T-SHJNXH 0013-2024 固态可逆储氢材料通.用要求

ICS27.010CCSF19团准T/SHJNXH0013—2024Solid-statereversiblehydrogenstoragematerials-Gen 1 22规范性引用文件 23术语和定义 24通用技术要求 45固态储氢材料试验要求 56固态储氢材料贮运要求 7附录A（资料性） 附录B（资料性） 1本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本文件由上海市节能协会提出并归口。本文件起草单位：上海氢枫能源技术有限公司，华北电力大学，上海交通大学，厚普清洁能源（集团）股份有限公司，上海市特种设备监督检验技术研究院，中车长春轨道客车股份有限公司，中国华电集团有限公司青海分公司，四川大学，宜兴氢枫能源技术有限公司，浙江大学，华南理工大学，上海浦江特种气体有限公司。本文件主要起草人：邹建新，原建光，方沛军，林羲，丁国华，施锋萍，张嘉祺，唐孝宗，姜方，孙敏，朱阳林，徐维普，蔡龙，严义刚，刘永锋，王辉，刘炜炜。本文件承诺执行单位：上海氢枫能源技术有限公司，氢储（上海）能源科技有限公司，厚普清洁能源（集团）股份有限公司，宜兴氢枫能源技术有限公司，上海浦江特种气体有限公司。本文件属于首次发布。2固态可逆储氢材料通用要求本文件规定了固态可逆储氢材料的通用技术要求、试验要求和贮运要求。本文件适用于氢气可逆储存与运输用固态储氢材料。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T3634.2氢气第2部分：纯氢、高纯氢和超纯氢GB/T5162金属粉末振实密度的测定GB/T8170数值修约规则GB/T24499氢气、氢能与氢能系统术语GB/T33291氢化物可逆吸放氢压力-组成-等温线（P-C-T）测试方法GB/T42656稀土系储氢合金吸放氢反应动力学性能测试方法3术语和定义GB/T24499界定的术语和定义及以下术语和定义适用于本文件。3.1固态可逆储氢材料Solid-statereversiblehydrogenstoragematerials简称“固态储氢材料”，在一定温度和压力下，能够可逆吸收和释放氢气的粉状或块状储氢材料，包括但不限于稀土系储氢材料、钛系储氢材料、钒系储氢材料、镁系储氢材料、吸附类储氢材料、复杂氢化物类储氢材料等。3.2固态储运容器Solid-statestorageandtransportationtanks储存和运输固态储氢材料，同时作为储氢材料吸收和释放氢气反应场所的容器。3.3容量保持率CapacityRetentionRate固态储氢材料经过若干次充放氢循环后，其储氢容量与初始状态下储氢容量的比值。3.4稀土系储氢材料Rare-earthbasedhydrogenstoragematerials以稀土和过渡金属元素为主要成分形成的可逆吸收和释放氢气的材料，主要包括但不限于混合稀土系AB5型储氢材料、稀土-镁系超晶格储氢材料等。3.5钛系储氢材料Titaniumbasedhydrogenstoragematerials以钛、锆和过渡金属为主要成分形成的可逆吸收和释放氢气的材料，主要包括但不限于钛（锆）系AB2型Laves相材料、钛(锆)系AB型储氢材料等。3.6锆系储氢材料Zirconiumbasedhydrogenstoragematerials以锆和过渡金属为主要成分形成的可逆吸收和释放氢气的材料，主要包括但不限于锆系AB2型Laves相材料、锆系AB型储氢材料等。3.7钒系储氢材料Vanadiumbasedhydrogenstoragematerials以钒为主要成分且晶体结构以体心立方BCC相为主的可逆吸收和释放氢气的金属、合金及其复合物3.8镁系储氢材料Magnesiumbasedhydrogenstoragematerials以镁为主要成分且物相以Mg/MgH2为主的可逆吸收和释放氢气的金属、合金及其复合物等。3.9吸附类储氢材料Adsorptiontypehydrogenstoragematerials以分子间作用力（范德华力）为主要作用的、不发生氢分子解离的能够可逆吸收和释放氢气的多孔材料，主要包括但不限于碳基材料、沸石材料、无机多孔材料、金属有机框架材料、共价有机化合物材料等。43.10复杂氢化物类储氢材料Complexhydridestypehydrogenstoragematerials碱金属或碱土金属与AlH4-、NH2-、BH4-等含氢的阴离子基团组成的能够可逆吸收和释放氢气的氢化物，主要包括但不限于铝氢化物、硼氢化物、金属氮氢复合物等。3.11质量储氢容量Gravimetrichydrogenstoragecapacity固态储氢材料的吸氢P-C-T曲线在最大测试压力下吸入氢气的最大质量分数。3.12可逆储氢容量Reversiblehydrogenstoragecapacity固态储氢材料在规定工况条件下能释放出的氢气质量分数。3.13有效循环次数Effectivecyclenumber固态储氢材料在规定工况条件下经过多次完整的吸放氢循环后，其实际储氢容量不低于该材料最大质量储氢容量的80%时对应的循环充放氢次数。4通用技术要求4.1一般要求4.1.1固态储氢材料通用技术要求，参见附录A。4.1.2固态储氢材料生产过程应确保生产批次间材料成分、尺寸均一，性能稳定。4.1.3固态储氢材料在吸放氢过程不产生除氢气以外的气体。4.1.4粉状固态储氢材料应能均匀装填于固态储运容器中使用，或将粉状固态储氢材料压制成一定形状的多孔块体固态储氢材料后装填使用。压制成型的多孔块体固态储氢材料在贮存、运输和装填过程中应保持块体结构的稳定。4.1.5可添加碳材料、铝材料或铜材料等高热导率材料，增强固态储氢材料的热导率；可添加粘结剂或抗膨胀材料，增强固态储氢材料的结构稳定性。4.1.6添加的高热导率材料、粘结剂或抗膨胀材料在固态储氢材料贮存、运输、装填和服役过程中，自身性质稳定且不产生其他物质，不与固态储氢材料、固态储运氢容器及内部附件、氢气发生化学反应。固态储氢材料与不锈钢、碳钢、铝合金等固态储运氢容器材料具有相容性，在贮存、运输、装填和服役5过程不发生化学反应。4.2固态储氢材料的规格固态储氢材料的产品规格应由英文首字母缩写和阿拉伯数字组成。编制方法应符合下列规定：示例如下：规格：HSM-MG-4.0-B-1500，表示镁基固态储氢块体材料，可逆质量储氢容量4.0%，容量保持率80%时的循环次数为1500次。5固态储氢材料试验要求5.1试验基本要求5.1.1固态储氢材料试验用的氢气应满足GB/T3634.2高纯氢的要求。5.1.2对氧气或水敏感的固态储氢材料，测试前的样品保存、装样、转移均应在惰性气氛下进行。5.1.3固态储氢材料的质量应采用校准后的天平进行称量，天平分度应不低于待测样品质量的0.01%。5.1.4固态储氢材料的尺寸应采用校准后的游标卡尺进行称量，游标卡尺的精度应不低于0.02mm。5.1.5试验数据的计算结果保留两位有效数字，数值修约按照GB/T8170规定执行。5.1.6试验人员应具备正规实验室工作的实践经验。本文件并未指出所有可能的安全问题。使用者应具有一定的专业知识和技能并充分认识到不当的操作可能引起的气体泄漏、电气火灾或其他严重后果。5.2压力-成分-等温线（P-C-T）试验要求5.2.1固态储氢材料在完成活化后，按照附录B的试验参数或厂商规定的试验参数进行吸氢/放氢P-C-T曲线测试，测试方法依据GB/T33291。吸氢P-C-T曲线测试前应完全释放固态储氢材料内的氢。5.2.2复杂氢化物类储氢材料P-C-T曲线的吸氢/放氢测试温度应为主要吸放氢成分的工作温度，由厂商根据应用场景的工况确定。5.2.3固态储氢材料的活化条件由生产厂商规定，并在产品标识或产品手册中写明活化条件或活化步骤。5.3储氢密度试验要求5.3.1粉状固态储氢材料采用GB/T5162方法检测振实密度，并采用式（2）进行固态储氢材料的表观体积储氢密度计算：(2)式（2）中：ρH—表观体积储氢密度，单位为g/L；W—固态储氢材料的质量储氢容量，单位为wt%；ρt—固态储氢材料的振实密度，单位为g/L。5.3.2随机堆积使用的多孔块体固态储氢材料的振实密度测定参考GB/T5162方法，在经过校准的容积不低于100ml的玻璃或不锈钢量筒中进行测试，量筒刻度高度应不低于块体固态储氢材料最大尺寸（直径和高度的较大值）的10倍，量筒底部直径应不低于块体固态储氢材料最大尺寸的5倍，量筒最小分度应不高于容积的1%，振实后的块体固态储氢材料表观体积应不低于量筒容积的2/3。测试获得多孔块体固态储氢材料的振实密度后，采用式（2）进行块体固态储氢材料的表观体积储氢密度计算。5.3.3规则堆积使用且具有规则圆柱外形的多孔块体固态储氢材料，其表观密度测试采用以下方法进行测试：（1）取10个多孔块体固态储氢材料样品，分别进行质量测量、直径测量和高度测量；1）质量测量：采用天平进行质量测量；2）直径测量：沿材料轴向的不同部位测量6次，取平均值；3）高度测量：按端部圆周不同部位测量3次，取平均值；（2）通过圆柱体积计算公式计算10个样品的平均体积，并根据式（3）计算表观储氢密度。(3)式（3）中：ρH—表观体积储氢密度，单位为g/L；W—固态储氢材料的质量储氢容量，单位为wt%；m—固态储氢材料的质量，单位为g；V—固态储氢材料的平均体积，单位为L；6固态储氢材料贮运要求6.1固态储氢材料应采取防氧化措施后密封贮存和运输，密封包装内应放有脱氧剂和干燥剂。6.2包装桶（箱、袋）外应有明显标志，注明供方名称、产品名称、型号、批号（每吨）、质量、生产日期等标志或字样，属于危险化学品的应在醒目位置张贴危险性标志。6.3固态储氢材料应由供方质量检验部门进行检验，保证固态储氢材料符合规定并填写质量证明书。质量证明书应随固态储氢材料一同交付用户。6.4固态储氢材料应具有产品使用说明书，使用说明书中应明确产品的主要功能、材料活化方法、材料规定工况、材料特征吸放氢P-C-T曲线、贮存条件、使用方法、注意事项等。产品使用说明书应随固态储氢材料一同交付用户。多孔块体固态储氢材料还需注明块体材料的平均尺寸和平均质量。6.5固态储氢材料运输、贮存时应严防受潮，避免磨擦，远离火源，轻拿轻放。不得将粉状固态储氢材料暴露在空气中，以防氧化、燃烧。如遇着火，应采用干砂或防火布覆盖灭火，金属材料宜用D类灭火器灭火。6.6固态储氢材料装填使用前，应观察包装桶（箱、袋）外表有无破损情况，密封包装破损的固态储氢材料不得使用。固态储氢材料通用技术要求表A.1固态储氢材料技术要求储氢材料类型质量储氢容量(wt%)可逆质量储氢容量(wt%)有效循环次数本征体积储氢密度(g/L)稀土系2000钛系45锆系45钒系3.0800镁系4.5~7.04.045吸附类—复杂氢化物类8.07.0500常见固态储氢材料P-C-T曲线试验参数表B.1常见固态储氢材料P-C-T曲线试验参数固态储氢材料吸氢测试温度放氢测试温度(℃)最大测试压力（MPa）稀土系储氢材料25±