質子交換膜燃料電池(PEMFC)是如今最火熱的話題，因其具有能量轉化效率高、噪音低、零排放等優點，使之成為車用燃料電池的主流選擇。為了促進國內PEMFC的發展，由上海燃料電池商業化促進中心和DT新材料聯合舉辦的2019年8月21-23日在上海召開。會上上海神力科技有限公司副總經理周斌發表了主題演講。
嘉賓介紹：
周斌，上海神力科技有限公司副總經理，具有豐富的燃料電池等新能源產品的開發、測評、標準化、市場準入等從業經驗。現任國際電工委員會電工產品合格測試與認證組織（IECEE）技術評審員，全國燃料電池及液流電池標準化技術委員會（SAC/TC 342）委員，上海市新能源汽車及應用標準化技術委員會委員等職，是國內首家獲得CNAS認可的企業燃料電池測試中心負責人，已主導和參與起草5項燃料電池國家標準。
演講題目：質子交換膜燃料電池電堆（模塊）的現行國家標準解析及試驗能力建設
演講實錄：
非常感謝主持人的介紹，也感謝主辦方的邀請來給大家做這個分享，說實話這個會議議程發出來的時候，我行業裡很多朋友看到了就紛紛給我發微信，說你怎麼就不能好好講一講產品電堆開發，非要來講這個標準。其實因為我自己本身也是標委會的委員，參與標準的制定，也理解我們今天論壇是技術討論的會議，所以就想結合我自己在從業過程中，就對於標準、對於測試的一些理解與大家做一個分享，在最後會跟大家再來介紹一下關於神力的內容。
下面我們就走入正題看一下，質子交換膜燃料電池電堆和模塊國家標準有哪些差異，我們怎樣建設試驗能力才能滿足這些差異。
在這之前，我來一個引言：最近跟很多的來我們公司交流和訪問的一些行業新朋友、老朋友聊天，他們都會跟我聊到很多困惑，比如說現在關於電堆和燃料電池模塊的標準，國家標準有哪些？我該怎麼樣建設試驗能力？電堆和模塊是怎樣的差異，到底如何來鑑別他的差異，有什麼區別？甚至現在還有一些新進的行業同仁，開發出新的電堆，不知道要測哪些項目，跟我說：我就有一個堆做好了，你幫我測一下。我問：你想怎麼測？（他說）你能怎麼測就怎麼測，幫我把性能測出來。大家有這種訴求。也還有一些朋友不知道在哪邊可以測。到底怎樣認可這個測試能力？包括哪些內容？所以我也是借著這個機會跟大家分享一下我淺淺的心得。爭取在下面的分享中幫大家解答這些疑惑。
在下面先看一下，這個圖上放了兩張，就國家標準術語定義角度而言，一個是燃料電池堆，另外一個是燃料電池模塊。大家很多時候在說，我們做電堆、電堆，其實把這兩個概念是混到一起說的。為了這個便於大家的理解，我特意去摘錄了我們GBT20042.1最新版質子交換膜燃料電池術語標準，它應該是我們標委會齊博士牽頭的一個標準，標準裡關於燃料電池堆的術語定義我可以給大家讀一下。燃料電池堆是有兩個或多個單電池構成，和其他必要的結構組建構成，具有統一電輸出的組合體。這裡必要結構件就包括極板、集流板、端板、密封件和電極等等。
在上面左側的這個，嚴格意義來講就是燃料電池堆，還有一個是燃料電池模塊，它是什麼概念呢？標準對它的定義是有一個或者多個電堆結合起來。這裡面一個燃料電池的模塊主要是指由一個或多個電堆，可以輸送燃料、氧化劑和廢氣的管路系統；和管路連接，監測和/或控制手段，以及額外的流體，如冷卻介質、惰性氣體的傳輸部件，檢測正常或不正常運行條件的部件，外殼或壓力容器和模塊的通風系統。為什麼出現電堆和模塊兩個不同的概念？目前而言，燃料電池更多是用在交通運輸領域，交通運輸領域其實如果只用一個電堆，一個裸堆的話，並不能真正直接被發動機集成商或者整車商利用，更多是需要我這個電堆具有額外的屬性與功能，把他封裝成模塊。所以現在大部分電堆廠家提供的產品也就是燃料電池的模塊，而非裸堆。我為了保證你能夠更好、更安全的使用，更可靠的使用，會提供燃料電池的模塊。這就是我們燃料電池模塊的概念。所以這是非常複雜的系統，有很多部分組成。因為我跟很多人都交流過，大家都對電堆、模塊這個概念還是有一些模糊，今天一講以後，大家就發現這兩者其實有共通之處，甚至在很多標準制定過程中也是有很多共同點的，因此，我就把電堆和模塊融合在一起跟大家做一個分解。燃料電池電堆和模塊是我們系統的核心部件，剛才前面很多老師都介紹過，我們行業快速發展的同時，怎麼樣快速的去建立健全我們試驗能力也是行業很關注的熱點。
所以也是為了回答剛才前面的五個問題，我漸漸的做了這些剖解。我以前本人也做了很多年第三方檢測認證，所以對於實驗室的資質能力比較感興趣，也順便查了一下，目前國內具備CNAS資質的第三方機構有這些，這個是截止到8月14日，我列這個表格不是說只有這三家可以做，或者這三家能力只有這些，只是想說給大家提供一個渠道，可以通過我下面的這個連結（https://las.cnas.org.cn/LAS/publish/externalQueryL1.jsp）去查詢你所需要的被國家認可的，相當於官方授權的檢測機構。當然上海機動車檢測中心也是響噹噹的，也在這上面的。
大部分機構都有這四項標準，我就從這四項標準上面做一個解析，這也是我國現在國內燃料電池、電堆和模塊標準裡面所涵蓋的一些內容。分別第一條是GB/T 20042.2-2008版，是質子交換膜燃料電池電堆通用技術要求。順著時間順序來的，接下來是GB/T 29838-2013，是燃料電池模塊，這個標準是採用了IEC標準等同引用過來的。2017年我們發布了一本叫做GB/T 33978-2017的道路車輛用質子交換膜燃料電池模塊標準。以及去年發布，2019年1月1日正式實施的GB/T 36288-2018.這四份標準有什麼差異？大家可以從適用範圍上來看：
20042.2是從通用技術角度規定了質子交換膜燃料電池電池電堆包括直接醇類燃料電池堆的安全、性能的基本要求。燃料電池模塊，是從通用技術角度提出了安全和性能方面的最低要求，包括型式檢驗、理性檢驗、試驗方法等等。上面兩個一個是堆，一個是模塊，是在五年前的標準。那為什麼出現第三條33978呢？這裡分享一個歷史的原因，如果大家看一下29838的適用範圍最後有一個「不包括於道路車輛用的燃料電池模塊」。在我國，燃料電池堆也好、模塊也好主要是道路車輛用的，所以燃料電池標委會就做了一個有針對性的中國國家標準，是道路車輛用的。背後的原因是什麼？我剛才也介紹了29838是採標IEC標準，IEC對應的標準會是IEC/TC 105燃料電池技術的標委會，他當初跟ISO汽車標委會做業務分工的時候，就已經明確了IEC的TC 105隻覆蓋除道路車輛用以外的標準,像可攜式、固定式、微型等這些應用場景標準都是IEC TC 105來做。跟車輛相關這塊就由ISO來做。IEC寫的時候即使很多內容是相似的，也要寫一個不適用於道路車輛，這是國際上面的背景。引入到國內，因為是國標，自己提的。所以我們行業裡面很多同仁也講到，發現這個問題以後就把這個提出來，我們作為一個標準，能夠適用於中國的是道路車輛用的燃料電池模塊的標準，所以借鑑了29838的內容，也綜合考慮了交通運輸行業道路車輛用的特殊要求，等會兒大家看試驗項目的時候可以看到。
36288，這個是燃料電池電動汽車用的燃料電池電堆裡面的安全要求。其實更多是跟汽標委的標準體系掛鈎的，如果大家做電堆、發動機的話，可以看到不管是24549還是等等那些標準，都是燃料電池電動汽車、燃料電池發動機、燃料電池汽車安全要求等等，這是一套標準體系融合在一起的。
這裡再跟大家分享一下，這些標準都有一個共同點，就是說以上的標準只涉及對人體核燃料電池堆外部產生的危險。不涉及燃料電池堆內部的防護，而且這種不會對燃料電池外部產生危害，這句話很拗口。怎麼理解？我也花了很長時間，到現在不能完全說我理解透了，但跟大家淺顯的分享一下，如果說這是一個產品，我定標準的時候，我不考慮內部發生了什麼，我只要求你，第一你不要在我使用你的時候，讓你的產品對外界使用人員和公眾造成傷害。以及不要因為你自己的一些缺陷也好、設計缺陷，導致你實用功能的失效以及最終會對外界的人員和環境造成影響。而上面所說的不涉及對燃料電池堆內部的防護，我始終找不出比較好的例子，可以打這麼一個不恰當的比方，一個家庭，兩口子生活，在家裡不管發生什麼情況，只要你們不對社會，不對他人造成不良影響，吵鬧也罷，歡笑也罷，我不管，正所謂「清官難斷家務事」，我標準也不管你電堆或模塊內部的防護。（該例子為發言人後期修改）
講完這塊，我們再進入到標準的解析，首先是術語部分。這四份標準，其實大家也可以看到，20042.2基本上引用了老的標準，29838是IEC等同引用的，IEC標準裡面所有的術語引用的時候全部都寫過來，所以是單獨寫了。33978就引用了GB/T28816，以及道路車輛。36288就引用了上面那些燃料定尺術語標準，還有24548是燃料電池電動汽車的術語標準，另外還有一個定義是「車用燃料電池堆」。如果大家想了解各種定義的話，我會給大家安利和推薦我們燃料電池標委會最新的一個術語標準，是GBT20042.1-2017，總共有219個術語，涵蓋內容很多，也是行業內專家花了很多心血做的，應該是比較全的一個術語標準。前面大部分的術語都已經覆蓋了。
講完術語，接下來就是我們的技術要求。這兩本標準是放在一起做的比較。其實可以看到，我們20042.2和29838，一個電堆一個模塊標準，都給出了燃料電池電堆通用安全策略和設計要求。提這個要求的目的是什麼？是希望我們標準的使用者，通過設計以及材料選擇、加工製造等方面的優化。以及採取相應的保護措施來降低發生安全風險的可能性和嚴重性。這是每份標準制定時候所考慮到的一個共通點。所以可以看到，他這裡面每個標準都有大概13項的要求，這13項要求如果我們在設計產品的時候，每一條都百分之百的能夠做到，其實可以把很多的一些最基本的入門級的安全問題，都被考慮到解決掉，如果感興趣做這塊的可以了解一下。
第二套標準的比較就是33978跟36288，他們在前期對於產品設計的通用要求這塊提得並不是特別多，更多的其實是提的一些技術要求。而這個技術要求是要在後期的第五、第六章節的試驗中加以試驗和驗證的。
標準提了這麼多要求，每一個條都對應相應的試驗測評方法。講完這個以後，就涉及到我到底用什麼設備測試，怎麼滿足。縱觀四個標準發現，目前只有33978-2017裡面對一些設備的精度提了一些要求，我們在實際的使用過程中，因為神力測試做得特別多，我就發現這裡面有一些小問題，我也向標委會秘書處，包括標委會開大會的時候也提了一些修訂的意見。主要是溼度測量計，要求正負1%的相對溼度，這個如果大家做測試的話可以發現，正負1%的相對溼度是要求非常高的。不是說做不到，但你投入的設備和成本可能就是10倍，甚至更高。所以說這對一些做標準或者做科學研究的機構可以做到，但對於一些生產和企業的話，尤其是批量做的，量很大的時候，在做這個產品，這個要求會比較高，會造成相應的經濟負擔。所以我也是分析溼度這個要求，跟標委會提了這個修訂意見，後期我們會重點討論怎麼修訂。
與此同時我還分享一個觀點，雖然現在只有33978有，我們後續在標準制定過程中也會在每一個涉及到測試的環節中，都把精度放在這裡，讓大家有所參考和依據。也方便大家以後能力建設使的選型，因為精度要求不同，設備選型價格千差萬別。
講完設備精度，下面重點看一下這張表，說實話這張表是飽含心血，花了無數個日夜整理出來的表格，一目了然把四分標準的相同點和不同點做了比較，也不難看到，我要真正具備一個完整的燃料電池電堆模塊檢測能力的話，其實需要滿足的是25項檢測能力。而且因為你並不知道產品最後實際真正會用在哪裡，所以你不能說滿足了33978、29838，20042.2就不用滿足了，因為你後續可能還用在電動汽車上。這裡面可以看到，大部分的試驗是有一些相同的，但也有很多不同指出。今天因為時間關係我沒辦法展開，如果展開聊個一天都不夠。這個大家可以回去自己再安排人員重點的熟悉了解一下。
下面我對試驗能力建設也做了一個梳理，大家不難看到，由於氫燃料電池的特殊性，所以首當其衝第一個就是氣密性及壓力的試驗平臺，這邊需要具備試驗氣體源、多個氣體通路、壓力控制顯示，流量檢測。
另外一個是燃料電池測試平臺，在一些常規測試裡面，上面所說的溫度、壓力、流量的控制檢驗/檢測，安全保護，數據記錄這是基本的，但非正常測試的條件下，有很多比如說像過載、過流的短路設備，一些極端情況下的測試設備，大家可以重點看29838後面的幾個測試項目，都是非正常的，破壞性的一些試驗。還有撞擊振動和衝擊試驗平臺，要滿足這種標準，各種加速度、頻率、位移等等，臺面面積和樣品重量限制等腰滿足需求。很多產品做的很好，一上車就不行，也是有實際的案例的，這個測試的必要性非常強。
另外一個綜合環境試驗平臺，我們現在大家重點強調一個低溫啟動，你怎麼評價？首先得有這個平臺，這個平臺不光是要能夠實現低溫，你還得綜合考慮氫氣的特殊情況，還要把這裡面的氫氣濃度報警與其他安全聯動功能考慮進去。前面三個是與氫燃料電池強相關的，後面三個我個人認為是弱相關的，就是電磁兼容試驗平臺、包括安規、以及後面防護等級測試等通用設備，大家要建立的話必須通盤考慮。
我覺得我們行業還是方興未艾，急需要更多標準和有能力的檢測機構指導和支持我們產品開發應用，剛才繆總也介紹到平臺公司也正在做一個很大的規劃，我跟繆總也做過很多交流，也非常期待繆總幫助我們行業一起把檢測這塊做起來，實現高質量發展來。
後面我就佔用大家幾分鐘的時間，介紹一下神力科技，神力也很少在外面講報告。也想藉此機會跟大家分享一下。像張博介紹的，神力是20多年以上的老兵，我們成立於1998年6月，20年來什麼事沒有做，就專注於做燃料電池，燃料電池的開發與產業化。在今年6月28日發布的長三角的燃料電池產業創新白皮書裡面有一個，國內燃料電池企業申請專利數量最多的是437項，很榮幸這個企業正好是上海神力。我們也起草了31項國家標準，我粗略數了一下國內燃料電池相關標準也就50項左右，我們參與了一半以上，這已經融合了好幾個標準會的標準。我們也承擔了40多項的國家級省部級的科研項目，從九五到十三五的科研項目都有承擔。今年很幸運，得到了CNAS認可。關於CNAS檢測認可很多人好奇，你們為什麼申請。我也想表態，我們不是為了主要做第三方檢測，因為我們作為企業是第一方試驗室，更多是想通過獲得CNAS的認可，來規範我們的檢測活動，企業通過CNAS認可是對企業自身的管理水平、測試能力、研發水平的一種肯定與認可，；還有一點，我們自己的生產的任務和研發任務特別重，雖然有幾十個測試臺，但其實測試能力還不夠用，它既要滿足研發測試需求，也要滿足100%出廠檢測的需求。但如果有需要的話，還是歡迎跟大家做一些交流，可以做一些檢測的。
看看神力20年的發展過程，我們從1998年開始有四個階段，基礎科研，到2003-2014年的項目研發和示範運營，以及2015年以後的產業化準備，到2018年產業化初期。2015年前更多是做科研性的項目，而且是2015年之後開始做工程化，剛才馬老師在講，從科研轉到產業化的過程中，說實話我是感同身受的，做科研0到1努努力其實可以做成，但從1到10、10到100、100到1000、……，這裡面要克服的問題就層出不窮，其實是兩個完全截然不同維度的工作，很幸運我們走過了，現在正走在千臺級，在往萬臺級發展。
我們核心產品是電堆模塊，這個剛才跟大家介紹過了，就是我們小一點的MD系列，大一點的HD系列，這個也是我第一次在公開場合披露我們的產品性能，這個不是試驗室科研性能，是量產性能。也就是說我們每一臺電堆出廠前都會做出廠檢測，而且出廠測試並沒有把電堆活化到百分之百的性能，只要達到了跟客戶協議約定的要求就行。MD系列是38kW和50kW的額定功率。下面是我們76kW和95kW電堆產品，這也是我隨機拉出來的出廠測試報告上的性能，性能有很多比它還好的，正好沒有被我抽到，抽了一個中規中矩的。
除了這個以外還有一些燃料電池產業化的服務，我們可以幫助客戶建實驗室，剛才萬主任也介紹了一下，咱們也是在合作，剛才他介紹的試驗室是我們兩家合作去建，所以我們有提供試驗室建設的工程化服務，從設計規劃、設備選型與供應、資質準入。自己開發設備，主要是發動機的測試平臺。我上面寫的是40-200kW，還有一個正在做的項目是可以做到300kW，包括還有一些測試，工程技術服務等等。
這邊是實驗室平臺建設服務，我們有整車廠、科研院所、企事業單位提供燃料電池實驗室定製化交鑰匙方案。渲染圖和圖片都是實際已經建好的實驗室。燃料電池發動機測試平臺也是我們自己開發測試的產品。還有關鍵材料測試，材料這塊有膜、膜電極。電堆模塊這張表格就是我們這次被認可的測試項目，因為格式問題，如果看認可證書附件能力表裡面的參數不止這些。它包括低溫存儲和啟動實驗，應該講所有標準裡面除了EMC電磁兼容和IP等級外，其他標準裡涉及的試驗能力我們都有。發動機測試系統，也是除了EMC跟IP等級其他都有。
為什麼今天主要講標準、講實驗室？在我看來，實驗室的檢測能力其實是非常關鍵的。檢測是你研發很重要的一環，檢測能力高低就代表了你自己公司研發水平的高低，檢測設備的多少，也代表了你研發投入的多與少。我們的產品要在工程化、產品化過程中經過各種驗證，就不得不去投入大量的時間和金錢去做產品的驗證和產品的評估。所以我也希望大家能夠「氫力前行」，共同為氫能行業盡心盡力，兢兢業業的為這個行業作出貢獻。謝謝大家！
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