通知函（中汽协函字[2020]279号）下达立项，

项目计划任务书号为2020-16。本标准是依据GB/T20004.1-2016《团体标准化第

1部分：良好行为指南》和GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准的

结构和编写的有关要求》编写。

（二）主要起草单位及任务分工

上海交通大学为起草单位，上海治臻新能源装备有限公司、新源动力股份有

限公司、上海重塑能源科技有限公司、未势能源科技有限公司、无锡先导智能装

备股份有限公司、上海骥翀氢能科技有限公司、郑州宇通客车股份有限公司、云

浮（佛山）氢能标准化创新研发中心为参与编制单位。

（三）标准研讨情况

为向中国动力电池产业创新联盟进行标准编写与备案，成立了以上海交通大

学为起草单位的编制小组。协作单位有上海治臻新能源装备有限公司、新源动力

股份有限公司、上海重塑能源科技有限公司、未势能源科技有限公司、无锡先导

智能装备股份有限公司、上海骥翀氢能科技有限公司、郑州宇通客车股份有限公

司、云浮（佛山）氢能标准化创新研发中心。编写组由1个高校、7个专职于系

统生产企业、1个创新技术中心组成，行业覆盖面广。目前，编写组已经完成了

测试标准的大纲及细节内容。

二、标准编制原则和主要内容

（一）标准制定原则

金属双极板具有强度高、厚度小、易成形等优势，国内外积极开展金属双极

板燃料电池的应用。现有的国家标准GB/T20042.6-2011《质子交换膜燃料电池

第6部分：双极板特性测试方法》对双极板材料特性测试（如气体致密性测试、

抗弯强度测试、密度测试等）和双极板部件特性测试（如气体致密性、阻力降、

厚度均匀性、平面度测试等）方法进行了规定。然而，随着技术的发展，双极板

特性测试有了新的需求，并且目前标准不能完整反映金属双极板的材料及部件的

几何特性、物理化学特性和耐久性等特性的表征。随着金属双极板的快速发展，

亟需建立这些关键特性的评价方法，规范行业技术。因此，本标准对GB/T

20042.6-2011《质子交换膜燃料电池第