目前氫氣中各雜質(zhì)分析以離線技術(shù)為主、集成度低、實施性差等問題，提出需自主設(shè)計多種關(guān)鍵雜質(zhì)組分同時分析的集成聯(lián)用方法，構(gòu)建滿足FCV用氫氣品質(zhì)保證的完整分析監(jiān)測體系以及未來應(yīng)主要向在線分析技術(shù)方向發(fā)展。

燃料電池汽車（FCV）以氫氣作燃料可解決傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車所帶來的排放污染和大量化石能源消耗問題。氫燃料電池作為一種將化學(xué)能催化轉(zhuǎn)化為電能的過程，氫氣的品質(zhì)則直接影響燃料電池中催化劑的性能和壽命，甚至nmol/mol級別的某些痕量雜質(zhì)也會引起燃料電池催化劑中毒，造成燃料電池系統(tǒng)的性能衰減。因此，對FCV用氫氣的質(zhì)量管控至關(guān)重要。

為保障燃料電池的長周期良好運(yùn)行，在FCV 氫源國際和國家標(biāo)準(zhǔn)ISO 14687-2、SAE J2719及GB/T 37244中均對各雜質(zhì)含量提出相應(yīng)的限值要求。（國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）、美國汽車工程師學(xué)會（SAE）及我國國標(biāo)（GB））

FCV用氫氣品質(zhì)的指標(biāo)要求

氫氣的成本和電池的耐久性是制約FCV 大規(guī)模商業(yè)化發(fā)展的兩大瓶頸。2018 年，我國氫能產(chǎn)量約2100萬噸，占世界氫產(chǎn)量的1/3，是世界第一產(chǎn)氫大國，可為FCV 提供充足氫氣來源。目前制氫技術(shù)主要有天然氣、石腦油、煤等化石能源制氫、電解水制氫、生物質(zhì)制氫及其他工業(yè)副產(chǎn)氫等，其中90%的氫氣來源于化石燃料或工業(yè)副產(chǎn)氫  ，這些氫源中往往存在從原料或反應(yīng)過程帶來的雜質(zhì)或副產(chǎn)物，如H2S、H2O、CO、CO2、NH3、甲醛、甲酸或輕烴組分等，這些雜質(zhì)的存在在不同程度上會影響燃料電池的使用性能和壽命。為保證氫燃料電池汽車的高性能、長周期使用，必須保障FCV用氫氣的品質(zhì)。

目前，ISO 14687-2:2012、SAE J2719:2015和GB/T 37244—2018 等國際或國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)對FCV 用氫氣中的雜質(zhì)含量限值要求如表1所示。

表1 各標(biāo)準(zhǔn)對氫燃料中的雜質(zhì)限量要求

注：當(dāng)甲烷濃度超過2μmol/mol時，甲烷、氮氣和氬氣濃度不超過100μmol/mol。

結(jié)合表1可以看出，除SAE J2719:2015中對非氫雜質(zhì)總量要求稍有區(qū)別外，各標(biāo)準(zhǔn)提供的FCV用氫的指標(biāo)要求基本一致。大部分雜質(zhì)的含量限值均在10-6（摩爾分?jǐn)?shù)）級別，硫化物、HCHO、鹵化物甚至達(dá)到10-9（摩爾分?jǐn)?shù)）超痕量級別，表明這些雜質(zhì)的存在對燃料電池的性能產(chǎn)生不利的影響。為保障對痕量雜質(zhì)的可靠檢測，對分析方法的靈敏度以及分析系統(tǒng)、采樣系統(tǒng)都提出很高的技術(shù)要求。

目前氫氣中各雜質(zhì)分析以離線技術(shù)為主、集成度低、實施性差等問題，提出需自主設(shè)計多種關(guān)鍵雜質(zhì)組分同時分析的集成聯(lián)用方法，構(gòu)建滿足FCV用氫氣品質(zhì)保證的完整分析監(jiān)測體系以及未來應(yīng)主要向在線分析技術(shù)方向發(fā)展。