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當(dāng)今世界，為了解決能源短缺、環(huán)境污染日益嚴(yán)重以及人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的能源需求等問題，對(duì)潔凈新能源和可再生能源的開發(fā)成為21世紀(jì)人類面臨的首要任務(wù)。氫氣作為一種清潔、安全、高效、可再生的能源，是人類擺脫對(duì)“三大能源”依賴的最經(jīng)濟(jì)、最有效的替代能源之一。我國(guó)正在大力發(fā)展氫能事業(yè)，2019年年初，氫能源被首次寫入《政府工作報(bào)告》中，同時(shí)，各地方政府也都出臺(tái)了一些相應(yīng)的政策，以扶持當(dāng)?shù)氐臍淠墚a(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

氫能目前最具潛力的應(yīng)用領(lǐng)域莫過于燃料電池，而氫氣的質(zhì)量對(duì)燃料電池的壽命、效率等性能起到了至關(guān)重要的作用，多個(gè)國(guó)家已經(jīng)制定了燃料電池氫氣的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)也成立了相應(yīng)的工作組正在主持制修訂相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。近日，在第六屆島津化工論壇上，中國(guó)測(cè)試技術(shù)研究院（以下簡(jiǎn)稱為“中測(cè)院”）與島津正式簽署了合作協(xié)議，成立了合作實(shí)驗(yàn)室。儀式上，儀器信息網(wǎng)特別采訪了“全國(guó)氣體標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)氣體分析分技術(shù)委員會(huì)氫能與燃料電池分析方法標(biāo)準(zhǔn)制定工作組”的負(fù)責(zé)人——中國(guó)測(cè)試技術(shù)研究院化學(xué)研究所副所長(zhǎng)潘義，請(qǐng)他談?wù)勀壳皣?guó)內(nèi)氫能的發(fā)展?fàn)顩r及國(guó)家氫氣質(zhì)量分析方法標(biāo)準(zhǔn)的一些進(jìn)展。

中國(guó)測(cè)試技術(shù)研究院 化學(xué)研究所副所長(zhǎng) 潘義

中國(guó)測(cè)試技術(shù)研究院是一所集法定計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)、第三方校準(zhǔn)與檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)、測(cè)試技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究機(jī)構(gòu)三位一體的綜合性國(guó)家級(jí)研究院。據(jù)潘義介紹：中測(cè)院始建于1965年，其前身是中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院分院，1980年與西南國(guó)家計(jì)量測(cè)試中心、四川省計(jì)量測(cè)試所合并，更名為國(guó)家計(jì)量局成都計(jì)量測(cè)試研究院，同年遷址成都。1986年經(jīng)原國(guó)家計(jì)量局正式批準(zhǔn)更名為中國(guó)測(cè)試技術(shù)研究院。2000年由原國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局移交四川省人民政府實(shí)行屬地管理，為省政府直屬公益類科研事業(yè)單位。

作為秘書處單位,中測(cè)院組建了全國(guó)機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)檢測(cè)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC364）、全國(guó)生化檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC387)、全國(guó)氣體標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)氫能與燃料電池工作組（SAC/TC206/SC1/WG1），一直致力于氣體分析測(cè)試領(lǐng)域相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化工作，主持和參與起草了多項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)境行業(yè)以及天然氣行業(yè)相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）下屬的ISO/TC158 Analysis of gases技術(shù)對(duì)接及ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)起草工作。

中測(cè)院擁有科研實(shí)力雄厚的科研團(tuán)隊(duì)，緊密貼近產(chǎn)業(yè)急需的測(cè)試與標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)問題，積極開展“國(guó)家化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)”研究工作，取得了豐碩的成果，廣泛應(yīng)用并滿足環(huán)境監(jiān)測(cè)、石油化工、公共安全、公平貿(mào)易、儀器研發(fā)等領(lǐng)域企事業(yè)單位的需求。

國(guó)內(nèi)起步較晚

2019年是中國(guó)氫能飛速發(fā)展的一年，但目前中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還遠(yuǎn)落后于國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家。潘義介紹說，氫燃料電池技術(shù)已經(jīng)成為全球能源技術(shù)革命的一個(gè)重要方向，許多國(guó)家也將該技術(shù)作為未來能源戰(zhàn)略的重要組成部分。日本非常重視氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，想以此解決其部分能源問題；德國(guó)也在大力發(fā)展氫能，目標(biāo)是確保德國(guó)贏得在氫技術(shù)領(lǐng)域的全球領(lǐng)袖地位，并將氫能作為整個(gè)國(guó)家的能源發(fā)展方向之一；而美國(guó)開始研究時(shí)間較早，但前期不是非常重視，現(xiàn)在也在加快速度發(fā)展氫能燃料電池技術(shù)。

車載氫能燃料電池是目前氫能較有前景的應(yīng)用領(lǐng)域，經(jīng)過數(shù)十年研究已經(jīng)逐漸發(fā)展起來。國(guó)內(nèi)在此領(lǐng)域發(fā)展較晚，近年來，多家汽車企業(yè)啟動(dòng)了相關(guān)研發(fā)，廣東佛山地區(qū)在此領(lǐng)域發(fā)展較快，四川成都緊隨其后，目前研究重點(diǎn)集中在大、中型客車和城市物流車，已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了商用；氫能家庭汽車還處于實(shí)驗(yàn)階段，國(guó)內(nèi)目前沒有正式上路的車型。國(guó)外一些汽車企業(yè)的氫能家庭汽車早已上路，如豐田等。

雖然目前氫能汽車發(fā)展如火如荼，但潘義也說道：氫能汽車也有其局限性，如果未來氫能家庭汽車可以實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，也無法很快完全替代電動(dòng)汽車與燃油汽車，極有可能在一段時(shí)間內(nèi)呈“三分天下”的局勢(shì)。

標(biāo)準(zhǔn)推動(dòng)發(fā)展

在氫能燃料電池發(fā)展中存在很多問題，有很大一部分來源于氫氣的標(biāo)準(zhǔn)。氫氣作為氫能燃料電池的能量來源，其純度及雜質(zhì)含量都極大的影響著電池的性能，需要對(duì)其中各項(xiàng)雜質(zhì)的含量進(jìn)行限定。我國(guó)工業(yè)氫氣的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 3634.2-2011氫氣 第2部分：純氫、高純氫和超純氫》中對(duì)總烴、總硫、甲醛、甲酸、氨、總鹵化物、顆粒物濃度等參數(shù)都沒有規(guī)定，如果其中某項(xiàng)參數(shù)過高，都對(duì)燃料電池的整體性能造成影響。

而目前國(guó)內(nèi)燃料電池用氫氣的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)的是《GB/T 37244-2018 質(zhì)子交換膜燃料電池汽車用燃料 氫氣》，該標(biāo)準(zhǔn)是從ISO 14687-2轉(zhuǎn)化而來。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織氫能技術(shù)委員會(huì)（ISO/TC 197 Hydrogen technologies）在2019年底推出的最新標(biāo)準(zhǔn)ISO 14687中，對(duì)參數(shù)和限量值做了稍許調(diào)整，相信國(guó)內(nèi)相應(yīng)的標(biāo)委會(huì)也會(huì)很快對(duì)GB/T 37244進(jìn)行進(jìn)一步修訂。

GB/T 37244 中明確規(guī)定了氫氣15個(gè)指標(biāo)的具體要求，包含氫氣純度（摩爾分?jǐn)?shù)）、非氫氣體總量、水、總烴（按甲烷計(jì)）、氧、氦、總氮和氬、二氧化碳、一氧化碳、總硫（按H2S計(jì)）、甲醛、甲酸、氨、總鹵化合物（按鹵離子計(jì)）和最大顆粒物濃度。其中，總硫含量要求不超過4 ppb，標(biāo)準(zhǔn)非常嚴(yán)格。GB/T 37244標(biāo)準(zhǔn)中針對(duì)這些參數(shù)規(guī)定了明確的限量值，但是并沒有對(duì)各參數(shù)的檢測(cè)方法進(jìn)行研究，目前所引用的分析方法標(biāo)準(zhǔn)并不全部適用于燃料電池用氫氣的雜質(zhì)分析。

在國(guó)際上，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織氣體分析技術(shù)委員會(huì)(ISO/TC 158 Analysis of gases)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織氫能技術(shù)委員會(huì)（ISO/TC 197 Hydrogen technologies）專門成立了聯(lián)合工作組“JWG 7 Hydrogen Fuel Analytical Methods”從事氫燃料分析方法研究。據(jù)潘義介紹，為順應(yīng)國(guó)家氫能產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略布局，解決氫氣品質(zhì)分析技術(shù)瓶頸問題，健全我國(guó)氫能與燃料電池氫氣品質(zhì)分析方法標(biāo)準(zhǔn)體系，中測(cè)院化學(xué)所負(fù)責(zé)籌建了“氫能與燃料電池分析方法標(biāo)準(zhǔn)制定工作組”。該工作組由全國(guó)氣體標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)氣體分析分技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC 206/SC 1）管理，工作組編號(hào)為SAC/TC 206/SC 1/WG 1，對(duì)口國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織“ISO/TC 158/JWG 7 Hydrogen Fuel Analytical Methods”，負(fù)責(zé)氫能與燃料電池領(lǐng)域氣體分析方法相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制修訂工作。工作組于2019年3月7日批準(zhǔn)成立之后，4月7日在成都順利召開工作組啟動(dòng)會(huì)，并成立了“氫氣品質(zhì)分析與標(biāo)準(zhǔn)研究實(shí)驗(yàn)室”，積極開展相關(guān)分析方法標(biāo)準(zhǔn)研究工作，目前已在氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、稀釋裝置、高壓氫氣取樣、氫中痕量總硫分析、無機(jī)多組分氣體分析等方面取得初步進(jìn)展，其他參數(shù)的分析方法研究工作也在逐步推進(jìn)中。

目前的標(biāo)準(zhǔn)雖然對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)都有詳細(xì)的規(guī)范，但卻存在一個(gè)問題。潘義解釋說，氫氣的來源直接影響了氫氣中雜質(zhì)的含量，通過電解水制得的氫氣純凈度就很高，而通過甲烷制得的氫氣烴類物質(zhì)就會(huì)較多，各個(gè)地區(qū)會(huì)根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況選擇制氫的方式。對(duì)于加氫站來說，目前無論氫氣來源如何，所有的氫氣都需要進(jìn)行全部項(xiàng)目的檢測(cè)，這無形之中造成了檢測(cè)資源的浪費(fèi)，加氫站也需要投入更多的成本用于氫氣的檢測(cè)。

潘義講，氫能的產(chǎn)業(yè)規(guī)模很大，且非常有前景，眼下各地區(qū)加氫站對(duì)檢測(cè)都有很大的需求，急需合適的檢測(cè)方法。“氫能與燃料電池分析方法標(biāo)準(zhǔn)制定工作組”的工作任務(wù)首先是針對(duì)ISO 14687的要求，建立一套適用于燃料電池用氫氣中各自雜質(zhì)的取樣方法和分析方法，形成國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；本著經(jīng)濟(jì)適用和分析結(jié)果準(zhǔn)確可靠的原則，每個(gè)參數(shù)會(huì)爭(zhēng)取形成幾種不同原理的標(biāo)準(zhǔn)，用戶可根據(jù)自身的需求進(jìn)行選擇。這些成果都將服務(wù)于整個(gè)氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求，并爭(zhēng)取在標(biāo)準(zhǔn)化方面與ISO相應(yīng)的工作組接軌和推廣，提升中國(guó)的國(guó)際影響力。

合作推動(dòng)產(chǎn)業(yè)

談到此次與島津成立合作實(shí)驗(yàn)室，潘義表示，與島津公司成立“氣體分析標(biāo)準(zhǔn)化及解決方案示范應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室”，是基于中測(cè)院和島津公司前期良好的合作基礎(chǔ)。中測(cè)院在環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)氣體、氫能源、天然氣化工、煤化工等領(lǐng)域具有多年的研究基礎(chǔ)，技術(shù)沉淀深厚，研究并建立了許多產(chǎn)業(yè)急需的分析方法及解決方案。中測(cè)院將以合作實(shí)驗(yàn)室的組建為契機(jī)，通過雙方的共同努力，將實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成為開展氣體分析測(cè)試領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)的研發(fā)基地、成為氣體分析測(cè)試成果孵化和轉(zhuǎn)化示范應(yīng)用基地，把實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成為本領(lǐng)域技術(shù)集成和技術(shù)輻射的公共技術(shù)服務(wù)平臺(tái)，為推動(dòng)氣體分析領(lǐng)域的科技進(jìn)步和事業(yè)發(fā)展作出更新、更大的貢獻(xiàn)。

編輯：陳丹  校對(duì)：楊東川  審核：楊東川

來源：儀器信息網(wǎng)，氫云鏈整理

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