氫能燃料電池汽車關鍵儲能部件的安全性和可靠性研究正被廣泛關注。為確保高壓條件下儲氫容器的使用安全，車載高壓儲氫瓶的合理應用是當前研究的重點。
國標GB/T 35544-2017《車用壓縮氫氣鋁內膽碳纖維全纏繞氣瓶》和團體標準T/CATSI 02 007-2020《車用壓縮氫氣塑料內膽碳纖維全纏繞氣瓶》（以下簡稱：該標準）規定了高壓儲氫瓶的各項型式試驗的要求及合格指標，其中B類高壓儲氫瓶的使用性能試驗是除火燒試驗外唯一使用了氫氣介質的試驗項目，其所用試驗系統裝置見圖1。
使用性能試驗包含水壓試驗、常溫和極限溫度氣壓循環試驗、極限溫度滲透試驗、常溫靜壓試驗、剩余強度液壓爆破試驗，按圖2順序開展。
特嗨氫能檢測作為國內最早具備使用性能試驗能力的第三方檢測機構，通過四年高壓臨氫系統安全運營及試驗驗證，擁有豐富的試驗經驗。基于具體的試驗案例，對使用性能試驗中的常溫和極限溫度氣壓循環試驗進行介紹。
其中，以環境溫度劃分，常溫和極限溫度氣壓循環試驗主要分為低溫工況、常溫工況及高溫工況；結合試驗介質溫度劃分，又會進一步細分為常溫+低溫工況、低溫+低溫工況、低溫+常溫工況、低溫+高溫工況等四種。這里以低溫+低溫工況（以下簡稱：雙低溫工況）為例，將對車載高壓儲氫瓶使用性能試驗作進一步介紹。
雙低溫工況開展時，在受試氣瓶瓶口閥、筒體中間及氣瓶尾部各布置一個溫度傳感器，以便在試驗過程中能夠實時監測氣瓶表面溫度。注：由于碳纖維纏繞原因導致氣瓶本體有一定程度的凹凸，建議在溫度傳感器和氣瓶本體之間涂抹一層導熱硅脂，增大溫度傳感器與氣瓶接觸面積；同時，瓶口閥溫度傳感器需接入試驗系統。達到監測并控制試驗系統充放氣速率的要求。
在安全方面，因試驗氣瓶在充裝過程中瓶身會發生徑向形變，為降低試驗安全風險，在氣瓶中線兩端各布置一個拉線式位移傳感器，拉線繞瓶一周，以便試驗過程中實時并全程監測氣瓶的變形量。見圖3
根據該標準要求，設置充壓速率、壓力上限（56MPa）以及循環次數（5/15/25），設置氣瓶測試環境溫度（-40℃）以及預冷氫氣溫度（-40℃）注：受試氣瓶及其附件均達到規定溫度后方可進行后續氣壓循環試驗。具體循環曲線見圖4
由試驗曲線可以看出，試驗氣瓶在3分鐘內由起始壓力2MPa迅速充裝至試驗壓力56MPa時，試驗氣瓶內溫度最高升至10℃，充氣速率最大為（23-25）g/s，同時，整個充氣過程試驗氣瓶徑向膨脹量為5-6mm。放氣過程中，試驗氣瓶以（2.12-2.16）g/s的速率放氣，需45min左右壓力降至2MPa，經監測，期間氣瓶內溫度將會降低至-51.25℃，氣瓶瓶閥以及氣瓶的中部和后部的溫度分別可降至-46.67℃、-43.34℃、-45.21℃。
總體來看，特嗨氫能檢測所具備的使用性能測試能力中在雙低溫這種最嚴酷的工況下，根據氣瓶容積不同，單次循環時長約為50min -1.5h左右，各項試驗指標均在標準要求范圍內。
值得注意的是，在放氣階段，氣瓶及其附件本身溫度均達到-40℃以下，在對瓶口閥進行驗證時，需進一步考慮更低溫度下瓶口的性能及功能完好性，其對目前的密封材料也帶來了考驗。
為保證高壓儲氫系統及其關鍵零部件等產品的安全性和可靠性，該標準除規定了高壓儲氫瓶及瓶閥等需開展各項涉氫試驗外，還規定了各項非涉氫的型式試驗的要求及合格指標。
在整車氫安全方面，涉及高壓儲氫瓶的耐久性試驗、儲氫閥門的泄漏及耐壓性試驗與涉氫試驗同樣具有重要地位。
特嗨氫能檢測本著“專注、專業、專家”的初心，全力保障產品在應用過程中的安全可靠，引進了多套歐美高端專業檢測設備，建立了另外兩大完善的核心試驗室：閥門性能試驗室和液壓循環及爆破試驗室。
閥門性能試驗室由高低溫濕熱試驗箱、氦氣加壓機、氦氣檢測器及數據記錄儀組合而成，可在低溫、高溫、高濕度環境下對儲氫瓶閥及關鍵零部件進行最高105MPa壓力下的泄漏試驗。
開展閥門類高低溫內外漏試驗，滿足氦氣、氮氣、氮氦混合氣試驗介質的70MPa/35MPa閥門類性能和耐久測試相關要求。可設定增壓壓力值，實時顯示測試壓力；可編程測試腳本，具有實時記錄和存檔測試曲線及試驗信息的功能。
①溫度控制范圍：-70℃～+180℃
②濕度控制范圍：10%～95%RH
③氦氣加壓機：最高輸出壓力：105MPa
④氦氣檢測器測量范圍：1.0×10-7 mbar·L/s
GB/T 35544-2017《車用壓縮氫氣鋁內膽碳纖維全纏繞氣瓶》
儲氫閥門及關鍵零部件的高低溫內外漏、性能及耐久性測試。
液壓循環及爆破試驗室全部由進口設備打造而成，配備三套零部件液壓疲勞及爆破測試臺、一套液壓循環測試臺（含靜壓測試系統一套）和一套液壓爆破測試臺，可以滿足儲氫氣瓶及關鍵零部件的多項型式試驗需求，其中B類高壓儲氫氣瓶關鍵的耐久性試驗需要整套液壓循環測試系統配合完成全部試驗項目，為目前國內領先的液壓疲勞及水壓爆破試驗室。
對儲氫瓶關鍵零部件進行耐壓性試驗、極限溫度壓力循環循環試驗。
①溫度控制范圍：-70～180℃
②濕度控制范圍：10%～98%RH
③壓力控制范圍：液壓循環壓力范圍2～105MPa，最大爆破壓力400MPa
GB/T 35544-2017《車用壓縮氫氣鋁內膽碳纖維全纏繞氣瓶》
T/CA TSI 02 007-2020《車用壓縮氫氣塑料內膽碳纖維全纏繞氣瓶》
儲氫系統關鍵零部件的耐壓性試驗、極限溫度壓力循環試驗等。
對儲氫瓶進行常溫壓力循環試驗、極限溫度壓力循環試驗。
①溫度控制范圍：-40～85℃
②濕度控制范圍：10%～98%RH
③壓力控制范圍：2～105MPa
GB/T 35544-2017《車用壓縮氫氣鋁內膽碳纖維全纏繞氣瓶》
T/CA TSI 02 007-2020《車用壓縮氫氣塑料內膽碳纖維全纏繞氣瓶》
碳纖維全纏繞氣瓶：常溫壓力循環試驗、極限溫度壓力循環試驗及其他試驗的循環部分試驗。
GB/T 35544-2017《車用壓縮氫氣鋁內膽碳纖維全纏繞氣瓶》
T/CA TSI 02 007-2020《車用壓縮氫氣塑料內膽碳纖維全纏繞氣瓶》
碳纖維全纏繞氣瓶：水壓試驗、水壓爆破試驗及其他試驗中的常溫靜壓試驗、剩余強度爆破試驗。
為了保證試驗過程的安全性，在進行高壓氣態氫為介質的試驗項目前，需要開展以水或航空液壓油等為試驗介質的相關液壓類試驗，以保證高壓氣瓶的安全性能。
原文始發于微信公眾號（艾邦氫科技網）
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