燃料热定仪

燃料电池作为一种利用氢气或醇类的发电设备，通过电化学反应将氢气或醇类的化学能直接转化为电能，不受卡诺循环（Carnot cycle）的限制，具有高效和清洁的特点，在新能源领域受到广泛的关注，并在航空航天、运载交通和便携移动设备中具有良好的应用前景。 燃料电池按照电解质和工作温度的不同，可以分为：质子交换膜燃料电池（Proton exchange membrane fuel cells，PEMFC）、固体氧化物燃料电池（Solid oxide fuel cell，SOFC）、熔融碳酸盐燃料电池（Molten carbonate fuel cell，MCFC）、磷酸盐燃料电池（Phosphoric fuel cell，PAFC）和碱性燃料电池（Alkaline fuel cell，AFC）等。其中，PEMFC被看作是新能源车辆领域中具有发展前景的动力源。图1 燃料电池的分类及技术状态 PEMFC的发展可以追溯到20世纪60年代，美国国家航空航天局（NASA）委托美国通用电器公司（GE）研制载人航天器的电池系统。但受当时技术的限制，PEMFC采用的聚苯乙烯磺酸膜在服役时易于降解，导致电池寿命很短。GE随后将电池的电解质膜更换为杜邦公司（Du Pont）的全氟磺酸膜（Nafion）部分解决了上述问题，但是阿波罗（Appollo）登月飞船却搭载了另一类燃料电池——AFC。受此挫折之后，PEMFC技术的研发一直处于停滞状态。 直到 1983年，加拿大巴拉德动力公司（Ballard Power System）在加拿大国防部资助下重启 PEMFC的研发。随着材料科学和催化技术的发展，PEMFC技术取得了重大突破。铂/碳催化剂取代纯铂黑，并且实现了电极的立体化，即阴极、阳极和膜三合一组成膜电极组件（Membrane electrode assembly，MEA），降低了电极电阻，增加了铂的利用率。20世纪90年代以后，电化学催化还原法和溅射法等薄膜电极的制备技术进一步发展，使膜电极铂载量大幅降低。性能的提升和成本的下降也促使 PEMFC逐渐从军用转为民用图2 燃料电池汽车历史 质子交换膜燃料电池（PEMFC）由阳极、质子交换膜、阴极组成，利用水电解的逆反应，连续地将氢气和氧气通过化学反应直接转化为电力，并且可以通过多个串联来满足电压需求。 PEMFC发电的基本原理：氢气进入燃料电池的阳极流道，氢分子在阳极催化剂的作用下达到 60℃左右后开始被离解成为氢质子和电子，氢质子穿过燃料电池的质子交换膜向阴极方向运动，因电子无法穿过质子交换膜，所以通过另一种电导体流向阴极；在燃料电池的阴极流道中通入氧气（空气），氧气在阴极催化剂作用下离解成氧原子，与通过外部电导体流向阴极的电子和穿过质子交换膜的氢质子结合生成纯净水，完成电化学反应。图3 质子交换膜燃料电池（PEMFC）工作原理 膜电极（Membrane Electrode Assembly, MEA）是燃料电池发电的关键核心部件。膜电极由质子交换膜（PEM）、膜两侧的催化层（CL）和气体扩散层（GDL）组成，燃料电池的电化学反应发生在膜电极中。质子交换膜的功能是传递质子，同时隔离燃料与氧化剂。目前常见的膜材料是全氟磺酸质子交换膜，代表厂家Gore公司的Gore Select增强型质子交换膜、杜邦公司的Nafion系列。 催化剂主要控制电极上氢和氧的反应过程，是影响电池活化极化的主要因素。目前氢燃料电池的催化剂主要为三个大类：铂（Pt）催化剂、低铂催化剂和非铂催化剂。Pt作为催化剂可以吸附氢气分子促成离解，是目前需要商用的；但Pt稀缺性强，我国储量也不丰富，减少铂基催化剂用量是降低燃料电池系统商用成本的重要途径。 气体扩散层的主要作用是支撑催化层，传递反应气体与产物，并传导电流。基材通常为多孔导电的材质，如炭纸、炭布，且用PTFE等进行憎水处理构成气体通道。目前市场上商业化的气体扩散层基材供应商主要包括日本Toray、德国SGL与Freudenberg、加拿大Ballard等。 三位一体检测系统是 Apreo 2 扫描电镜独特的镜筒内检测系统。它由三个探测器组成：两个极靴内探测器（T1、T2）和一个 镜筒内探测器（T3）。这一独特的系统可提供燃料电池膜电极MEA成分、形貌和表面特征等不同层次的详细信息。 图4 赛默飞电镜及三位一体检测系统示意图图5 膜电极MEA示意图对其对应的显微结构 MEA的结构设计和制备工艺技术是燃料电池研究的关键技术，它决定了燃料电池的工作性能。 另外，质子交换膜PEM是燃料电池的核心部件。它的性能高度依赖于燃料电池电堆的堆叠和系统设计，尤其是PEM所经受的工作条件。这项看似微小的技术却是关键所在。燃料电池在实际应用环境中的耐久性是另一个关键性能因素。根据美国能源部的规定，在实际环境中行驶的条件下，燃料电池使用寿命应达到约5,000小时。为了达到这些目标，PEM设计必须考虑两种类型的耐久性，机械耐久性和化学耐久性。 机械耐久性：工作过程中的相对湿度循环会导致PEM的机械性能衰减。相对湿度的升高和降低会引起PEM膨胀和收缩，从而导致MEA中出现裂纹和孔洞。久而久之，这会造成气体渗透增加以及效率损失，并导致燃料电池电堆发生灾难性故障。通常，未经增强的PEM会通过增加厚度来提升耐久性，导致电导率降低，因此功率密度也更低。业内已广泛认可，化学稳定性优异的ePTFE增强型质子交换膜（全氟磺酸树脂/聚四氟乙烯/全氟磺酸树脂，三明治结构）可显著减少这种面内膨胀，提高RH循环耐久性，并延长电池电堆的使用寿命。图6 膜电极的横截面显微结构图，ePTFE增强型质子交换膜（全氟磺酸树脂/聚四氟乙烯/全氟磺酸树脂） 化学耐久性: 燃料电池需要在恶劣的化学环境中工作。燃料电池工作过程中产生的有害自由基会与离子聚合物 (全氟磺酸树脂是一种离子聚合物)发生反应，造成离子聚合物性能下降,这种性能衰减会造成燃料电池性能的持续下降，增加气体渗透，并导致PEM和燃料电池失效。PEM的化学耐久性不仅受PEM的自身属性影响，还受PEM的工作环境影响。减少PEM厚度有助于改善高温下的性能。因此，对不同结构层厚度的准确测量，就非常重要。 催化层中的催化组分为催化剂，目前Pt/C载体型催化剂是PEMFC常用的催化剂，由纳米级的Pt颗粒（3-5nm）和支撑这些Pt 颗粒的大比表面积活性炭（20-30nm）构成。质子交换膜燃料电池商业化进程中的主要阻碍之一是价格高昂的贵金属催化剂，从而大量的研究工作集中于开发新型催化剂以降低铂载量和增强催化剂的耐久性。催化剂的合成方法决定催化剂的结构、表面形貌和粒径分布等，这也将直接影响催化剂的性能。图7 膜电极组催化层的纳米pt催化剂,3-5nm：（左图）T1探测器检测，（右图）T3探测器检测图8 膜电极组催化层的纳米pt催化剂,3-5nm：VeriosTLD 探测器检测 50万倍和150万倍（底片显示） PEMFC的催化层是由各种不同尺度的颗粒和孔组成的，其内部的物理化学过程十分复杂，包括电化学反应、电子的迁移、氢气和氧气的扩散、质子的迁移和扩散，还有水的迁移、扩散、渗透、蒸发和液化，这一切的实现都离不开催化层的微孔结构。 催化层是由黏结剂( 如Nafion 或PTFE) 黏结起来的 Pt /C 颗粒的团聚体组成的，各颗粒之间有许多的微孔。Watanabe 等将催化层内的孔分为两大类: 一类是颗粒团聚体内部各颗粒之间较小的空隙，被称为主孔（孔径小于100nm的孔属于主孔） 另一类则是各颗粒团聚体之间的空隙，被称为次孔（大于100nm 的孔属于次孔）1。催化层内的电催化反应主要发生在主孔内，而作为黏结剂的PTFE更容易进入次孔，次孔是气体和水传输的主要通道。 备注1：Shin 等实验发现，催化层中只有孔径在70nm 以下的孔才不会被聚合物阻塞住，表明其主、次孔的分界为 70nm；Uchida 等认为主、次孔孔径分界为 40nm，由于全氟磺酸树脂和PTFE-C只会存在于次孔中。 催化层的结构，主要指的就是其微孔结构，由于主孔和次孔的不同作用，不同的微孔总容量和主、次孔容量比将导致迥异的电池性能。根据主、次孔理论，主孔较多时，可增加活化反应位，有利于减少催化层内的活化损失 次孔较多时，有利于质量传输，可减少质量传输损失。因此，维持足够数量的孔隙率和较好的主、次孔比例成为了研究催化层结构优化所要关注的重点。赛默飞电镜的孔径分布软件可满足此需求。图9 催化层结构孔隙率检测 目前，大多数 MEA 的催化层都是由一定比例的电催化剂( 如 Pt /C) 和 Nafion 组成。在常用 MEA中Nafion 在催化层中的作用有以下 3点: ( 1) 将电化学反应活性区扩大延伸至催化层内部，并有效传导质子 ( 2)黏结作用，保持催化层的机械稳定性 ( 3) Nafion上的亲水基团有保湿作用，防止膜脱水。 尽管在催化层中加入一定量的 Nafion 能有效提高催化剂的利用率，但是催化层中 Nafion含量若过多，不仅会大量覆盖 Pt /C 颗粒，阻碍电子传导，还可能阻塞催化层内部的微型孔，导致内部水和反应气体的传输通道受阻，这样会大大减弱电池的性能，尤其是在高电流密度时的性能。因此关于催化层中 Nafion 与催化剂的比例问题，以及如何识别三相1，一直受到研究者们的广泛关注。 备注1：在PEMFC中，位于三相区（3-phase region）的Pt颗粒会参与反应，通常三相区表示载体C、催化剂Pt、离聚物（Ionomer，如全氟磺酸）图10 催化层离聚物与三相反应区。 Apreo 2可以快速识别离聚物/C、Pt/C及三相区 PEMFC的普及和商业化目前还受电池性能和价格的影响，MEA催化层结构的不断改善也是PEMFC 实现商业化的有效途径之一。参考资料1.Warshay M, Prokopius PR. The fuel cell in space: yesterday, today and tomorrow [J]. Journal of Power Sources, 1990, 29: 193-200.2.Steele BCH, Heinzel A. Materials for fuel-cell technologies [J]. Nature, 2001, 414(6861):3.Sharaf OZ, Orhan MF. An overview of fuel cell technology: fundamentals and applications [J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2014, 32: 810-853.4.苏凯华. 新型质子交换膜燃料电池催化层结构及其性能研究 [D]. 上海: 上海交通大学, 2015.5. 王诚, 王树博, 张剑波, 等. 车用质子交换膜燃料电池材料部件 [J]. 化学进展, 20156. 汪嘉澍, 潘国顺, 郭丹. 质子交换膜燃料电池膜电极组催化层结构 [J]. 化学进展, 2012, 24(10): 1906-19137. Kim K H, Lee K Y, Kim H J, et al. The effects of Nafion ionomer content in PEMFC MEAs prepared by a catalyst-coated membrane (CCM) spraying method[J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2010, 35(5): 2119-2126.8. Uchida M, Aoyama Y, Eda N, et al. Investigation of the microstructure in the catalyst layer and effects of both perfluorosulfonate ionomer and PTFE‐loaded carbon on the catalyst layer of polymer electrolyte fuel cells[J]. 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低碳燃料标准制定全面启动　两项“低碳燃料”国标草稿 预计8月前报批　　低碳燃料一般指与传统化石燃料(如柴油、汽油、航空煤油)相比，单位能量能源具有更低的碳强度(或者说温室气体排放强度)，这种比较是建立在燃料生命周期评价的基础上。也就是说，燃料的碳强度应从能源原料的获取开始计算，包括开采(种植)、生产、运输以及最后汽车发动机燃烧，整个过程的温室气体排放都应包括在燃料碳度内，并不是只考虑汽车发动机的燃烧排放。而且，温室气体的排放可能因其中任何环节的改变而产生较大的变化，同一种燃料的碳强度是可以通过工艺改进、技术创新来降低的。从国内外研究成果来看，废弃油生物柴油、纤维素乙醇、可再生电力等具有更低的碳强度和减排潜力，被认为是低碳燃料。　　那么，我国应如何实现交通燃料的低碳化呢?中国标准化研究院资源与环境标准化研究所的陈亮博士指出：“要摸清家底，开展交通燃料生命周期温室气体排放评价，首先要具备一套标准的评价方法学。”据悉，由中国标准化研究院、能源与交通创新中心、中粮集团等七家单位共同研究起草的两项“低碳燃料”国家标准。　　其中，《交通燃料生命周期温室气体排放评价 原则和要求》已经完成了广泛征求意见稿并在广泛征求意见中 《交通燃料生命周期温室气体排放 报告与审核》处于标准起草阶段，有望于7月初完成标准征求意见稿。两项“低碳燃料”国家标准草稿计划于8月前报批国家标准化委员会。这两项国家标准不仅可以帮助企业评价交通燃料生命周期温室气体排放，也可以帮助各级政府决策部门根据评价结果制定相关的政策法规。　　国家发改委相关人士表示，低碳燃料的研究工作能从定量角度对如何降低碳排放做了有益的探索，提出了思路。同时，还可以用科学的方法对当前的一些热点作出判断，不能说开发的产品是低碳的，就认定整个产业链就是低碳的。

X射线荧光技术（XRF）是一种公认的检测石油产品中硫含量的方法，并得到国际标准测试法（ASTM、ISO、JIS等）的支持。该过程具有无损性、快速性和准确性。每批的测试方案都附有可追溯文件，将确保生物燃料装运符合规范，不会被炼油厂拒收。日立X-Supreme 8000台式XRF分析仪非常适合在生产环境中快速、准确地分析生物燃料，因此您可以证明其符合当前的硫限值。从2018年起，可再生运输燃料公约（RTFO）已设定新的生物燃料目标。该目标是在未来15年内，大幅度增加英国交通部门使用的生物燃料百分比。如果您专门从事优质生物柴油供应业务，尤其是将回收的废弃产品制成生物燃料等业务，这意味着一个真正的机会将摆在您的面前。新的RTFO规定已于2018年4月15日生效，强制要求供应商立即将生物燃料的百分比从4.75 %提高到7.25 %。从2019年开始，生物燃料占燃料总量的百分比将逐年稳步增长，直至2032年1月1日，该比率将达到12.4 %。谁会受到了此项变化的影响？对于向英国市场供应450,000升或更多运输燃料的供应商（例如运输公司）而言，RTFO是强制性的。然而，本规范首次将航空燃料纳入其中，尽管不是强制性的，但在RTFO规定下，在英国航空设备中使用生物燃料有资格获得奖励。“农作物上限”为解决燃料作物可能造成过度使用可耕地的潜在问题，RTFO规定已经对直接来自于农作物（例如，谷物、块茎和根茎作物以及球茎作物等）的生物燃料的百分比设定了限制，称为“农作物上限”，将作物衍生生物燃料的最大允许限度从2018年的4 %下降到2032年的2 %。为进一步支持可持续生物燃料，本条例为基于废弃物的高级可再生燃料制定了一个目标，称为发展性燃料。2019年的目标是0.05 %，到2032年稳步上升至1.4 %。确保生物燃料达到标准由生物燃料和化石燃料混合而成的燃料必须符合欧盟关于该燃料类型的标准，即 BS EN: 228 （适用于汽油）或 BS EN: 590 （适用于柴油）。需特别指出的是，硫含量需要保持在当前标准限值以下，以符合环境目标。农作物来源和废物来源的生物燃料供应商，需要在源头及运输之前对其产品进行测试，以确保产品不会被炼油厂拒收。此外，生物燃料中的氯含量也需要仔细监测。燃料中过量的氯会导致炼油厂内使用的工艺设备腐蚀，炼油厂将对氯含量施加自行规定的限制，以保护其资产。选择合适的XRF测试设备供应商日立X-Supreme 8000台式XRF分析仪非常适合在废油收集时和生产环境中快速准确地分析生物燃料。生物燃料供应商可以证明其符合当前的硫限制。X-Supreme 8000使用简便，样品制备量很少，即使是非实验室操作人员也能轻松掌握，并且一次可以分析多达10份样品。其可以预先校准以测定硫含量，并依从石油产品中硫含量的标准测试方法，包括：ASTM D4294ISO 8754ISO 20847ISO13032凭借日立X-Supreme 8000的速度、精确度和内置可追溯性，您能够确保您的生物燃料达到等级标准，助力您在这个快速增长的行业获得竞争优势。

为推进气候变化治理和能源转型，促进能源行业供给改革，保障国民经济和民生的可持续和高质量发展，我国以负责任的大国担当态度提出了“3060双碳”目标。氢能因其来源广、燃烧热值高、能量密度大、可储存、可再生的特点，成为我国节能减排和能源变革过程中最理想的能源互联媒介。近几年，国家各部委和地方政府密集出台了一系列促进氢能产业发展的顶层设计方案，以中石化、中石油、国家能源集团、国家电投等为代表的相关央企纷纷布局氢能产业链。质子交换膜燃料电池（PEMFC）汽车作为氢能利用的重要场景，我国早在2006年就将其列入了国家中长期科学和技术发展规划纲要。氢气作为燃料电池汽车的能量载体，其质量的优劣将直接影响PEMFC的运行和寿命正常与否。国内外相关科研机构围绕氢气中杂质组分对燃料电池的损伤机理开展了大量的探索与验证工作，各种微痕量杂质对燃料电池会产生不同的影响：水含量过高会使气体的扩散效率下降，阻止气体到燃料电池的催化层进行反应，影响燃料电池的效率、稳定性和耐久性；二氧化碳、甲烷、氮、氩、氦等杂质组分会降低氢气的分压，导致燃料电池局部氢气供应不足，可能造成电池反极并发生碳蚀现象；一氧化碳会占据 PEM 催化剂的活性位而阻碍氢气在催化剂上的吸附，降低氢气电离出质子的速率，严重时会导致催化剂完全失活；不同种类的硫化物如硫化氢、硫氧碳、二氧化硫、硫醇、硫醚等都会对PEMFC 阴极催化剂产生不可逆的毒化作用；甲酸和甲醛具有类似的毒化作用，两者均会在电池膜电极催化剂表面产生吸附，从而降低反应表面积；氨会降低电池电极电化学反应界面，对 PEMFC 性能产生不可逆的损坏；卤离子在电池阴极上与氧气的竞争吸附会影响燃料电池的工作效率，降低电池性能；颗粒物杂质会占据膜电极的活性位影响电池性能效率，并会影响氢气储存和反应系统的安全[1]。氢燃料质量相关标准的进化史目前ISO以及各个国家针对PEMFC所用燃料氢气中对电池性能以及关键零部件会会造成损害的杂质组分/种类和限值都作了明确的规定，并制定了相应的标准，如ISO 14687:2019、ISO 21087:2019、ISO 19880-8:2020、BS EN 17124:2018、SAE J 2719:2015和GB/T 37244-2018等。我国PEMFC汽车用燃料氢气的现行产品标准为GB/T 37244-2018，最初是以团体标准T/CECA-G 0015-2017的形式于2017年12月发布实施，后在2018年12月以国家标准的形式发布，2019年7月开始实施，该标准中对杂质组分种类和限值要求完全参照国际标准ISO 14687-2:2012和SAE J2719:2015。ISO 14687系列标准经历20多年的制定完善过程，最初以氢燃料质量标准ISO 14687:1999版本发布，后经2004年美国能源部召开的研讨会讨论将氢燃料的关注重点由纯度（Purity）转变为质量（Quality），并与2012年形成ISO 14687-2:2012，该标准系统规定了14类杂质组分的组成和限值要求。目前国际上现行有效的产品质量标准 ISO 14687:2019 由ISO/TC 197 Hydrogen technologies（国际标准化组织氢能技术委员会）于2019年发布，相较于国内现行版本 GB/T 37244-2018 有以下异同处（具体指标见表1）。BS EN 17124:2018规定的内容与ISO 14687:2019完全一致。在对氢气纯度、非氢气总量、水、氧、氦、二氧化碳、一氧化碳、氨、甲酸、总卤化物、最大颗粒物浓度等这11个指标的要求上，ISO 14687:2019与GB/T 37244-2018保持了一致。两者的主要区别在于，ISO 14687:2019放宽了对甲烷、氮、氩和甲醛等4个杂质含量限值的要求，其中对甲烷的含量限值作了单独规定，为100 μmol/mol；氮和氩由原来的合计不超过100 μmol/mol，更改为各自不超过300 μmol/mol；总烃含量的计量方式由“按照甲烷计”更改为“按照C1计且不包含甲烷”；甲醛的含量限量值由原来的0.01 μmol/mol提高为0.2 μmol/mol；总硫含量的计量方式也由“按照硫化氢计”更改为“按照S1计”。此外，ISO 14687:2019还针对一氧化碳、甲醛、甲酸的总含量提出不可超过0.2 μmol/mol的要求。需要注意的是，ISO 14687:2019标准内“总硫”参数所推荐的检测方法ASTM D7652已经于2020年作废了，目前ISO/TC 197正在组织开展ISO 14687:2019下一个版本的修订工作。表1. 国内外现行标准对燃料电池用氢杂质组分的限量值要求项目名称GB/T 37244-2018ISO 14687:2019氢气纯度（摩尔分数）99.97%99.97%非氢气总量300 μmol/mol300 μmol/mol单种/类杂质的最大浓度水（H2O）5 μmol/mol5 μmol/mol总烃2 μmol/mol（按甲烷计）2 μmol/mol（按Cl计、不含甲烷）甲烷（CH4）/100 μmol/mol氧（O2）5 μmol/mol5 μmol/mol氦（He）300 μmol/mol300 μmol/mol氮（N2）100 μmol/mol（两者总量）300 μmol/mol氩（Ar）300 μmol/mol二氧化碳（CO2）2 μmol/mol2 μmol/mol一氧化碳（CO）0.2 μmol/mol0.2 μmol/mol总硫0.004 μmol/mol（按H2S计）0.004 μmol/mol（按S1计）甲醛（HCHO）0.01 μmol/mol0.2 μmol/mol甲酸（HCOOH）0.2 μmol/mol0.2 μmol/mol氨（NH3）0.1 μmol/mol0.1 μmol/mol总卤化物（按卤离子计）0.05 μmol/mol0.05 μmol/mol颗粒物1 mg/kg1 mg/kg我国现行质子交换膜燃料电池汽车用氢气GB/T 37244-2018中提出了需要关注的氢燃料质量有影响的系列杂质组分限量值要求，并针对每种杂质组分分别引用了不同的分析方法标准。考虑到氢气背景条件下的适用性，从经济适用性等角度考虑，笔者认为部分方法标准还存在可以优化和提升的空间。氢能工作组全力开展检测方法标准化体系建设工作产业要发展，标准需先行。质子交换膜燃料电池用氢气作为产业“前端生产的产品”和“后端应用的原料”，建立准确可靠、具有溯源性的质量检测分析方法标准体系至关重要。在制定标准的过程中，要注重标准的质量：既不能造成标准实施过程中技术门槛和成本过高，现场适用性差，变为“僵尸标准”；亦要注意尽量采用先进的技术和方法，有利于技术的更新迭代，促进产业进步发展；既要响应国家提倡的分析仪器装备国产化要求，尽量实现技术自主可控；同时还要兼顾氢能产业对在线和离线测试需求的特点。为了健全我国氢燃料质量分析方法标准体系，2019年3月7日，经全国气体标准化技术委员会批准，依托中国测试技术研究院化学研究所为秘书处，成立全国气体标准化技术委员会气体分析分技术委员会氢能与燃料电池分析方法标准制定工作组（SAC/TC206/SC1/WG1，以下简称“氢能工作组”），氢能工作组负责国内氢能与燃料电池领域气体分析标准化的归口工作。工作组成立之后，在全国气体标准化技术委员会的指导下，秘书处承担单位组织科研人员，并联合工作组各成员单位，针对GB/T 37244和ISO 14687标准中规定的质子交换膜燃料电池汽车用氢气质量检测所涉及到的所有气态组分杂质和颗粒物组分杂质的取样和检测开展联合科研攻关和标准化工作，主要包括各类组分分析方法标准，气体分析术语标准，气体标准样品/物质制备方法，气体采样、取样方法标准等方面。如何确保痕量甚至是超痕量水平的测量需求，准确的取样、高水平的分析方法以及量值稳定、准确、可靠的气体标准物质是非常重要的三个环节。基于以上原则，结合全国气体标准化技术委员会在气体分析方法标准领域的经验积累和氢能工作组的技术优势，我们从2019年开始组织开展了大量针对性的标准化研究工作，目前已经联合国内外的优势分析仪器厂家共同开发了多个整体解决方案。针对不同指标灵活搭配检测仪器针对8个无机和烃类杂质组分需要3台不同仪器检测的问题，中国测试技术研究院的研究人员以岛津GC-2030气相色谱为应用测试平台，采用多阀多柱，热导检测器、火焰离子化检测器和甲烷转化炉组合的气相色谱分析方法，实现一次进样完成8个参数的准确定性定量分析，分析谱图见图1，实验表明THC、CO、CH4、CO2、Ar、O2、He、N2的线性相关系数R20.995，检出限分别为0.020 μmol/mol、0.033 μmol/mol、0.039 μmol/mol、0.14 μmol/mol、0.25 μmol/mol、0.32 μmol/mol、9.5 μmol/mol、1.7 μmol/mol。图1. 氢气中甲烷、二氧化碳、一氧化碳、氧、氦、氮、氩等7个组分的连续7次进样典型谱图针对标准中限值最为严格和分析难度最大的总硫含量(4 nmol/mol)，中国测试技术研究院的研究人员开发了基于不同来源的氢气中9种典型硫化合物的低温富集与GC-SCD相结合的在线分析解决方案。此方案主要包括高准确度微痕量氢气中多组分硫化物混合气体标准物质、集成了在线动态稀释功能的半导体低温富集系统和硫化学发光气相色谱仪。结果表明此系统的校准曲线的相关系数高于0.999，仪器检出限不高于0.050 nmol/mol，方法检出限最低可达到0.01 nmol/mol，精密度和准确度令人满意（RSD5%，SD15%）。开发的系统成功地应用于实际样品分析[2]。在该方案中，将毛细管色谱柱更换为非保留色谱柱即可用于氢气样品中总硫的分析。图2. 低温富集-GC-SCD在线分析系统数据示意图（出峰顺序为：H2S、COS、CH3SH、C2H5SH、CH3SCH3、CS2、CH3SC2H5、C4H4S和C2H5SC2H5）（左图浓度为0.1、0.2、0.5、1、4、8、10、15、20、30和40 nmol/mol；右图为0.1、0.2，0.5和1 nmol/mol）图3. 燃料电池汽车用氢中痕量硫化物解决方案系统组成图标准的最大价值在于服务社会进步、经济发展和产业创新，其最大使命在于指导、规范和约束使用者得到合理、科学和准确的结论。分析方法在实验室离线使用以及现场在线应用中，要充分考虑方法的适用性、合理性、安全性和经济性，氢能工作组在充分调研和前期实验研究的基础上，紧跟国际上最新的燃料电池用氢气质量标准ISO14687：2019中规定的杂质组分组成和限值要求，分别整理了一些分析方法解决方案供检测实验室和现场参考使用，具体见表2。表2. 针对ISO 14687要求的气体杂质组分分析方法解决方案杂质参数名称限量值要求分析方法解决方案总烃（按Cl计、不含甲烷）2 μmol/mol“三阀四柱+GC-(TCD+FID+MTN)”，在线/离线（注：可采用电化学氧气分析仪在线监控O2组分）甲烷（CH4）100 μmol/mol一氧化碳（CO）0.2 μmol/mol二氧化碳（CO2）2 μmol/mol氧（O2）5 μmol/mol氦（He）300 μmol/mol氮（N2）300 μmol/mol氩（Ar）300 μmol/mol总硫（按S1计）0.004 μmol/mol“低温富集+GC-SCD”，在线/离线甲酸（HCOOH）0.2 μmol/mol“FTIR”或“低温富集+GC-MS”，在线/离线甲醛（HCHO）0.2 μmol/mol“FTIR”或“低温富集+GC-MS”或“CRDS”，在线/离线氨（NH3）0.1 μmol/mol“FTIR”或“CRDS”或“在线吸收-离子色谱法”，在线/离线总卤化合物（按卤离子计）0.05 μmol/mol无机卤化物：“在线吸收-离子色谱法”，在线/离线；有机卤化物：“预浓缩+GC-MS”或“预浓缩+GC-ECD”，在线/离线水分5 μmol/mol露点法、电容法、石英晶体震荡；在线/离线颗粒物1 mg/kg在线滤膜取样+称重法目前，氢能工作组正在组织开展的与燃料氢气质量检测相关的国家标准制修订项目有：“气体分析 质子交换膜燃料电池用氢气质量分析方法 指南（制定）”、“气体分析 微型热导气相色谱法（制定）”、“GB/T 28726-2012 气体分析 氦离子化气相色谱法（修订）”、“气体中微量水分的测定”系列标准修订，“气体中微量氧的测定”系列标准修订等；正在开展的团体标准制定项目：《气体分析 氢气中硫化物含量的测定 低温富集-硫化学发光气相色谱法》、《气体分析 氢气中氨含量的测定 光腔衰荡光谱法》、《气体分析 氢气中氩、氧、氦、甲烷、非甲烷总烃、一氧化碳、二氧化碳含量的测定 气相色谱法》。同时，氢能工作组已组织团队完成了“氢气中甲烷、一氧化碳、二氧化碳、甲醛、甲酸、氨和氯化氢的测定 傅里叶变换红外光谱法”、“氢气中卤化物的测定 在线吸收-离子色谱法”、“甲醛的测定 低温富集-气相色谱/质谱法”、“气体中微量水分的测定 电容法”、“高压气态氢气的取样方法”等系列方法标准的前期验证试验工作，下一步将在全国气体标准化技术委员会的组织下积极申报国家标准，完善涉及燃料氢气质量检测相关的取样和分析方法标准体系，满足我国氢能产业高质量发展对气体分析标准化的需求。参考文献[1] 潘义,邓凡锋,王维康,杨嘉伟,张婷,林俊杰,龙舟,姚伟民,方正.车用燃料氢气中杂质组分分析方法标准化现状与探讨——以质子交换膜燃料电池汽车为例[J].天然气工业,2021,41(04):115-123.[2] Yi P, Feng F D, Zheng F, et al. Integration of cryogenic trap to gas chromatography-sulfur chemiluminescent detection for online analysis of hydrogen gas for volatile sulfur compounds[J]. Chinese Chemical Letters, 2021（DOI：10.1016/j.cclet.2021.05.067）（作者：中国测试技术研究院化学研究所 潘义，邓凡锋）

p style="text-align: justify text-indent: 2em "近年来，我国陆续建立了一系列关于氢燃料电池的政策。《国家创新驱动发展战略纲要》、《能源技术革命创新行动计划(2016年~2030年》、《汽车产业中长期发展规划》等国家级规划中，都明确了氢能与燃料电池产业的战略性地位。随着国家政策的进一步明晰，氢燃料电池的发展、应用已提上日程。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "据中汽协数据，截止2019年底，我国氢燃料电池汽车累计销量6000台，已达成《节能与新能源汽车技术路线图》中到2020年实现5000辆燃料电池汽车规模的阶段性目标。有业内人士预计2020年可达10000辆，超先前预期。然而，我国氢燃料电池装机量的快速发展也面临着巨大的挑战，特别是氢燃料电池的环境安全保障技术等。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "以此，仪器信息网特别采访了上海机动车检测认证技术研究中心有限公司（以下简称：上海汽检）氢燃料技术专家裴博士、大连锐格新能源科技有限公司（以下简称：锐格新能源）市场总监刘艳喜span style="text-indent: 2em "，以及重庆阿泰可科技股份有限公司（以下简称：重庆阿泰可）总工程师周建，围绕氢燃料电池的检测技术、设备要求等进行了交流。/span/psection style="box-sizing: border-box text-align: justify "section style="margin-top: 10px margin-bottom: 10px text-align: center position: static box-sizing: border-box " powered-by="xiumi.us"section style="width: 100% border-bottom: 5px solid rgb(169, 211, 214) box-sizing: border-box "section style="display: inline-block vertical-align: bottom margin-bottom: -5px border-bottom: 5px solid rgb(1, 135, 207) font-size: 19px padding: 5px line-height: 1em box-sizing: border-box "p style="margin-top: 0px margin-bottom: 0px padding: 0px box-sizing: border-box "span style="font-size: 18px "strong氢燃料电池检测需求激增，相关仪器迎来风口/strong/span/p/section/section/section/sectionp style="text-align: justify text-indent: 2em "氢燃料电池的发电性能受多项因素影响，伴随不同的操作而有不同的表现。其在不同情况下的性能表现，常需要高精度的仪器去测量才能判断。因此，在发展氢燃料电池技术的过程中，性能检测不可或缺。相同的原因，整合燃料电池系统更是依赖精确的检测结果去匹配发展。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "2017年7月，《新能源汽车生产企业及产品准入管理规定》开始实施，该文件规定了新能源汽车生产企业准入审查要求，并且设定了新能源汽车产品专项检验项目及依据标准，唯有通过相关检测才能获得准入凭证。这一文件出台后，氢燃料电池检测成为了硬性规定。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "在《新能源汽车生产企业及产品准入管理规定》（2017）的推动下，国内氢燃料电池行业在发展的起步阶段就产生了大量的检测设备采购需求。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "随着氢燃料电池行业的深入发展和氢燃料电池技术的更新迭代，检测市场的需求更是显著提升，无论是第三方检测机构、电堆系统企业、燃料电池测试设备专业生产厂家，都在加快引进、研发新一代的检测仪器。其中，上海汽检瞄准了燃料电池检测市场商机，并购进相关检测设备，设立了氢燃料电池检测中心；锐格新能源则不断迭代现有测试设备，以期占领氢燃料电池测试设备技术的最前沿。/pp style="text-align: center text-indent: 0em "img src="https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/0d97986b-426e-4d14-9130-341252d59f3c.jpg" title="图片3.png" alt="图片3.png" style="text-align: center white-space: normal max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 253px " width="450" vspace="0" height="253" border="0"//pp style="text-indent: 0em text-align: center "a href="https://www.smvic.com.cn/pages/index.html" target="_self" style="text-decoration: underline "span style="text-align: center font-size: 14px color: rgb(0, 112, 192) "strong上海机动车检测认证技术研究中心有限公司/strongstrong/strongstrong/strong/span/a/pp style="text-align: center "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 300px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/89c5315f-4149-4bfe-901b-3e39bb0bae3a.jpg" title="锐格新能源.jpg" alt="锐格新能源.jpg" width="450" vspace="0" height="300" border="0"//pp style="text-align: center "a href="http://www.rigorpower.com/" target="_self"span style="font-size: 14px text-decoration: underline color: rgb(0, 112, 192) "strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) font-size: 14px "大连锐格新能源科技有限公司/span/strong/span/a/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "“当前，我国氢能产业蓬勃发展，创造出了数万亿的巨大市场容量，虽然氢燃料电池检测在整个氢能产业体量当中是较小的一环，却是不可或缺的最重要的一环。”锐格新能源市场总监刘艳喜说到。/psection style="box-sizing: border-box text-align: justify "section style="margin-top: 10px margin-bottom: 10px text-align: center position: static box-sizing: border-box " powered-by="xiumi.us"section style="width: 100% border-bottom: 5px solid rgb(169, 211, 214) box-sizing: border-box "section style="display: inline-block vertical-align: bottom margin-bottom: -5px border-bottom: 5px solid rgb(1, 135, 207) font-size: 19px padding: 5px line-height: 1em box-sizing: border-box "p style="margin-top: 0px margin-bottom: 0px padding: 0px box-sizing: border-box "strongspan style="font-size: 18px "国产设备正崛起，电池检测环节已打破进口仪器依赖局面/span/strong/p/section/section/section/sectionp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="text-align: justify text-indent: 2em "行业发展初期，由于缺乏专业的国内/spanspan style="text-align: justify text-indent: 2em "仪器/spanspan style="text-align: justify text-indent: 2em "厂商提供测试/spanspan style="text-align: justify text-indent: 2em "设备/spanspan style="text-align: justify text-indent: 2em "以满足/spanspan style="text-align: justify text-indent: 2em "氢/spanspan style="text-align: justify text-indent: 2em "燃料电池系统的研究与开发，用户只能选用/spanspan style="text-align: justify text-indent: 2em "Greenlight/spanspan style="text-align: justify text-indent: 2em "、/spanspan style="text-align: justify text-indent: 2em "Feulcon/spanspan style="text-align: justify text-indent: 2em "等少数进口品牌的测试/spanspan style="text-align: justify text-indent: 2em "仪器/spanspan style="text-align: justify text-indent: 2em "，或自行搭建一个简易的/spanspan style="text-align: justify text-indent: 2em "氢/spanspan style="text-align: justify text-indent: 2em "燃料电池测试平台，用于检验/spanspan style="text-align: justify text-indent: 2em "氢/spanspan style="text-align: justify text-indent: 2em "燃料电池电堆和发动机。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "如今，随着一批国产氢燃料电池检测仪器企业的崛起，国内氢燃料电池产业在检测环节已经开始打破依赖进口仪器的局面。当前，纯科研类、小功率氢燃料电池检测仪器，国外品牌的占有率相对偏高；而大功率、实用型氢燃料电池检测仪器，则偏重国产。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "上海机动车检测认证技术研究中心氢燃料电池技术专家裴博士讲到：“氢燃料电池商业化应用处于起步阶段，其工程化水平尚不成熟，急需相关测试技术作为保障。而测试所需要的国产设备也处于开发验证阶段，需要典型企业担当重任，尤其在核心部件基础性能、环境适应性、可靠性、耐久性等领域。”/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "“在氢燃料电池研发和生产环节的各种运行评测以及各种工况下性能和操作技术的模拟评测中，安全性无疑是一个重要课题。”锐格新能源总监刘艳喜提到，“氢燃料电池和氢燃料电池发动机系统在批量生产前会进行苛刻的模拟试验，尤其是苛刻的模拟环境测试，比如耐温、耐湿、盐雾、IP防护、海拔高度、冷启动等，均需要环境试验箱的参与。”/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "作为氢燃料电池检测设备，环境试验箱需要进行严谨的现场调试、难度大、时间长、多系统联调联动，而国内企业产品性价比高、售后服务及时，能快速解决生产中遇到的问题。上海汽检在选购试验箱以及锐格新能源在产业链产品协同推介时，均选择了与一家国内试验箱生产厂商——重庆阿泰可进行合作。/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 244px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202009/uepic/8f78d08a-9ca2-478c-8275-255f2c6b71b4.jpg" title="WechatIMG32.jpeg" alt="WechatIMG32.jpeg" width="450" height="244" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center "a href="https://www.instrument.com.cn/netshow/SH104061/" target="_self"span style="text-decoration: underline color: rgb(0, 112, 192) "strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) font-size: 14px "重庆阿泰可/span/strong/spanspan style="text-decoration: underline color: rgb(0, 112, 192) "strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) font-size: 14px "科技股份有限公司/span/strong/span/aa href="https://www.instrument.com.cn/netshow/SH104061/" target="_self"strong style="text-decoration: underline "span style="font-size: 14px "/span/strongspan style="text-decoration-style: initial text-decoration-color: initial "strong/strong/span/a/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "仪器信息网了解到，重庆阿泰可成立于2006年，是国内专业从事气候环境试验设备的首家上市公司。2014年，公司专门设立了汽车事业部，以便进一步深入研发氢燃料电池及汽车类的环境试验箱技术。目前，重庆阿泰可已推出涉氢高温度试验箱、温湿度试验箱、高原模拟试验箱等一系列专为氢燃料电池研发所用的环境试验设备。/pp style="text-align: center text-indent: 0em "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 253px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/37046556-a97d-4052-8b26-a649ee3ba6d1.jpg" title="图片5.png" alt="图片5.png" width="450" vspace="0" height="253" border="0"//pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 112, 192) "strongspan style="font-size: 14px "重庆阿泰可汽车事业部/span/strong/span/psection style="box-sizing: border-box text-align: justify "section style="margin-top: 10px margin-bottom: 10px text-align: center position: static box-sizing: border-box " powered-by="xiumi.us"section style="width: 100% border-bottom: 5px solid rgb(169, 211, 214) box-sizing: border-box "section style="display: inline-block vertical-align: bottom margin-bottom: -5px border-bottom: 5px solid rgb(1, 135, 207) font-size: 19px padding: 5px line-height: 1em box-sizing: border-box "p style="margin-top: 0px margin-bottom: 0px padding: 0px box-sizing: border-box "strongspan style="font-size: 18px "环试仪器可达国外先进水平，满足氢燃料电池检测高要求/span/strong/p/section/section/section/sectionp style="text-align: justify text-indent: 2em "目前，环试设备品类包括标准和非标准型的高低温（湿热）试验箱、温度冲击试验箱、低压试验箱、淋雨试验箱、盐雾试验箱、沙尘试验箱等，而用于氢燃料电池的试验箱类型主要有高低温（湿热）试验箱和高原环境模拟低气压试验箱。重庆阿泰可总工程师周建介绍到：“高低温（湿热）试验箱主要测试氢燃料电池及其系统在不同温度、湿度环境下的工况与稳定性，包括极端环境下的安全性等；高原环境模拟低气压试验箱主要针对氢燃料电池及其系统在不同海拔高度环境下的工况和可靠性。”/pp style="text-align: center text-indent: 0em "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 283px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/959f798b-aadb-46b8-930f-309c97132b20.jpg" title="图片6.png" alt="图片6.png" width="450" vspace="0" height="283" border="0"//pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 112, 192) "strongspan style="font-size: 14px "氢燃料电池防爆高原气候舱/span/strong/spanstrong/strong/pp style="text-align: center "span style="font-size: 14px "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 338px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/18d07aac-89fe-430d-9b54-6fcf96d2dfe5.jpg" title="图片7.png" alt="图片7.png" width="450" vspace="0" height="338" border="0"//spanstrongspan style="font-size: 14px "br//span/strong/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 112, 192) "strongspan style="font-size: 14px "氢燃料电池专用试验箱/span/strong/spanstrong/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "环境试验箱的应用场景非常广泛，如航空航天、军事、造船、电工电子、医疗、仪器仪表、石油化工、汽车、新能源等领域，但由于氢的特殊性，用于氢燃料电池的试验箱设备要求无疑要高于其他应用场景。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "一是用于氢燃料电池及系统实验的试验箱安全等级要求高。如果实验室为涉氢环境的防爆实验室，则整个环境试验箱（包括箱体、机组、控制柜等）需要进行整机防爆设计；或者采用分体式，即箱体采用全防爆，布置在涉氢房间內；而机组、控制柜等其他模块采用常规方式，放在非涉氢房间内。如果实验室为非防爆实验室，则只需要环境箱箱内防爆（包括空气调节单元、风机、传感器、加热、照明、排气、泄压要防爆处理，以及需要防静电、防火化设计等），以保证在箱内出现氢气泄漏时的安全。二是在试验过程中试验箱要对箱内氢气浓度进行实时监控，避免试验中氢气泄漏对安全的影响，并与排风系统、测试台架进行安全联动等。三是消防灭火要求，试验箱配备火焰探测器以七氟丙烷等相应的自动及手动灭火装置。四是电堆或电池发动机散热比较大的特性，环境箱如何在大散热量的状态下保证试验的稳定与可靠，也是有别与于传统环境箱的地方。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "此外，根据氢燃料电池的测试要求，试验箱要求具备新风系统、尾排系统，水氢空接口，以及预留氢气控温接口，以确保进入燃料电池发动机的氢气与环境箱温度一致。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "从上海汽检的选择和锐格新能源的推介来看，重庆阿泰可的试验箱设备无疑满足了以上要求，其环试设备不仅具有良好的稳定性、动态性，达到了国外同行业中的先进水平，还创新性地配有降低劳动强度的装置，以适应高频次的测试需求。/psection style="box-sizing: border-box text-align: justify "section style="margin-top: 10px margin-bottom: 10px text-align: center position: static box-sizing: border-box " powered-by="xiumi.us"section style="width: 100% border-bottom: 5px solid rgb(169, 211, 214) box-sizing: border-box "section style="display: inline-block vertical-align: bottom margin-bottom: -5px border-bottom: 5px solid rgb(1, 135, 207) font-size: 19px padding: 5px line-height: 1em box-sizing: border-box "p style="margin-top: 0px margin-bottom: 0px padding: 0px box-sizing: border-box "strongspan style="font-size: 18px "“革命尚未成功”，各个环节仍需努力/span/strong/p/section/section/section/sectionp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="text-indent: 2em "然而，目前用于/spanspan style="text-indent: 2em "氢/spanspan style="text-indent: 2em "燃料/spanspan style="text-indent: 2em "电池/spanspan style="text-indent: 2em "的环境试验/spanspan style="text-indent: 2em "设备/spanspan style="text-indent: 2em "仍存在一些技术痛/spanspan style="text-indent: 2em "点/spanspan style="text-indent: 2em "。如/spanspan style="text-indent: 2em "氢/spanspan style="text-indent: 2em "燃料电池发动机在低气压环境下运行的精度保证问题，高原环境模拟试验箱如何保证发动机所需的温湿度、低气压、新风量/spanspan style="text-indent: 2em "//spanspan style="text-indent: 2em "尾排量等多因素的综合控制精度仍是环境试验设备需要解决的难点。此外，上海汽检裴博士还提到了市场上已经提出的相关的技术指标要求，比如：常规的环境温度模拟范围/spanspan style="text-indent: 2em "-40/spanspan style="text-indent: 2em "～/spanspan style="text-indent: 2em "80/spanspan style="text-indent: 2em "℃，精度± /spanspan style="text-indent: 2em "1/spanspan style="text-indent: 2em "℃，并需要提供相对快速的降温速度；环境湿度模拟范围/spanspan style="text-indent: 2em "10/spanspan style="text-indent: 2em "～/spanspan style="text-indent: 2em "95%RH/spanspan style="text-indent: 2em "，精度/spanspan style="text-indent: 2em "≤± /spanspan style="text-indent: 2em "5%RH外，还需要模拟燃料电池专用的海拔span style="text-align: justify text-indent: 32px "≤4500m、动态热源状态下温度控制等氢燃料电池环境模拟、氢气预冷等尚待解决的特殊问题。这就需要应用方和供应商之间的紧密协同，共同开发/span/spanspan style="text-indent: 2em "。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "“希望我国环境试验箱的研发、生产企业能够设计出充分满足市场需求的产品，为氢燃料电池的测试提供更加丰富的模拟场景。”锐格新能源市场总监刘艳喜还表示，“环境试验箱与测试平台是密不可分的整体，希望未来锐格新能源与阿泰可采用战略联盟等互助方式进行合作，共同助力我国氢燃料电池行业健康快速发展。”/pp style="text-align: center text-indent: 0em "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 253px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/784248ad-daca-4c76-bb85-9d563f266de2.jpg" title="图片8.png" alt="图片8.png" width="450" vspace="0" height="253" border="0"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "随着近几年氢燃料电池的快速发展和相关检测标准的不断完善，市场对检测仪器需求激增的同时，对其技术要求也越来越高，尤其用于安全可靠性检测的环试仪器。安全可靠性测试虽是氢燃料电池汽车产业体量中较小的一环，却是必不可少的一环，而这一环的运行离不开环试仪器的支持。愿各产业链共同努力，助力我国氢燃料电池产业健康快速发展。/ppbr//p

国家市场监督管理总局(国家标准委)发布公告：由我国牵头修订的国际标准《使用压缩氢气的燃料电池电动汽车动力性试验方法》近日发布。近年来，燃料电池电动汽车因为零排放，成为各国汽车行业的发展重点，也是国际标准化组织的重要工作方向。试验方法在完善最高车速测试方法的基础上，进一步增加了加速能力试验以及爬坡试验，从而形成了完整的燃料电池电动汽车动力性测试方法。试验方法的发布，促进了国内国际标准相互促进融合机制的形成，提高了中国参与国际标准协调的贡献度，同时将助力中国燃料电池电动汽车产业走出去。

美国将加快推进低碳燃料标准的实施，2010年1月2日，来自美国东北部和大西洋沿岸中部10个其他州的代表会聚康涅狄格州，签署了一项谅解备忘录，将制定强制性的、多个州的低碳燃料标准(LCFS)。　　一旦建立低碳燃料标准，这一标准将是一个以市场为基础的、技术中立的政策，将要求逐步减少燃料的碳含量。环保主义者表示，低碳燃料标准将有助于促进区域市场的技术创新、更清洁的替代燃料和减少温室气体排放。　　各个州一致表示，期望2010年底拿出一个强有力的框架出来。　　2009年4月，加利福尼亚州已成为美国第一个采取低碳燃料标准的州，要求所有运输燃料的分销到2020年要降低碳强度10%。　　按照这项谅解备忘录，参与签约的各个州将执行法定义务或其他承诺，要达到使温室气体排放量减少80%，并采取减排措施，如提高能效、使用可再生能源和实施运输减排。　　参与签署低碳燃料标准谅解备忘录其他的州有：特拉华州，缅因州，马里兰州，马萨诸塞州，新罕布什尔州，新泽西州，纽约州，宾夕法尼亚州，罗得岛州和佛蒙特州。　　美国东北地区环境委员会一直在与保护法基金会、美国环境学会、自然资源保护委员会和PennFuture协会合作，推动东北地区制定低碳燃料标准(LCFS)。　　各个州表示，清洁替代燃料有潜力可望成为东北地区的经济引擎，而应对气候变化的威胁。　　自然资源保护委员会可再生能源政策总监Nathanael Greene表示，环保团体都预测认为，低碳燃料标准(LCFS)行动计划将有助于加快采用清洁燃料替代，如电动汽车、先进生物燃料和压缩天然气等。

内布拉斯加大学林肯分校能源科学研究所主任肯尼斯卡斯曼认为，美国对进口蔗糖乙醇燃料征收高额关税是正确的，可以保障美国纤维素乙醇燃料发展。他认为，市场一旦放开，美国很可能从依赖进口石油转为依赖进口乙醇燃料。巴西方面则认为，美国采取的贸易保护措施，牺牲了环保利益。虽然要求降低或取消进口蔗糖乙醇燃料关税的呼声已引起奥巴马的注意，但观察人士认为，关税调整落实较难，那些以农业为支柱产业的美国某些州，将以政治手段阻挠降低蔗糖乙醇燃料的进口关税。ELISA试剂盒在这场新能源热潮中，如何发展更环保、效益高的能源成为讨论的焦点，也由此激起无数热议。近日，巴西蔗糖工业协会常务理事埃德瓦多莱奥公开表态，抗议美国对进口巴西产蔗糖乙醇燃料征收54%的高额关税。他表示，蔗糖乙醇燃料比美国广泛使用的玉米乙醇燃料环保，负面影响较低，社会效益更佳。ELISA试剂盒由于外汇匮乏，巴西在20世纪70年代的两次石油危机中，经济濒临崩溃。于是该国政府决定大力发展乙醇燃料，降低对进口能源的依赖。如今，巴西乙醇燃料的使用比例达55%，数千条管道输送乙醇燃料，几乎所有加油站都供应乙醇燃料。不仅如此，近年来巴西生产的汽车几乎都配装弹性燃料发动机，可使用汽油或车用乙醇。今年4月，巴西总统卢拉在一次地区峰会上，ELISA试剂盒曾向美国总统奥巴马表达对美限制进口蔗糖乙醇燃料的不满。他指出，美国的再生能源政策影响巴西对美国出口蔗糖乙醇燃料。卢拉认为，美国选择玉米为乙醇燃料的主要原料是错误的，会造成玉米供应紧张、价格上涨等问题，还会使那些以玉米为主要粮食作物的国家陷入粮食危机。密歇根大学汽车研究中心主任安娜斯坦菲诺保罗持相同观点：“美国中西部地区种植的玉米被广泛用于制造乙醇燃料，造成食品价格持续上涨。”

p style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="text-align: justify text-indent: 28px font-family: 宋体 "日前，我国知名电池生产企业深圳市雄韬电源科技股份有限公司（简称雄韬股份）在最新一次董事会议上宣布，将非公开发行股票募资/spanspan style="text-align: justify text-indent: 28px "14.15/spanspan style="text-align: justify text-indent: 28px font-family: 宋体 "亿布局氢燃料电池项目，包括动力系统产业化基地建设项目，产业园项目、电堆研发项目等。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong style="text-indent: 2em "快增红利刺激 大手笔抢占氢燃料电池制高点/strong/pp style="text-align:center"span style="text-align: justify text-indent: 28px font-family: 宋体 "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 450px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/c754d60e-557b-4563-8a89-1b370c8cc3c8.jpg" title="30亿巨头砸14亿布局氢燃料电池 检测市场新机？ (4)雄韬股份.jpg" alt="30亿巨头砸14亿布局氢燃料电池 检测市场新机？ (4)雄韬股份.jpg" width="600" height="450" border="0" vspace="0"//span/pp style="text-indent: 28px text-align: justify "span style="font-family:宋体"雄安股份是我国最早从事阀控式密封铅酸蓄电池研发和生产的专业厂家之一，/spanspan2018/spanspan style="font-family:宋体"年依托于锂离子电池业务的出色表现和氢燃料电池投资的较好利润收益，公司营业总收入近/spanspan30/spanspan style="font-family:宋体"亿元，利润总额也超过/spanspan1.1/spanspan style="font-family:宋体"亿元，同比增长/spanspan140%/spanspan style="font-family:宋体"。2019年，公司继续大规模投资氢燃料电池，本次拟投资的氢燃料电池项目计划由雄安股份董事会全票通过。据悉，在非公开募集资金到位之前，雄安股份将先自筹资金投入项目建设，项目详情汇总如下：/span/pp style="text-align:center"spanimg style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/11b397de-0143-4a5a-8584-39b2d79b9434.jpg" title="30亿巨头砸14亿布局氢燃料电池 检测市场新机？雄韬股份 (2).jpg" alt="30亿巨头砸14亿布局氢燃料电池 检测市场新机？雄韬股份 (2).jpg"//span/ppspan/span/pp style="text-indent: 2em "strong产业化热潮蜂起 标准法规不断完善/strong/pp style="text-align:center"spanimg style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/bfd5b9fc-5472-4450-885b-d8891d45e9e6.jpg" title="30亿巨头砸14亿布局氢燃料电池 检测市场新机？ (5)雄韬股份.jpg" alt="30亿巨头砸14亿布局氢燃料电池 检测市场新机？ (5)雄韬股份.jpg"//span/pp style="text-indent: 21px text-align: justify "span style="font-family:宋体"氢燃料电池是燃料电池的一种，是利用电解水的逆反应，将化学能转换成电能的电化学发电装置。早在/spanspan20/spanspan style="font-family:宋体"世纪/spanspan60/spanspan style="font-family:宋体"年代，氢燃料电池就在航天、发电、汽车等领域得到了应用，然而安全性、氢储存、高能量密度、高成本等问题使得氢燃料电池在我国的产业化始终面临瓶颈。但随着技术的不断提升，成本的进一步降低，燃料电池将逐渐进入产业化阶段。本次拟布局的项目，正是雄安股份抢占氢燃料电池业高地的大手笔。旨在锁定先发优势，在未来的市场竞争中处于有利的地位。/span/pp style="text-align:center"spanimg style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 259px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/1357c2b0-b95e-4fad-83b7-6873e636f5cc.jpg" title="30亿巨头砸14亿布局氢燃料电池 检测市场新机？ (3)雄韬股份.jpg" alt="30亿巨头砸14亿布局氢燃料电池 检测市场新机？ (3)雄韬股份.jpg" width="600" height="259" border="0" vspace="0"//span/pp style="text-indent: 21px text-align: justify "span style="font-family:宋体"随着节能环保和/spanspanLCA/spanspan style="font-family:宋体"等概念的兴起，氢燃料电池因其无污染、无噪声、高效率等特点而成为人们热捧的研究方向。特别是在汽车行业，氢燃料电池汽车已成为业内普遍认为的商用车重要转型升级方向之一。美、英、韩、日等发达国家都出台了大量政策和规划来发展氢燃料电池汽车，我国作为世界上最大的制氢国，近年来也通过strongspan style="color:#00B0F0"《节能与新能源汽车产业发展规划（/span/strong/spanstrongspan style="color:#00B0F0"2012/span/strongstrongspan style="font-family:宋体 color:#00B0F0"—/spanspan style="color:#00B0F0"2020/span/strongstrongspan style="font-family:宋体 color:#00B0F0"年）》、《中国制造/spanspan style="color:#00B0F0"2025/span/strongstrongspan style="font-family:宋体 color:#00B0F0"》、《汽车产业中长期发展规划》/span/strongspan style="font-family:宋体"等政策及相关补贴法规，大力推动氢燃料电池汽车的发展，相关国家标准体系也不断丰富和完善。/span/pp style="text-align:center"spanimg style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 689px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/d5e94621-9cc8-49b3-90c5-a385cf6a2381.jpg" title="30亿巨头砸14亿布局氢燃料电池 检测市场新机？ (6)雄韬股份.jpg" alt="30亿巨头砸14亿布局氢燃料电池 检测市场新机？ (6)雄韬股份.jpg" width="600" height="689" border="0" vspace="0"//span/pp style="text-align:center"spanimg style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 760px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/edc87cad-d3cf-43a3-940c-2ca6b0f390a7.jpg" title="30亿巨头砸14亿布局氢燃料电池 检测市场新机？ (7)雄韬股份.jpg" alt="30亿巨头砸14亿布局氢燃料电池 检测市场新机？ (7)雄韬股份.jpg" width="600" height="760" border="0" vspace="0"//span/pp style="text-align: center text-indent: 0em "strongspan style="font-family:宋体"氢能源电池汽车检测国家标准/span/strong/pp style="text-indent: 0em "strongspan style="font-family:宋体"/span/strong/pp style="text-indent: 2em "strong仪器检测未来红利 延续锂电市场奇迹？/strong/pp style="text-indent: 21px text-align: justify "span2018/spanspan style="font-family:宋体"年，我国燃料电池产业布局资金已超过/spanspan850/spanspan style="font-family:宋体"亿，截至/spanspan2019/spanspan style="font-family:宋体"年/spanspan5/spanspan style="font-family:宋体"月，我国参与氢能燃料电池汽车生产的整车厂商已超过/spanspan41/spanspan style="font-family:宋体"家，包括力帆、众泰、奥迪等。氢燃料电池的聚焦和产业化布局的快速发展，也将给科学仪器检测市场带来更多的新商机，众所周知，近年来诸如电子显微镜、/spanspanXRD/spanspan style="font-family:宋体"、/spanspanXPS/spanspan style="font-family:宋体"、激光粒度仪、比表面及孔径分析仪、电化学仪器等一系列仪器类型都迎来了巨大的市场红利。而现如今氢燃料电池的前景也被很多科学仪器行业的从事者所看好。/span/pp style="text-align:center"spanimg style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 450px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/7184a896-e08a-4d04-8091-260a7e116ee2.jpg" title="30亿巨头砸14亿布局氢燃料电池 检测市场新机？ (8)雄韬股份.jpg" alt="30亿巨头砸14亿布局氢燃料电池 检测市场新机？ (8)雄韬股份.jpg" width="600" height="450" border="0" vspace="0"//span/pp style="text-indent: 21px text-align: justify "span style="font-family: 宋体 background: white"在氢燃料电池的研发中，电极研发是关键技术之一，通常由/spanspan style="font-family:宋体"特制的多孔惰性材料制成，且需要具有很强的催化活性。/spanspan style="font-family: 宋体 background: white"它不仅要为气体和电解质提供较大的接触面，还要对电池的化学反应起催化作用，常用的材料有铂活性炭等。特别在材料物性仪器方面，预计，氢燃料电池电极的研发和检测将对比表面及孔径分析类仪器、粒度粒形分析类仪器有显著的需求。/span/pp style="text-indent: 21px text-align: justify "span style="font-family: 宋体 background: white"另外氢燃料电池也需要进行如下的环境可靠性、失效分析、理化分析、电子兼容、动力电池类等检测试验：/span/ptable border="1" cellspacing="0" cellpadding="0" style="border: none"tbodytr class="firstRow"td width="284" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align: justify "strongspan style=" font-family:宋体 color:#333333"测试类型/span/strongstrong/strong/p/tdtd width="284" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align: justify "strongspan style=" font-family:宋体 color:#333333"具体检测项目/span/strongstrong/strong/p/td/trtrtd width="284" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align: justify "strongspan style=" font-family:宋体 color:#333333 background:white"环境可靠性测试/span/strongstrong/strong/p/tdtd width="284" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align: justify "span style=" font-family:宋体 color:#333333 background:white"高低温试验、温湿度试验、盐雾腐蚀试验、振动试验、跌落试验、压力测试… … /span/p/td/trtrtd width="284" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align: justify "strongspan style=" font-family:宋体 color:#333333 background:white"失效分析类测试/span/strongstrong/strong/p/tdtd width="284" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align: justify "span style=" font-family:宋体 color:#333333 background:white"高低温试验、温湿度试验、盐雾腐蚀试验、振动试验、跌落试验、压力测试… … /span/p/td/trtrtd width="284" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align: justify "strongspan style=" font-family:宋体 color:#333333 background:white"理化分析类测试/span/strongstrong/strong/p/tdtd width="284" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align: justify "span style=" font-family:宋体 color:#333333 background:white"重金属检测、成分测试、有毒有害物质… … /span/p/td/trtrtd width="284" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align: justify "strongspan style=" font-family:宋体 color:#333333 background:white"电磁兼容类测试/span/strongstrong/strong/p/tdtd width="284" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align: justify "span style=" font-family:宋体 color:#333333 background:white"干扰抗干扰… … /span/p/td/trtrtd width="284" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align: justify "strongspan style=" font-family:宋体 color:#333333 background:white"动力电池类测/span/strongstrong/strong/p/tdtd width="284" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align: justify "span style=" font-family:宋体 color:#333333 background:white"浸水测试、防爆测试、针刺、挤压、翻滚… … /span/p/td/trtrtd width="568" colspan="2" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align: justify "strongspan style=" font-family:' Helvetica' ,' sans-serif' color:#333333 background:white"etc/span/strong/p/td/tr/tbody/tablep style="text-indent: 21px text-align: justify "span style=" font-family:宋体 color:#333333"氢能源电池的产业化之路是否顺畅，究竟会走向何方？其发展给科学仪器检测市场带来的蛋糕能有多大？相信这些问题不久之后就能得到解答。/span/pp style="text-align: center "span style=" font-family:宋体 color:#333333"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 250px height: 250px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/4234cb64-d712-4e47-bf58-0babb988a6ea.jpg" title="小材子.jpg" alt="小材子.jpg" width="250" height="250" border="0" vspace="0"//span/pp style="text-align: center "strongspan style=" font-family:宋体 color:#333333"欢迎扫码添加仪器信息网材料类大V号小材子：XCZ3i666/span/strong/p

当代科学技术发展的主要特征是高度分化和高度综合，分析化学也不例外。分析化学是四大化学之一，包括两大范畴化学分析和仪器分析。化学分析是指利用化学反应和它的计量关系来确定被测物质的组成和含量的一类分析方法。仪器分析是以物质的物理性质和物理化学性质为基础建立起来的一种分析方法,常常需要使用比较复杂的仪器。 现代仪器分析速度快，适于批量试样的分析，许多仪器配有连续自动进样装置，采用数字显示和电子计算机技术，可在短时间内分析几十个样品，适于批量分析。有的仪器可同时测定多种组分。A2030冷滤点测定仪符合SH/T 0248，适用于测定馏分燃料包括含有流动改进剂或其它添加剂的柴油发动机燃料、民用取暖装置使用燃料的冷滤点。仪器特点**压缩机制冷系统确保达到要求的制冷深度。内置式真空泵和电子精密压力平衡系统维护吸滤压力自动平衡在设定值。自动控制冷却介质与被测试样的温差，维护降温速度受控且均匀稳定。内精密微机定时，确保判断结果的准确性。技术参数温度范围:-70～50℃分辨率：0.1℃压力范围：0～2kPa（200mmH2O）分辨率：1mm工作冷槽：单槽二浴，二浴等温测温元件：PT100(德国JUMO公司测温传感器)制冷方式：压缩机制冷（法国Danfoss）计 　时：60s 分度1s环境温度：5℃～40℃相对湿度：≤85%工作电源：AC220V±10%，50Hz功率消耗：900W外形尺寸：主 机：600mm×450mm×450mm　　　　　抽滤器：250mm×150mm×380mm重　　量：主 机：50kg　　　　　抽滤器：5kg

燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。燃料电池的能量利用效率高，环境污染小，是最有发展前途的发电技术之一。燃料电池按照电解质的种类不同，可分为碱性燃料电池（AFC），磷酸燃料电池（PAFC），熔融碳酸盐燃料电池（MCFC），质子交换膜燃料电池（PEMFC）和固体氧化物燃料电池（SOFC）。按照燃料的类型可分为氢燃料电池，甲烷燃料电池，甲醇燃料电池，乙醇燃料电池。目前各类燃料电池电动车主要使用的是质子交换膜燃料电池（PEMFC）。质子交换膜燃料电池的结构和化学反应上图是PEMFC的结构和化学反应。PEMFC由膜电极（membrane-electrode assembly，MEA)和带气体流动通道的双极板组成。其核心部件膜电极是采用一片聚合物电解质膜和位于其两侧的两片电极热压而成，中间的固体电解质膜起到了离子传递和分割燃料和氧化剂的双重作用，而两侧的电极是燃料和氧化剂进行电化学反应的场所。PEMFC通常以全氟磺酸型质子交换膜为电解质，Pt/C或PtRu/C为电催化剂，氢或净化重整气为燃料，空气和纯氧为氧化剂，带有气体流动通道的石墨或表面改性金属板为双极板。膜电极（MEA）的截面SEM图片Sample: Courtesy of Prof. Takeo Yamaguchi, Tokyo Institute of Technology膜电极（Membrane Electrode Assembly ，MEA)是燃料电池的主要部分，它每层的结合情况以及颗粒的聚集状态会影响发电性能。MEA截面的结构观测非常重要。上图显示了一个聚合物膜样品在冷却时的横截面离子研磨后的结果，为减少离子束的热损伤使用了-100 ℃的条件进行加工。MEA横截面的整个图像显示各层接触时没有分层。在高倍放大时的阳极图像可以观察到纳米尺寸的铂粒子，碳粒子和其中的空隙。阴极层是纳米胶囊催化剂与铂铁纳米颗粒结合，从它的横截面可以看到，催化剂胶囊被紧密地包装在中空空间中。因此，离子研磨法可以在没有应力的情况下进行加工，能够通过冷却功能加工截面样品来减少热损伤，产生具有减少热损伤的横截面样品，进而可以有效的理解MEA的整体结构和分析催化剂颗粒的纳米结构。燃料电池催化电极材料高倍图像和三维重构结构from Prof. Chihiro Kaito, Ritsumeikan University上图左图是使用日立HT7830得到的燃料电池催化电极材料高倍图像，加速电压使用120kV，高分辨模式（HR mode），放大倍数为×50,000。C基底上的Pt颗粒的分散状态可以很清晰的看到。上图右图是同样的样品从+60°～-60°每2°拍照一次得到一系列图片后做三维重构后的结果，可以清楚的看到三维结构的Pt颗粒的分散情况。CNT和PTFE复合膜的SEM图像Sample：courtesy of Prof. Yoshinori SHOW Department of Electrical and Electronic Engineering,School of Engineering, Tokai University由于导电性和耐腐蚀性好，碳纳米管（CNT）和聚四氟乙烯（PTFE）复合膜有时会作为 MEA 的保护膜使用。CNT 在PTFE 中分散的均匀性非常重要，因为膜的导电性会受此影响。上图中，左图为0.2eV时观察CNT和PTFE的表面形貌，由于电压非常低，所以样品没有被电子束损伤。 右图为0.2eV时观察CNT和PTFE的电位衬度，CNT的亮度比PTFE明显要高，这是因为CNT的导电性更好。利用电位衬度就可以非常清晰的区分成分衬度相差不大的CNT和PTFE。燃料电池气体扩散层的电镜观察气体扩散层(Gas diffusion Layer，GDL)作为连接催化层和流动区域的桥梁，一般具有多孔性，导电性，疏水性，化学稳定性和可靠性。常用的支撑材料有碳纤维和聚四氟乙烯/碳膜组成的微孔层（MPL），目前碳纤维布附着MPL可以达到气体扩散层的要求。上图就是碳纤维布及附着MPL的SEM图片，可以观察到二者之间的紧密接触，各自空隙及厚度。高分辨观察自组装Fe3O4纳米颗粒Sample：courtesy of Electrical Computer Engineering department, National University of Singapore过渡金属基材料比如自组装Fe3O4纳米颗粒现在被作为储氢材料，这对氢能的利用来说是非常关键的。上图是高分辨观察自组装Fe3O4纳米颗粒，所用的着陆电压为1.5 kV，使用了电子束减速功能。纳米颗粒非常有规则的组装在一起，每个颗粒的直径约为12nm。利用电镜观察燃料电池各部分的形貌和结构，有助于高性能燃料电池的研发。公司介绍：日立科学仪器（北京）有限公司是世界500强日立集团旗下日立高新技术有限公司在北京设立的全资子公司。本公司秉承日立集团的使命、价值观和愿景，始终追寻“简化客户的高科技工艺”的企业理念,通过与客户的协同创新，积极为教育、科研、工业等领域的客户需求提供专业和优质的解决方案。 我们的主要产品包括：各类电子显微镜、原子力显微镜等表面科学仪器和前处理设备，以及各类色谱、光谱、电化学等分析仪器。为了更好地服务于中国广大的日立客户，公司目前在北京、上海、广州、西安、成都、武汉、沈阳等十几个主要城市设立有分公司、办事处或联络处等分支机构，直接为客户提供快速便捷的、专业优质的各类相关技术咨询、应用支持和售后技术服务，从而协助我们的客户实现其目标，共创美好未来。

p　　近期，科技部高新司组织专家对“十二五”国家863计划项目“生物质制清洁燃料关键技术与示范”进行了验收。该项目由东南大学牵头，河南省科学院能源研究所有限公司、中国科学技术大学等多家单位共同承担。/pp　　该项目通过对生物质进行热化学转化、化学催化等方法制备液体燃料，拟突破品味提升、产品提纯、规模化生产及液体产品在动力装置中的运行验证等关键核心技术，打通工艺路线，提高转化效率，开发高效低能耗生产装置，形成数个大规模生物质制备高品味液体燃料的示范工程，为我国进一步拓展生物质能应用领域奠定技术基础。/pp　　经过三年的研究，项目取得了一系列成果。开发了千吨级生物油加氢制取含氧液体燃料中试装置，制备的含氧液体燃料能够与汽柴油混合使用 建成了百吨级利用生物油制备燃油中试装置，油品转化率达到95.3% 建立了规模为1000吨/年的以生物质为原料水解生产乙酰丙酸乙酯联产糠醛中试装置，形成了3000吨/年生产工艺包，完成了系列生物质柴油替代燃料配方设计和生产。完成了1000吨/年规模乙酰丙酸酯化工艺中试，酯化收率达到91.76%。建立了年产10000吨生物油和6000吨炭粉的生物质稳定热解制备生物油示范工程，生物油产率52.3%，开发了100kg/h生物油催化调试中试装置和处理能力为12kg/h的连续进料中型浆态床生物油临氢精炼制备车用燃料试验装置等。/pp　　专家组一致认为，项目完成了合同任务书规定的任务，同意通过验收。/p

在2010年上海世博会和广州亚运会上，博纯燃料电池加湿器以稳定的专业表现通过了复杂天气及满负荷运载等多重考验。并因拥有比传统焓轮和喷水加湿系统更加高效、抗震，以及免维护等一系列优点赢得了用户的一致好评。今年8月即将在深圳举行的第26届世界大学生运动会上，60辆氢燃料电池场地车，2辆燃料电池大客车将加入新能源汽车示范运行行列。届时博纯将继续为这些燃料电池车提供性能卓越的专利加湿器，为世界大学生运动会的顺利进行提供可靠的保障服务。 燃料电池场地车应用 博纯FC™ 系列燃料电池加湿器 目前，博纯加湿器已是燃料电池产业界公认地最好的加湿设备。在世界各地，博纯燃料电池加湿器已被广泛用于固定式燃料电池系统、叉车、燃料电池汽车等应用中。需了解更多信息，请访问美国博纯官方网站：www.permapure.com.cn 或联系我们fxia@permapure.com。

德国ETAS氢燃料电池HIL方案- FCU HIL测试方案（面向2020年最新版）ETAS GmbH 成立于 1994 年，是罗伯特博世联合企业的一部分，是车用电子控制系统以 及相关嵌入式控制系统软件开发工具和测试设备的领先供应商。ETAS 致力于为车用嵌 入式系统的整个生命周期提供支持性的创新产品。ETAS 可向全球的汽车 OEM 以及电控 单元的一级供应商提供产品与服务。本公司在全球拥有约 700 名员工，年营业额达到约 1.4 亿欧元。以下是有关本公司的概要介绍。ETAS 全球化网络是在全球范围内构建起的一个由办事机构和研发中心组成的网络，通 过该网络进行产品的开发、配置并提供技术支持。本公司相信，对于建立长期、成功 的客户关系来说，在地理位置上与客户接近将具有至关重要的意义。ETAS 集团总部位 于德国斯图加特，在美国、日本、韩国、中国、印度、法国、英国、意大利、巴西及 俄罗斯联邦均设有地区分公司或办事机构。每一处办事机构都提供客户账户管理、客 户技术支持、区域内项目管理以及工程技术服务资源等。与纯电动汽车相比，氢燃料电池汽车具有加注时间短，续航里程长等优势，是未来汽车工业可持续化发展的重要方向。目前，氢燃料电池汽车产业正在兴起。氢能是一种清洁能源，氢燃料电池只会产生水和热，并不会产生二氧化碳，对环境无任何污染。 燃料电池电动汽车技术是目前世界环保汽车技术的热点，我国应更加积极开展燃料电池电动汽车技术研究，较快缩小与西方汽车工业发达国家的汽车环保技术的差距，从能源和环保角度来讲，进行燃料电池电動汽车技术开发对能源多样化，发展燃料电池汽车，将促进一系列技术和产业的发展，形成国民经济发展的新增长点。 燃料电池是一种很有前途的清洁能源，在未来很可能代替传统能源成为主要能源。所以，很多国家和跨国集团都极其重视燃料电池技术的开发和研究。美国将燃料电池技术列为国家安全技术 欧盟在2008年制定了2020年氢能与燃料电池发展计划，投资近10亿欧元用于燃料电池与氢能研究、技术开发及验证等方面 加拿大计划将燃料电池发展成国家的之助产业 日本认为燃料电池技术是21世纪能源环境领域的核心 《时代》周刊将燃料电池电动汽车列为21世纪10大高技术之首 我国中长期科学和技术发展规划纲要明确提出，大力发展氢燃料的制取、存储及专用燃料电池技术的开发与研究，提高产业化技术。 近20年来，我国科技人员经过不懈努力，尽管燃料电池及材料的开发和应用得到了极大的进展，但由于研究投入和产业化资金数量很少，燃料技术的总体水平与发达国家相比还有较大差距，燃料电池技术的阻力主要在于基础设施匮乏，技术人才不足，成本高、耐久性差，研究力量分散，产业化体系尚未形成，尤其是缺少企业的参与，很难将研究成果进行示范应用。所以，我国应寻找最佳切入点，根据当前和中长期经济和社会发展需要，集中研究力量，大力推动燃料电池发电技术的发展，加大研发和产业化投入，为我过的国家能源安全和国民经济可持续发展服务。用于HiL测试的燃料电池系统模拟模型 燃料电池系统的典型架构-使用ETAS的LABCAR-MODEL-FC模型进行模拟的依据LABCAR-MODEL-FC（用于HiL测试的燃料电池系统模拟模型）ETAS的LABCAR-MODEL-FC模型能记录完整的燃料电池系统，包括堆栈、外围设备和柔性ECU。其包含一个可以对水流、温度影响和反应动力学详细模拟的一维PEM-FC堆栈。柔性ECU也能保证在工作站进行直接的闭环试运转。 LABCAR-MODEL-FC模型能确保用户逼真地模拟出燃料电池系统，从而对HiL系统中的ECU进行测试。其模块化的模型架构可以让特定的客户对氢气、氧气和冷却系统进行模拟。 模型扩展装置LABCAR-MODEL-FCCAL模型（用于基于HiL校准的燃料电池系统模拟模型）ETAS的LABCAR-MODEL-FCCAL模型（燃料电池校准）是一种二维的PEM-FC堆栈模型，用于详细地模拟电、水、和压力分布。鉴于此模型具有模块化的设计特点，并且还配有参数化的工具，因此其可以跟现有的LABCAR-MODEL-FC模型进行无缝整合。 两种变体均可整合到LABCAR-MODEL-VVTB模型整车模拟中（虚拟车辆测试台的模拟模型，用来进行HiL测试）。 LABCAR-MODEL-FC在汽车应用中，通常优先使用PEM-FC燃料电池，因为其具备启动快、能量密度高和动力学稳定的优良特点。为了给客户在此大有前途的创新领域提供支持，ETAS提供了燃料电池系统的LABCAR-MODEL-FC模拟模型，用来进行HiL测试。测试用于燃料电池系统的ECU LABCAR-MODEL组合包括集成电路发动机、用于汽车推进的锂离子电池、电动机、燃料电池、车辆动力学、车辆、驾驶员和环境的仿真模型。在汽车应用中，通常优先使用PEM-FC燃料电池，因为其具备启动快、能量密度高和动力学稳定的优良特点。为了给客户在此大有前途的创新领域提供支持，ETAS提供了燃料电池系统的LABCAR-MODEL-FC模拟模型，用来进行HiL测试。 ETAS的LABCAR-MODEL-FC模拟燃料系统性能。模拟整个系统-从PEM-FC（高分子电解膜燃料电池）堆栈到反应物和冷却剂的供应-以确保对燃料电池系统ECU的可靠性测试和校准。LABCAR-MODEL-FC可以模拟堆栈、氢气供应、氧气供应和冷却剂供应的详细过程。此技术基于对物理过程的精确模拟，而这些模拟都是基于对电解反应的复杂计算以及基于对堆栈和外围设备之间相互作用的复杂计算得出。鉴于现代燃料电池堆栈的复杂性,要对堆栈进行一维（1D）空间分布模拟。为了满足当前和未来的要求，可以实现对二维（2D）堆栈模拟进行特殊扩展，其燃料电池系统的模拟模型可用于完成基于HiL的校准（LABCAR-MODEL-FCCAL）。基于PC的模拟目标LABCAR-RTPC能为实时模拟提供所需的电源。 LABCAR-MODEL-FC模拟模型可以让用户在硬件在环测试台上对燃料电池的ECU进行早期的测试和优化。 将高成本的测试和安全相关的应用转移到硬件在环测试台上，从而在开发过程中让顾客直接受益。应用实例包括模拟PEM-FC燃料电池堆栈的冷启动调节或模拟氢气供应的临界处理。 ETAS模拟模型的优势ETAS燃料电池模型包括用于模拟堆栈和外围设备的Simulink元件库和各种电解槽模型。模型的实时性有利于测试燃料电池ECU时与ETASHiL系统的整合，还可以同时进行安全相关的故障模拟和ECU软件的初始预标定。由于这些模型考虑到了所有相关的物理现象，可以用来测试所有项目，包括基础软件、高级控制、操作和诊断性功能。ETAS的模拟模型组合提供HiL模拟，包括独家提供的硬件 、软件和模拟模型。 应用用户可针对具体的汽车要求，进行大量的典型性闭环ECU测试： l 测试用于氢气供应的典型ECU功能：l 惰性气体测定、清洗方法、气体引射器控制l 测试用于氧气供应的典型ECU功能：l 空气压缩机控制、水再循环l 测试用于冷却系统的典型ECU功能：l 冷却方法、泵控制、散热器激活l 测试用于诊断和管理的典型ECU功能：l 渗漏检测、冷启动、压力协调、紧急关闭l 针对优化运行的设计和校准：l 水管理、电厂辅助设备 优势LABCAR-MODEL-FC有助于对所有项目进行测试，包括基础软件精密控制、运行、和燃料电池ECU的诊断功能。LABCAR-MODEL-FCCAL扩展模型提供了2D堆栈模型，可以实时精准地模拟出电池电压、电解膜状态或水再循环过程，从而满足当前和未来的要求。该模型可以同LABCAR-MODEL-VVTB进行整合（用于HiL测试的虚拟车辆测试台模拟模型）ETAS独家提供硬件、软件和模型，以及客制化技术服务和专家咨询。 用于HiL测试的燃料电池系统模拟模型（LABCAR-MODEL-FC）包括对PEM-FC堆栈的一维模拟，以及对反应物和冷却剂供应系统进行详细和模块化记录。还能提供操作燃料电池ECU所需的所有相应接口。 用于基于HiL校准的燃料电池系统模拟模型（LABCAR-MODEL-FCCAL）为LABCAR-MODEL-FC模型增加了2D空间分辨堆栈模拟，并且能详细洞察电池性能。除了有助于对ECU在闭环控制回路中运行时的基础校准外，其还能让用户对最佳堆栈运行的功能进行测试，以及在早期开发阶段将电池降解降至最低。 因LABCAR-MODEL-FC和LABCAR-MODEL-FCCAL基于PC的模拟目标LABCAR-RTPC以及开放性，可对其进行定制并满足不同的要求。Simulink的开放性安装启用特点让开发者可以选择对ETAS或其它供应商提供的元件模型进行整合。 除了模拟模型外，ETAS还对所有开发需求提供技术支持服务和咨询。用于HiL测试的燃料电池系统模拟模型 燃料电池系统的典型架构-使用ETAS的LABCAR-MODEL-FC模型进行模拟的依据LABCAR-MODEL-FC（用于HiL测试的燃料电池系统模拟模型）ETAS的LABCAR-MODEL-FC模型能记录完整的燃料电池系统，包括堆栈、外围设备和柔性ECU。其包含一个可以对水流、温度影响和反应动力学详细模拟的一维PEM-FC堆栈。柔性ECU也能保证在工作站进行直接的闭环试运转。 LABCAR-MODEL-FC模型能确保用户逼真地模拟出燃料电池系统，从而对HiL系统中的ECU进行测试。其模块化的模型架构可以让特定的客户对氢气、氧气和冷却系统进行模拟。 模型扩展装置LABCAR-MODEL-FCCAL模型（用于基于HiL校准的燃料电池系统模拟模型）ETAS的LABCAR-MODEL-FCCAL模型（燃料电池校准）是一种二维的PEM-FC堆栈模型，用于详细地模拟电、水、和压力分布。鉴于此模型具有模块化的设计特点，并且还配有参数化的工具，因此其可以跟现有的LABCAR-MODEL-FC模型进行无缝整合。 两种变体均可整合到LABCAR-MODEL-VVTB模型整车模拟中（虚拟车辆测试台的模拟模型，用来进行HiL测试）。 实时模型运行平台仿真硬件 ES5300 RTPCETAS LABCAR 使用运行实时操作系统 Linux 的标准 PC 进行仿真模型运算。其灵活的结 构可适应 PC 市场的最新发展趋势，用户可将仿真 PC 更换为市场上出现的具有更高性 能的 PC。因此，LABCAR 使用户能在尽可能宽广的测试范围和深度内进行精确仿真， 从而确保了在专用硬件和软件方面投入的高效性。 标准 IPC 进行模型仿真工作 从上图可以看到，采用了四核 CPU 的实时工控机，在 ETAS 软件环境的管理下，可以实 现分核下载，即将不同模型下载到不同的核内并行运行，确保了在复杂任务管理模式 下系统的实时性。标准 PC 还可提供 PCI 和 PCI-Express 总线接口，将需要辅助板卡(例 如使用 CAN 总线进行 ECU 通讯的板卡)集成到整个系统中。 传感器信号仿真传感器信号仿真主要通过 ETAS 自有的 I/O 板卡实现。本方案中普通的信号级传感器信 号采用 ES5350 模拟信号输入输出板卡、ES5321 PWM 及数字信号输出板卡及工程部件 实现；FUEL CELL 相关的温度信号(电阻信号)采用 ES5385.1 模拟 发动机特有信号的模 拟和采集采用 ES5340.2-ICE 板卡实现。ES5300 实时仿真计算机及 ES5350、ES5340、ES5321 和 ES5385.1 电流传感器仿真本方案中推荐采用配置中 30 路 ES5350DAC 输出模拟信号，通过 DB6200 转换为 4- 20mA 电流信号的方式模拟电流传感器。执行器信号采集同上，采用安装在 ES5300 实时仿真机上的 ES5350 模拟输入板卡和 ES5321 PWM 板卡 检测控制器的执行器控制信号。对于特殊的负载，采用真实器件负载箱实现，如高压 接触器和充电电子锁等。 电流采集模块采用 CSM_5PA 板卡来实现。该电流测 模块用于测 动态负载电流。 静态电流测通道数 10最大容许电压 30 V电流测 范围 5,20,30,50 A (手动设置/) 精度 +/- 1% (主要标称电流 IPN )温度测 量 在 PCB 上测 ，进行温度补偿采样频率 高达 1kHz，通过 USB 更新故障注入功能FUEL CELL 信号级 I/O 电气故障注入，采用 ES5398 和 ES4440 故障注入设备实现。故障模拟模块 ES5398用于实时环境下 ECU 自动测试的故障模拟。它可与硬件在环测试系统结合使用。 ES5398.1 采用 PCI/Express 接口安装于 ES5300 系统中。ES5398.1 模块每块板卡提供 40个故障注入通道。 实验环境 EE 提供了测试执行的用户界面。它提供了实验和图形用户界面，集成的 参数和数据管理，代码下载，实验执行，实时信号产生和测量数据记录方法，以及信 号管理。实验环境是整个测试项目中手动测试的环境，所有的测试都在这里进行。有 LABCAR IP 生成的实时代码需要在这里下载到 RTPC 里面并且开始模拟。通过 Experi- ment Explorer 窗口中进行参数集群和文件管理也是 LABCAR 软件的特色。 EE 软件用户界面和虚拟仪表EE 里面还有不同的图像组件，包括常用的各种虚拟仪表，可以用来做成不同的用 户界面。EE 里面可以观察和修改标定量，控制模型的运行，选择不同的运行模式，实 时记录运行数据，以及接入编写的信号发生器信号。同时用户可以方便地通过拖拽来 加入或编辑这些组件。 实验环境中 EE 的组件操作 故障仿真软件LABCAR-PINCONTROL V2.0 为故障仿真箱 ESES5398 的配套软件，具有方便用户使用的 接口，可实现 ES5398 的手动操作，是 ES5398 的重要组成部分，操作界面友好，其操 作界面请参见下图。软件可实现的功能如下：• 创建并管理故障模式，产生 ECU 信号的一系列故障。如氧传感器故障• 简化故障仿真信号的选取• 设置故障产生的时间• 通过点击鼠标来触发故障• 设置多台 ES5398 同时使用• 提供自动化测试的 API 接口等。• 通过 Excel 表格进行故障配置和定义 LABCAR_PINCONTROL 的配置界面 模型方案 燃料电池堆动力学模型ETAS LABCAR-MODEL-FCCAL 是一个 1-D+1-D 的燃料电池堆站模型，该模型包含 1-D 的 燃料电池单体膜模型和 1-D 的双电极及气体通道仿真模型。1-D 的燃料电池单体膜模型 能够对燃料电池膜的内阻，电极之间氧和氢反映生成水的情况进行仿真；1-D 的双电极 及气体通道仿真模型能够仿真双电极间气体在通道内非线性分布的特性，包括温度， 电流，沿电芯堆叠方向的气体压力变化，以及对冰点温度影响等。ETAS LABCAR-MODEL-FCCAL 模型可以考虑为将燃料电池堆沿着气路方向分为多个小模 块，如下图所示。Z 坐标所示方向为气体流动方向，X/Y 坐标表示垂直于膜和气流方向。每一个小模块代表所有燃料电池功能层，包括两个电极板，气路通道，气体扩散层 以及膜。燃料电池模型的采用上述基本架构，在子系统中包括有完整功能层，每个小模块均可对外提供数据接口，同时也能适用于用户的模型扩展要求。 坐标系描述通过燃料电池系统模型 LABCAR-MODEL-FCCAL 的无时间限制的、节点版操作许可证， 客户被授权在主机上执行 LABCAR-MODEL-FCCAL 的代码生成。LABCAR-MODEL-FCCAL 是通过 MATLAB/Simulink 执行的，用户可以打开并修改模型。 这些元件以 S-Functions 的形式提供，如：已编译的动态链接库，不包含源代码。 LABCAR-MODEL-FCCAL 作为 LABCAR 产品家族的一部分, 能够天然支持 LABCAR 网络 HIL 系统仿真应用。也就是说，只要 LABCAR-MODEL-VVTB 和其他 LABCAR 模型可以在 网络中的 RTPCs 上运行，那么它也支持 LABCAR VARIANT MAN-AGEMENT (LVM) 。 功能LABCAR-MODEL-FCCAL 是一个先进燃料电池堆栈模型。该模型包含了一个一维膜模型，能够仿真薄膜电阻、含水量以及电极之间产生的水交换等特性。 除此之外，它使用了空间分布的 双极板与气体通道双 1-D 维度模型，考虑上述两个维 度上的电堆温度、电流和压力变化的非线性特性。此外还特别考虑了汽车会遇到在冰 点温度下工作的情况。LABCAR-MODEL-FCCAL 仿真模型包含：• 单电池模型，并考虑到电流、温度、反应物化学计量数以及膜湿度对电池电压损耗的 影响计算。• 基于一维膜模型的含水量和水交换量的详细计算。• 一维多组分气体通道模型允许为每个电极指定单独的气体成分。• 不同的流场设计仿真。支持内部电池加湿的顺/逆流量设置。• 基于膜温度模型、电池含水量的非线性动态特性和受温度影响的流体性质的实际冷启 动行为。• 考虑气体通道内液态水的积聚和运动的两相水模型。• 具有两种膜类型的默认堆栈参数设置。 传输范围绑定到单一 MAC 地址的节点版许可文件 燃料电池系统动力学模型 LABCAR-MODEL-FC 模型具备完整的燃料电池系统模型结构，该堆站模型的主要目的是 详细计算气路通道的压力分布，电池膜上的水生成量和电堆中水的相变情况。模型根据功能层特性被划分为冷却回路，燃料电池正负极回路模型等。 模型架构描述通过燃料电池系统模型 LABCAR-MODEL-FC 的无时间限制的、节点版操作许可证，客户 被授权在主机上执行 LABCAR-MODEL-FC 的代码生成。LABCAR-MODEL-FC 是通过 MATLAB/Simulink 执行的，用户可以打开并修改模型。这些元件以 S-Functions 的形式提供，如：已编译的动态链接库，不包含源代码。LABCAR-MODEL-FC 可以被集成到虚拟汽车测试平台 LABCAR-MODEL-VVTB 中，以仿真 一辆燃料电池整车。LABCAR-MODEL-FC 作为 LABCAR 产品家族的一部分, 能够天然支持 LABCAR 网络 HIL 系 统仿真应用。也就是说，只要 LABCAR-MODEL-VVTB 和其他 LABCAR 模型可以在网络中 的 RTPCs 上运行，那么它也支持 LABCAR VARIANT MAN-AGEMENT (LVM) 。功能LABCAR-MODEL-FC 仿真模型是一个用于燃料电池控制单元（FCCU）闭环控制测试应用 的燃料电池系统模型，它被用于在汽车环境中对 FCCU 进行测试和验证。 它包含的子系统分别代表一个 1-D PEM 的燃料电池堆、供氢回路、供氧回路和冷却回 路。LABCAR-MODEL-FC 所提供的系统架构根据它的组成回路划分。下图是模型组件的 概述。氧供应系统 氧供应系统包含以下组成部分：• 压缩机• 中冷器• 增湿器• 旁路• 节流通风孔• 排气和进气歧管 氧供应系统 氢供应系统 氢供应系统包含以下组成部分：• 带截止阀的氢罐• 减压器• 氢气喷嘴及中阀• 液态水分离器• 氢循环泵• 排气/排空阀• 排气和进气歧管 冷却回路系统 冷却回路包含以下组成部分：• 电磁阀• 加热器• 散热器• 冷却泵• 排气和进气歧管 冷却液供应系统 绑定到单一 MAC 地址的节点版许可文件 软件兼容性LABCAR-MODEL-FC 支持以下软件版本：• LABCAR-OPERATOR5.4.7,MATLAB/Simulink 2014b 64Bit 如果需要更多信息，请查看 LABCAR-MODEL-FC 的版本注释中的软件兼容性表。 请注意• 安装媒介不包含该许可证，它作为一个单独的项目提供。• 强烈建议用户每年单独采购软件升级维护服务。• 该许可证只允许代码生成。若需要实时运行模型，需要一个实时运行许可证。该许可 证需要单独采购。• 该许可证只允许本机使用，禁止远程访问。• 若要将模型加载到一个 LABCAR-OPERATOR 项目中，需要 MATLAB 和 Simulink 代码。 两者必须单独购买。附加项目• 一年的软件服务协议 (LCM_FC_SRV-ME52) 。• 一个运行时间许可证 (LCM_FC_RT_LIC-MP) 。• 安装媒介 (LCM_FC_PROD) 。• 用于实时仿真的先进二维堆栈模型 (LCM_FCCAL_LIC-MP) 。 ECU 线束设计和制作 在 HIL 系统中需要针对要连接的 ECU 准备连接线束，将 ECU 连接到 LABCAR 的连接器 BOB 面板。线束的设计和制作都是较为复杂的工作，至少为首次使用 ETAS LABCAR 系 统的客户，我们提供工程服务以保证系统调试可以正确进行。 线束的设计需要考虑各个信号类型与 LABCAR 的匹配，要根据信号的功率大小选择合适 的线径，不同信号的抗干扰等等因素也要被考虑在内。在线束设计完成后还需要进行 复查以尽量减少可能出现的错误。在这个环节 ETAS 需要得到系统所有要连接进入的 ECU 的引脚布置和外部电路图，对于特殊的信号还需要知道信号的详细描述，比如通 过传感器说明书的形式得到。线束的制作需要两端的连接器，客户需要提供所有 ECU 端的配套连接器，以及相应的 说明书。ETAS 将根据线束定义为买方加工制作线束，并在制作完成后进行测试。在线 束制作过程中会加入相应的内容从而使未来线束的修改和少量信号增加可以较容易的 完成，而不必完全制作新的线束。在后面的系统调试阶段，ETAS 将介绍所设计的线束，应用的原则等，这样用户可以将 线束设计的方法消化吸收，再通过对 LABCAR 系统的使用加深理解，从而可以在未来自 行为新版本的 ECU 设计线束。本方案将为客户共提供 1 套 ODU ECU 线束。 在车辆控制单元开发与测试领域，LABCAR 硬件在环系统（HIL）是 ETAS 工具系列的一 个核心部分，贯穿于 V-模型的所有阶段。测试既可以在给定模型在环（Model-in-the- Loop，MIL)上操作，在当前软件在环(Software-in-the-Loop, SIL)，连接实体 ECU 硬件 在环(Hardware-in-the-Loop，HIL)上执行，也可以涉及附加测量标定步骤，对车载 ECU 数据标定产生影响。它具备灵活性能和全面合理的逻辑概念。 控制单元初期开发，硬件在环（HIL）测试系统为其提供了重要的质量保证。为了便于 在实验室对控制单元进行功能测试或诊断, 通过 DVE 模型的模拟仿真，任何虚拟行驶环 境测试可以在广泛范围内反复进行。另外自动化操作扩展了测试范围，而对驾驶者和 车辆毫无损害。LABCAR 的开放式结构支持与测量标定工具的集成，广泛的模型选择与信号质量优良是LABCAR 的两大经典优势。LABCAR 的另一重要特色，即基于 PC 的结构，赋予了其本身一项固有优势：可用计算 能力的升级更加简便、经济。多目标与多核应用实质上无限量地提高了仿真速度与同 步获取大量数据信息时的计算能力，智能信号管理，投资高度安全和系统整个服务周 期内的性价比更加优越。 同时 ETAS 是一个真正能为 V 模式开发提供完整工具链的供应商。产品系列可靠地涵盖 了 ECU 软件开发的每个步骤 （直到售后诊断）， 他们分布到不同的应用领域，

德国ETAS: FCU-HIL (LABCAR)系统优势LABCAR-MODEL-FC有助于对所有项目进行测试，包括基础软件精密控制、运行、和燃料电池ECU的诊断功能。LABCAR-MODEL-FCCAL扩展模型提供了2D堆栈模型，可以实时精准地模拟出电池电压、电解膜状态或水再循环过程，从而满足当前和未来的要求。该模型可以同LABCAR-MODEL-VVTB进行整合（用于HiL测试的虚拟车辆测试台模拟模型）ETAS独家提供硬件、软件和模型，以及客制化技术服务和专家咨询。 用于HiL测试的燃料电池系统模拟模型（LABCAR-MODEL-FC）包括对PEM-FC堆栈的一维模拟，以及对反应物和冷却剂供应系统进行详细和模块化记录。还能提供操作燃料电池ECU所需的所有相应接口。 用于基于HiL校准的燃料电池系统模拟模型（LABCAR-MODEL-FCCAL）为LABCAR-MODEL-FC模型增加了2D空间分辨堆栈模拟，并且能详细洞察电池性能。除了有助于对ECU在闭环控制回路中运行时的基础校准外，其还能让用户对最佳堆栈运行的功能进行测试，以及在早期开发阶段将电池降解降至最低。 因LABCAR-MODEL-FC和LABCAR-MODEL-FCCAL基于PC的模拟目标LABCAR-RTPC以及开放性，可对其进行定制并满足不同的要求。Simulink的开放性安装启用特点让开发者可以选择对ETAS或其它供应商提供的元件模型进行整合。 除了模拟模型外，ETAS还对所有开发需求提供技术支持服务和咨询。用于HiL测试的燃料电池系统模拟模型 燃料电池系统的典型架构-使用ETAS的LABCAR-MODEL-FC模型进行模拟的依据LABCAR-MODEL-FC（用于HiL测试的燃料电池系统模拟模型）ETAS的LABCAR-MODEL-FC模型能记录完整的燃料电池系统，包括堆栈、外围设备和柔性ECU。其包含一个可以对水流、温度影响和反应动力学详细模拟的一维PEM-FC堆栈。柔性ECU也能保证在工作站进行直接的闭环试运转。 LABCAR-MODEL-FC模型能确保用户逼真地模拟出燃料电池系统，从而对HiL系统中的ECU进行测试。其模块化的模型架构可以让特定的客户对氢气、氧气和冷却系统进行模拟。 ETAS GmbH 成立于 1994 年，是罗伯特博世联合企业的一部分，是车用电子控制系统以 及相关嵌入式控制系统软件开发工具和测试设备的领先供应商。ETAS 致力于为车用嵌 入式系统的整个生命周期提供支持性的创新产品。ETAS 可向全球的汽车 OEM 以及电控 单元的一级供应商提供产品与服务。本公司在全球拥有约 700 名员工，年营业额达到约 1.4 亿欧元。以下是有关本公司的概要介绍。ETAS 全球化网络是在全球范围内构建起的一个由办事机构和研发中心组成的网络，通 过该网络进行产品的开发、配置并提供技术支持。本公司相信，对于建立长期、成功 的客户关系来说，在地理位置上与客户接近将具有至关重要的意义。ETAS 集团总部位 于德国斯图加特，在美国、日本、韩国、中国、印度、法国、英国、意大利、巴西及 俄罗斯联邦均设有地区分公司或办事机构。每一处办事机构都提供客户账户管理、客 户技术支持、区域内项目管理以及工程技术服务资源等。ETAS的LABCAR-MODEL-FC模拟燃料系统性能。模拟整个系统-从PEM-FC（高分子电解膜燃料电池）堆栈到反应物和冷却剂的供应-以确保对燃料电池系统ECU的可靠性测试和校准。LABCAR-MODEL-FC可以模拟堆栈、氢气供应、氧气供应和冷却剂供应的详细过程。此技术基于对物理过程的精确模拟，而这些模拟都是基于对电解反应的复杂计算以及基于对堆栈和外围设备之间相互作用的复杂计算得出。鉴于现代燃料电池堆栈的复杂性,要对堆栈进行一维（1D）空间分布模拟。为了满足当前和未来的要求，可以实现对二维（2D）堆栈模拟进行特殊扩展，其燃料电池系统的模拟模型可用于完成基于HiL的校准（LABCAR-MODEL-FCCAL）。基于PC的模拟目标LABCAR-RTPC能为实时模拟提供所需的电源。 LABCAR-MODEL-FC模拟模型可以让用户在硬件在环测试台上对燃料电池的ECU进行早期的测试和优化。与纯电动汽车相比，氢燃料电池汽车具有加注时间短，续航里程长等优势，是未来汽车工业可持续化发展的重要方向。目前，氢燃料电池汽车产业正在兴起。氢能是一种清洁能源，氢燃料电池只会产生水和热，并不会产生二氧化碳，对环境无任何污染。 燃料电池电动汽车技术是目前世界环保汽车技术的热点，我国应更加积极开展燃料电池电动汽车技术研究，较快缩小与西方汽车工业发达国家的汽车环保技术的差距，从能源和环保角度来讲，进行燃料电池电動汽车技术开发对能源多样化，发展燃料电池汽车，将促进一系列技术和产业的发展，形成国民经济发展的新增长点。 燃料电池是一种很有前途的清洁能源，在未来很可能代替传统能源成为主要能源。所以，很多国家和跨国集团都极其重视燃料电池技术的开发和研究。美国将燃料电池技术列为国家安全技术 欧盟在2008年制定了2020年氢能与燃料电池发展计划，投资近10亿欧元用于燃料电池与氢能研究、技术开发及验证等方面 加拿大计划将燃料电池发展成国家的之助产业 日本认为燃料电池技术是21世纪能源环境领域的核心 《时代》周刊将燃料电池电动汽车列为21世纪10大高技术之首 我国中长期科学和技术发展规划纲要明确提出，大力发展氢燃料的制取、存储及专用燃料电池技术的开发与研究，提高产业化技术。 近20年来，我国科技人员经过不懈努力，尽管燃料电池及材料的开发和应用得到了极大的进展，但由于研究投入和产业化资金数量很少，燃料技术的总体水平与发达国家相比还有较大差距，燃料电池技术的阻力主要在于基础设施匮乏，技术人才不足，成本高、耐久性差，研究力量分散，产业化体系尚未形成，尤其是缺少企业的参与，很难将研究成果进行示范应用。所以，我国应寻找最佳切入点，根据当前和中长期经济和社会发展需要，集中研究力量，大力推动燃料电池发电技术的发展，加大研发和产业化投入，为我过的国家能源安全和国民经济可持续发展服务。用于HiL测试的燃料电池系统模拟模型 燃料电池系统的典型架构-使用ETAS的LABCAR-MODEL-FC模型进行模拟的依据LABCAR-MODEL-FC（用于HiL测试的燃料电池系统模拟模型）ETAS的LABCAR-MODEL-FC模型能记录完整的燃料电池系统，包括堆栈、外围设备和柔性ECU。其包含一个可以对水流、温度影响和反应动力学详细模拟的一维PEM-FC堆栈。柔性ECU也能保证在工作站进行直接的闭环试运转。 LABCAR-MODEL-FC模型能确保用户逼真地模拟出燃料电池系统，从而对HiL系统中的ECU进行测试。其模块化的模型架构可以让特定的客户对氢气、氧气和冷却系统进行模拟。 模型扩展装置LABCAR-MODEL-FCCAL模型（用于基于HiL校准的燃料电池系统模拟模型）ETAS的LABCAR-MODEL-FCCAL模型（燃料电池校准）是一种二维的PEM-FC堆栈模型，用于详细地模拟电、水、和压力分布。鉴于此模型具有模块化的设计特点，并且还配有参数化的工具，因此其可以跟现有的LABCAR-MODEL-FC模型进行无缝整合。 两种变体均可整合到LABCAR-MODEL-VVTB模型整车模拟中（虚拟车辆测试台的模拟模型，用来进行HiL测试）。 LABCAR-MODEL-FC在汽车应用中，通常优先使用PEM-FC燃料电池，因为其具备启动快、能量密度高和动力学稳定的优良特点。为了给客户在此大有前途的创新领域提供支持，ETAS提供了燃料电池系统的LABCAR-MODEL-FC模拟模型，用来进行HiL测试。测试用于燃料电池系统的ECU LABCAR-MODEL组合包括集成电路发动机、用于汽车推进的锂离子电池、电动机、燃料电池、车辆动力学、车辆、驾驶员和环境的仿真模型。在汽车应用中，通常优先使用PEM-FC燃料电池，因为其具备启动快、能量密度高和动力学稳定的优良特点。为了给客户在此大有前途的创新领域提供支持，ETAS提供了燃料电池系统的LABCAR-MODEL-FC模拟模型，用来进行HiL测试。 将高成本的测试和安全相关的应用转移到硬件在环测试台上，从而在开发过程中让顾客直接受益。应用实例包括模拟PEM-FC燃料电池堆栈的冷启动调节或模拟氢气供应的临界处理。 ETAS模拟模型的优势ETAS燃料电池模型包括用于模拟堆栈和外围设备的Simulink元件库和各种电解槽模型。模型的实时性有利于测试燃料电池ECU时与ETASHiL系统的整合，还可以同时进行安全相关的故障模拟和ECU软件的初始预标定。由于这些模型考虑到了所有相关的物理现象，可以用来测试所有项目，包括基础软件、高级控制、操作和诊断性功能。ETAS的模拟模型组合提供HiL模拟，包括独家提供的硬件 、软件和模拟模型。 应用用户可针对具体的汽车要求，进行大量的典型性闭环ECU测试： l 测试用于氢气供应的典型ECU功能：l 惰性气体测定、清洗方法、气体引射器控制l 测试用于氧气供应的典型ECU功能：l 空气压缩机控制、水再循环l 测试用于冷却系统的典型ECU功能：l 冷却方法、泵控制、散热器激活l 测试用于诊断和管理的典型ECU功能：l 渗漏检测、冷启动、压力协调、紧急关闭l 针对优化运行的设计和校准：l 水管理、电厂辅助设备 模型扩展装置LABCAR-MODEL-FCCAL模型（用于基于HiL校准的燃料电池系统模拟模型）ETAS的LABCAR-MODEL-FCCAL模型（燃料电池校准）是一种二维的PEM-FC堆栈模型，用于详细地模拟电、水、和压力分布。鉴于此模型具有模块化的设计特点，并且还配有参数化的工具，因此其可以跟现有的LABCAR-MODEL-FC模型进行无缝整合。 两种变体均可整合到LABCAR-MODEL-VVTB模型整车模拟中（虚拟车辆测试台的模拟模型，用来进行HiL测试）。 实时模型运行平台仿真硬件 ES5300 RTPCETAS LABCAR 使用运行实时操作系统 Linux 的标准 PC 进行仿真模型运算。其灵活的结 构可适应 PC 市场的最新发展趋势，用户可将仿真 PC 更换为市场上出现的具有更高性 能的 PC。因此，LABCAR 使用户能在尽可能宽广的测试范围和深度内进行精确仿真， 从而确保了在专用硬件和软件方面投入的高效性。 标准 IPC 进行模型仿真工作 从上图可以看到，采用了四核 CPU 的实时工控机，在 ETAS 软件环境的管理下，可以实 现分核下载，即将不同模型下载到不同的核内并行运行，确保了在复杂任务管理模式 下系统的实时性。标准 PC 还可提供 PCI 和 PCI-Express 总线接口，将需要辅助板卡(例 如使用 CAN 总线进行 ECU 通讯的板卡)集成到整个系统中。 传感器信号仿真传感器信号仿真主要通过 ETAS 自有的 I/O 板卡实现。本方案中普通的信号级传感器信 号采用 ES5350 模拟信号输入输出板卡、ES5321 PWM 及数字信号输出板卡及工程部件 实现；FUEL CELL 相关的温度信号(电阻信号)采用 ES5385.1 模拟 发动机特有信号的模 拟和采集采用 ES5340.2-ICE 板卡实现。ES5300 实时仿真计算机及 ES5350、ES5340、ES5321 和 ES5385.1 电流传感器仿真本方案中推荐采用配置中 30 路 ES5350DAC 输出模拟信号，通过 DB6200 转换为 4- 20mA 电流信号的方式模拟电流传感器。执行器信号采集同上，采用安装在 ES5300 实时仿真机上的 ES5350 模拟输入板卡和 ES5321 PWM 板卡 检测控制器的执行器控制信号。对于特殊的负载，采用真实器件负载箱实现，如高压 接触器和充电电子锁等。 电流采集模块采用 CSM_5PA 板卡来实现。该电流测 模块用于测 动态负载电流。 静态电流测通道数 10最大容许电压 30 V电流测 范围 5,20,30,50 A (手动设置/) 精度 +/- 1% (主要标称电流 IPN )温度测 量 在 PCB 上测 ，进行温度补偿采样频率 高达 1kHz，通过 USB 更新故障注入功能FUEL CELL 信号级 I/O 电气故障注入，采用 ES5398 和 ES4440 故障注入设备实现。故障模拟模块 ES5398用于实时环境下 ECU 自动测试的故障模拟。它可与硬件在环测试系统结合使用。 ES5398.1 采用 PCI/Express 接口安装于 ES5300 系统中。ES5398.1 模块每块板卡提供 40个故障注入通道。 实验环境 EE 提供了测试执行的用户界面。它提供了实验和图形用户界面，集成的 参数和数据管理，代码下载，实验执行，实时信号产生和测量数据记录方法，以及信 号管理。实验环境是整个测试项目中手动测试的环境，所有的测试都在这里进行。有 LABCAR IP 生成的实时代码需要在这里下载到 RTPC 里面并且开始模拟。通过 Experi- ment Explorer 窗口中进行参数集群和文件管理也是 LABCAR 软件的特色。 EE 软件用户界面和虚拟仪表EE 里面还有不同的图像组件，包括常用的各种虚拟仪表，可以用来做成不同的用 户界面。EE 里面可以观察和修改标定量，控制模型的运行，选择不同的运行模式，实 时记录运行数据，以及接入编写的信号发生器信号。同时用户可以方便地通过拖拽来 加入或编辑这些组件。 实验环境中 EE 的组件操作 故障仿真软件LABCAR-PINCONTROL V2.0 为故障仿真箱 ESES5398 的配套软件，具有方便用户使用的 接口，可实现 ES5398 的手动操作，是 ES5398 的重要组成部分，操作界面友好，其操 作界面请参见下图。软件可实现的功能如下：• 创建并管理故障模式，产生 ECU 信号的一系列故障。如氧传感器故障• 简化故障仿真信号的选取• 设置故障产生的时间• 通过点击鼠标来触发故障• 设置多台 ES5398 同时使用• 提供自动化测试的 API 接口等。• 通过 Excel 表格进行故障配置和定义 LABCAR_PINCONTROL 的配置界面 模型方案 燃料电池堆动力学模型ETAS LABCAR-MODEL-FCCAL 是一个 1-D+1-D 的燃料电池堆站模型，该模型包含 1-D 的 燃料电池单体膜模型和 1-D 的双电极及气体通道仿真模型。1-D 的燃料电池单体膜模型 能够对燃料电池膜的内阻，电极之间氧和氢反映生成水的情况进行仿真；1-D 的双电极 及气体通道仿真模型能够仿真双电极间气体在通道内非线性分布的特性，包括温度， 电流，沿电芯堆叠方向的气体压力变化，以及对冰点温度影响等。ETAS LABCAR-MODEL-FCCAL 模型可以考虑为将燃料电池堆沿着气路方向分为多个小模 块，如下图所示。Z 坐标所示方向为气体流动方向，X/Y 坐标表示垂直于膜和气流方向。每一个小模块代表所有燃料电池功能层，包括两个电极板，气路通道，气体扩散层 以及膜。燃料电池模型的采用上述基本架构，在子系统中包括有完整功能层，每个小模块均可对外提供数据接口，同时也能适用于用户的模型扩展要求。 坐标系描述通过燃料电池系统模型 LABCAR-MODEL-FCCAL 的无时间限制的、节点版操作许可证， 客户被授权在主机上执行 LABCAR-MODEL-FCCAL 的代码生成。LABCAR-MODEL-FCCAL 是通过 MATLAB/Simulink 执行的，用户可以打开并修改模型。 这些元件以 S-Functions 的形式提供，如：已编译的动态链接库，不包含源代码。 LABCAR-MODEL-FCCAL 作为 LABCAR 产品家族的一部分, 能够天然支持 LABCAR 网络 HIL 系统仿真应用。也就是说，只要 LABCAR-MODEL-VVTB 和其他 LABCAR 模型可以在 网络中的 RTPCs 上运行，那么它也支持 LABCAR VARIANT MAN-AGEMENT (LVM) 。 功能LABCAR-MODEL-FCCAL 是一个先进燃料电池堆栈模型。该模型包含了一个一维膜模型，能够仿真薄膜电阻、含水量以及电极之间产生的水交换等特性。 除此之外，它使用了空间分布的 双极板与气体通道双 1-D 维度模型，考虑上述两个维 度上的电堆温度、电流和压力变化的非线性特性。此外还特别考虑了汽车会遇到在冰 点温度下工作的情况。LABCAR-MODEL-FCCAL 仿真模型包含：• 单电池模型，并考虑到电流、温度、反应物化学计量数以及膜湿度对电池电压损耗的 影响计算。• 基于一维膜模型的含水量和水交换量的详细计算。• 一维多组分气体通道模型允许为每个电极指定单独的气体成分。• 不同的流场设计仿真。支持内部电池加湿的顺/逆流量设置。• 基于膜温度模型、电池含水量的非线性动态特性和受温度影响的流体性质的实际冷启 动行为。• 考虑气体通道内液态水的积聚和运动的两相水模型。• 具有两种膜类型的默认堆栈参数设置。 传输范围绑定到单一 MAC 地址的节点版许可文件 燃料电池系统动力学模型 LABCAR-MODEL-FC 模型具备完整的燃料电池系统模型结构，该堆站模型的主要目的是 详细计算气路通道的压力分布，电池膜上的水生成量和电堆中水的相变情况。模型根据功能层特性被划分为冷却回路，燃料电池正负极回路模型等。 模型架构描述通过燃料电池系统模型 LABCAR-MODEL-FC 的无时间限制的、节点版操作许可证，客户 被授权在主机上执行 LABCAR-MODEL-FC 的代码生成。LABCAR-MODEL-FC 是通过 MATLAB/Simulink 执行的，用户可以打开并修改模型。这些元件以 S-Functions 的形式提供，如：已编译的动态链接库，不包含源代码。LABCAR-MODEL-FC 可以被集成到虚拟汽车测试平台 LABCAR-MODEL-VVTB 中，以仿真 一辆燃料电池整车。LABCAR-MODEL-FC 作为 LABCAR 产品家族的一部分, 能够天然支持 LABCAR 网络 HIL 系 统仿真应用。也就是说，只要 LABCAR-MODEL-VVTB 和其他 LABCAR 模型可以在网络中 的 RTPCs 上运行，那么它也支持 LABCAR VARIANT MAN-AGEMENT (LVM) 。功能LABCAR-MODEL-FC 仿真模型是一个用于燃料电池控制单元（FCCU）闭环控制测试应用 的燃料电池系统模型，它被用于在汽车环境中对 FCCU 进行测试和验证。 它包含的子系统分别代表一个 1-D PEM 的燃料电池堆、供氢回路、供氧回路和冷却回 路。LABCAR-MODEL-FC 所提供的系统架构根据它的组成回路划分。下图是模型组件的 概述。氧供应系统 氧供应系统包含以下组成部分：• 压缩机• 中冷器• 增湿器• 旁路• 节流通风孔• 排气和进气歧管 氧供应系统 氢供应系统 氢供应系统包含以下组成部分：• 带截止阀的氢罐• 减压器• 氢气喷嘴及中阀• 液态水分离器• 氢循环泵• 排气/排空阀• 排气和进气歧管 冷却回路系统 冷却回路包含以下组成部分：• 电磁阀• 加热器• 散热器• 冷却泵• 排气和进气歧管 冷却液供应系统 绑定到单一 MAC 地址的节点版许可文件 软件兼容性LABCAR-MODEL-FC 支持以下软件版本：• LABCAR-OPERATOR5.4.7,MATLAB/Simulink 2014b 64Bit 如果需要更多信息，请查看 LABCAR-MODEL-FC 的版本注释中的软件兼容性表。 请注意• 安装媒介不包含该许可证，它作为一个单独的项目提供。• 强烈建议用户每年单独采购软件升级维护服务。• 该许可证只允许代码生成。若需要实时运行模型，需要一个实时运行许可证。该许可 证需要单独采购。• 该许可证只允许本机使用，禁止远程访问。• 若要将模型加载到一个 LABCAR-OPERATOR 项目中，需要 MATLAB 和 Simulink 代码。 两者必须单独购买。附加项目• 一年的软件服务协议 (LCM_FC_SRV-ME52) 。• 一个运行时间许可证 (LCM_FC_RT_LIC-MP) 。• 安装媒介 (LCM_FC_PROD) 。• 用于实时仿真的先进二维堆栈模型 (LCM_FCCAL_LIC-MP) 。 ECU 线束设计和制作 在 HIL 系统中需要针对要连接的 ECU 准备连接线束，将 ECU 连接到 LABCAR 的连接器 BOB 面板。线束的设计和制作都是较为复杂的工作，至少为首次使用 ETAS LABCAR 系 统的客户，我们提供工程服务以保证系统调试可以正确进行。 线束的设计需要考虑各个信号类型与 LABCAR 的匹配，要根据信号的功率大小选择合适 的线径，不同信号的抗干扰等等因素也要被考虑在内。在线束设计完成后还需要进行 复查以尽量减少可能出现的错误。在这个环节 ETAS 需要得到系统所有要连接进入的 ECU 的引脚布置和外部电路图，对于特殊的信号还需要知道信号的详细描述，比如通 过传感器说明书的形式得到。线束的制作需要两端的连接器，客户需要提供所有 ECU 端的配套连接器，以及相应的 说明书。ETAS 将根据线束定义为买方加工制作线束，并在制作完成后进行测试。在线 束制作过程中会加入相应的内容从而使未来线束的修改和少量信号增加可以较容易的 完成，而不必完全制作新的线束。在后面的系统调试阶段，ETAS 将介绍所设计的线束，应用的原则等，这样用户可以将 线束设计的方法消化吸收，再通过对 LABCAR 系统的使用加深理解，从而可以在未来自 行为新版本的 ECU 设计线束。本方案将为客户共提供 1 套 ODU ECU 线束。 在车辆控制单元开发与测试领域，LABCAR 硬件在环系统（HIL）是 ETAS 工具系列的一 个核心部分，贯穿于 V-模型的所有阶段。测试既可以在给定模型在环（Model-in-the- Loop，MIL)上操作，在当前软件在环(Software-in-the-Loop, SIL)，连接实体 ECU 硬件 在环(Hardware-in-the-Loop，HIL)上执行，也可以涉及附加测量标定步骤，对车载 ECU 数据标定产生影响。它具备灵活性能和全面合理的逻辑概念。 控制单元初期开发，硬件在环（HIL）测试系统为其提供了重要的质量保证。为了便于 在实验室对控制单元进行功能测试或诊断, 通过 DVE 模型的模拟仿真，任何虚拟行驶环 境测试可以在广泛范围内反复进行。另外自动化操作扩展了测试范围，而对驾驶者和 车辆毫无损害。LABCAR 的开放式结构支持与测量标定工具的集成，广泛的模型选择与信号质量优良是LABCAR 的两大经典优势。LABCAR 的另一重要特色，即基于 PC 的结构，赋予了其本身一项固有优势：可用计算 能力的升级更加简便、经济。多目标与多核应用实质上无限量地提高了仿真速度与同 步获取大量数据信息时的计算能力，智能信号管理，投资高度安全和系统整个服务周 期内的性价比更加优越。 同时 ETAS 是一个真正能为 V 模式开发提供完整工具链的供应商。产品系列可靠地涵盖 了 ECU 软件开发的每个步骤 （直到售后诊断）， 他们分布到不同的应用领域，

p style="text-align: center "strong我国已发布40项燃料电池国家标准/strong/pp style="text-align: center "strong有力推动了燃料电池汽车等产业发展/strong/pp　　截至目前，我国已经发布燃料电池国家标准40项，其中采标(采用国际标准)国家标准13项，我国自主制定国家标准27项(占总标准数量约67.5%)。这是9月23日，中国工程院院士、中科院大连化学物理研究所研究员、全国燃料电池及液流电池标委会主任委员衣宝廉在北京举行的2015年燃料电池技术与标准化国际研讨会上透露的。/pp　　据悉，燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置，将燃料和空气分别送进燃料电池，就能生产出电能。从外表上看，燃料电池有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上不能“储电”，而是一个“发电厂”。作为一种无污染、高效的发电方式，燃料电池应用领域广泛，既可用于军事、空间、发电厂领域，也可应用于电动车、移动设备及居民家庭领域，被认为是终极的发电方式。/pp　　2015年被业内人士认为是燃料电池的产业化元年，燃料电池汽车投放市场、燃料电池固定式发电进入商业化运营模式以及不断开拓燃料电池在便携式、微型领域的商业化发展道路，而标准规范成为其产业化发展路上至关重要的一环。目前，无论是日本、韩国等亚洲国家，还是美国、德国等欧美国家，都十分重视燃料电池，加大马力进军这一产业，尤其是积极抢占标准这一产业制高点。IEC(国际电工委员会)专门成立了IEC/TC105(国际电工委员会燃料电池标准化技术委员会)，负责燃料电池的国际标准制定，现任主席来自日本，秘书处设在德国。/pp　　我国早在2008年就成立了全国燃料电池标准化技术委员会，后在2012年更名为全国燃料电池及液流电池标准化技术委员会(SAC/TC342)，主要负责燃料电池和液流电池技术领域的标准化工作。“我国一直积极参与该领域的国际标准化工作，已有十几位专家加入IEC/TC105各个工作组参与相关工作。2012年提出的低温冷启动测试方法国际标准提案已被合并入《聚合物燃料电池单电池测试方法》国际标准中。去年，我国专家齐志刚博士成为了WG1(术语标准工作组)的召集人，实现了在此领域的新突破。”全国燃料电池及液流电池标准化技术委员会(SAC/TC 342)秘书长卢琛钰介绍说。/pp　　同时，我国的燃料电池标准体系建设也在不断完善。目前已经发布的40项国家标准中，形成了基础标准、FC模块、固定式FC发电系统、便携式FC发电系统、微型FC发电系统、驱动辅助动力用FC发电系统等组成的燃料电池标准体系框架。尤其值得一提的是，在燃料电池的产业应用中，燃料电池汽车正成为新能源汽车的宠儿之一。我国很早就对燃料电池汽车进行了探索，并在2008年北京奥运会、2010年上海世博会上推出了示范产品。截至目前，我国先后有200余辆燃料电池电动车示范运行，累计运行里程十余万公里，产品性能与国际水平接近，但成本、耐久性等方面亟待改善。/pp　　在我国已经发布的国家标准中，燃料电池汽车成为重要的组成部分，包括《燃料电池电动汽车燃料电池堆安全要求》《汽车用燃料电池发电系统 技术条件》《乘用车用燃料电池发电系统测试方法》等10余项标准都与其相关。“我国在车用燃料电池和燃料电池车方面已取得较好进展，今后将在耐久性与低成本燃料电池技术方面继续开展研究工作，促进燃料电池车示范与应用。燃料电池标准化工作已有良好开端，今后应加强国际合作，促进燃料电池技术与标准化工作向深入发展。”衣宝廉说。/p

在2010年上海世博会和广州亚运会上，博纯燃料电池加湿器以稳定的专业表现通过了复杂天气及满负荷运载等多重考验。并因拥有比传统焓轮和喷水加湿系统更加高效、抗震，以及免维护等一系列优点赢得了用户的一致好评。今年8月即将在深圳举行的第26届世界大学生运动会上，60辆氢燃料电池场地车，2辆燃料电池大客车将加入新能源汽车示范运行行列。届时博纯将继续为这些燃料电池车提供性能卓越的专利加湿器，为世界大学生运动会的顺利进行提供可靠的保障服务。 燃料电池场地车应用 博纯fc?系列燃料电池加湿器 目前，博纯加湿器已是燃料电池产业界公认地优质的加湿设备。在世界各地，博纯燃料电池加湿器已被广泛用于固定式燃料电池系统、叉车、燃料电池汽车等应用中。需了解更多信息，请访问美国博纯官方网站：www.permapure.com.cn。

8月7日至12日，第十七届中国大唐专业知识和技能竞赛——燃料采制化专业决赛在株洲燃料培训基地成功举办。来自大唐集团22家分子公司的142名选手参赛。此次竞赛是由大唐集团公司人力资源部、燃料事业部和工委办公室联合主办，湖南分公司承办，株洲发电公司和集团公司株洲燃料培训基地协办的一类竞赛，是历届燃料采制化技能竞赛中规模最大、参赛队伍最多的一次。竞赛首次采用采样、制样和化验全能的竞赛模式，技术含量高。三德科技作为国内一流的分析检测、样品制备、智能化等整体方案供应商，为赛事提供了量热仪、锤式破碎机、对辊破碎机、制样辅助设备等比赛设备及相关技术支持，所有设备在赛场上零故障表现、运行稳定，为参赛选手稳定发挥、赛出水平提供了可靠保障。 发热量比赛现场制样比赛现场参赛选手认真操作

12月1日，从吉林石化研究院获悉，中国石油燃料乙醇研发中心在吉林石化研究院成立。此举为适应燃料乙醇生产基地建设需要，形成科研、生产一体化发展大格局奠定了基础。　　近年来，随着我国乙醇汽油的推广和应用，国内市场对燃料乙醇的需求大幅提升。然而，为避免消耗过多粮食，国家限制以粮食或糖作原料生产燃料乙醇的措施陆续出台，非粮物质生产燃料乙醇技术成为国内各企业发展的重点。有关资料显示，我国仅农林废弃物每年就有15亿吨左右，具有生产乙醇近4亿吨的潜力。　　吉林石化研究院院长王勋章介绍，为在非粮生产燃料乙醇技术上取得大的突破，新成立的研发中心正在对国内外非粮乙醇生产技术开展调研，选择主攻方向。　　目前，吉林石化乙醇燃料有限公司以陈化粮为原料，拥有年60万吨燃料乙醇的生产能力。吉林石化将在此基础上，加快非粮乙醇基地建设速度，在先进性、可行性、经济性三者统一的基础上，做大非粮乙醇产业。　　中国石油十分重视非粮乙醇技术的开发，要求吉林石化在“十二五”期间以现有生产装置为依托，在非粮乙醇生产上形成规模。　　燃料乙醇研究院研发中心负责人刘海军博士介绍说，吉林石化研究院从1974年就开始从事环保与生物工程方面的研究工作，有一定的技术积累。此次燃料乙醇研发中心的组建，将综合国内外非粮乙醇技术特点，在引进、消化、吸收中形成自己的技术优势。

关注世博——博纯Perma Pure燃料电池专利加湿器服务2010年世博会　　2010年上海世博会上，将会有100辆燃料电池车驶入世博园，为游客提供便捷的服务。这些燃料电池车都配备博纯专利加湿器产品。　　对于一个良好的燃料电池系统来说，Nafion膜的加湿是最具挑战性的问题之一。博纯领先的加湿技术为这一过程提供了完美的解决方案。与焓轮和喷水加湿系统相比，博纯专利加湿器具备了更耐用，更高效，抗振动和免维护的特性。博纯加湿器已是燃料电池产业界公认地最好的加湿设备。　　在世界各地，博纯燃料电池加湿器已被广泛用于固定式燃料电池系统、叉车、燃料电池汽车等。 查看产品图片http://www.instrument.com.cn/netshow/SH101541/C95010.htm　　更多产品信息，请登录www.permapure.com　　关于博纯：　　成立于1972年，总部位于美国的博纯(Perma Pure)有限责任公司是国际领先的气体处理设备制造商。我们为全世界医疗、工业和科学、氢燃料电池和环境监测应用领域提供气体采样和预处理类产品如，干燥器、加湿器、过滤器、冷凝器、特种气体洗涤器及完整采样系统等。　　博纯(Perma Pure)已经成为医疗设备市场中呼吸气体干燥器的主要供应商，应用包括麻醉监护、呼吸监测及代谢测试中对呼出气体进行干燥，同时可对呼吸器的供气或供氧进行加湿。近年来，公司也开始向燃料电池厂商提供加湿器，并逐步成为环保和流程气体分析仪器的OEM供应商，应用包括电化学传感器(用于气体检测)、红外分析、化学发光、总碳测定(TOC)和颗粒测量的样气脱水处理。　　博纯(Perma Pure)公司在1978年向DuPont公司买下了Nafion材料生产特许权，Nafion的膜渗透脱水技术以其独特的原理和优异的性能闻名于业内。一直以来博纯(Perma Pure)运用Nafion技术，连同其他创新多样的技术和专业知识，为客户提供全面的样气处理应用解决方案。公司于1992年加入英国豪迈集团(Halma p.l.c.)，豪迈旗下子公司的产品主要用于保护人们的生命安全和改善生活质量。依托豪迈全球性业务的支持，公司在技术、投资以及生产上获得了长足发展。公司已获得ISO9001：2000认证，相关产品也均获得CE认证。　　拥有完整的样气处理器件和成套系统，各种气体分析应用的客户化解决方案以及几十年来的产品应用经验和成功案例，相信我们在样气预处理方面的专业能力将为您的业务发展提供长久助力。　　关于豪迈：　　创立于1894年的英国豪迈国际有限公司(Halma p.l.c. – www.halma.cn )是国际安全、健康及传感器技术方面的领军企业，伦敦证券交易所的上市公司，在全球拥有 4000 多名员工，近40 家子公司，2008/09财年营业额超过 4.5亿英镑。豪迈旗下子公司的产品主要用于保护人们的生命安全和改善生活质量。通过持续不断的创新，这些产品在国际市场上始终处于领先地位。这些产品使我们的客户更安全、更富竞争力和盈利能力。豪迈的子公司正在多个领域为中国的经济做出贡献，主要包括制造、能源、水及废物处理、环境、建筑、交通运输及健康行业等。豪迈目前在上海和北京设有代表处，并且已在中国开设多个工厂和生产基地。销售联系方式夏黎明先生 中国区销售经理上海市长宁区仙霞路137号盛高国际大厦1801室 邮编：200051 电话：021-52068686-113 传真：021-52068191 电子信箱： fxia@permapure.com 网址：http://www.permapure.com

atec阿泰可为某重型汽车集团研制的燃料电池发动机管道式环境舱成功交付客户验收，该产品针对燃料电池在高原状态下的管道式气候模拟，实现了燃料电池吸气端的高原温度、高原气压、高原含氧量的准确模拟波动试验，并具备整机氢气防爆功能。　　在研制过程中，技术部攻克了若干难点：　　1、解决燃料电池工作时瞬间产生大热量从而导致舱内温度波动；　　2、燃料电池吸气需求量与新风的高原温度、高原气压、高原含氧量的同步控制；　　3、燃料电池工作时瞬间产生大排气量而导致排气端的高原气压的稳定性。　　该试验系统主要由8大部分组成，分为试验仓、制冷机组、新风系统、控制系统、排放系统、真空系统，氢气预冷系统，防爆安全系统。　　整套设备具备模拟自然环境中温度、湿度、气压等环境条件的功能，可对燃料电池发动机经常遇到的温度、湿度、低气压等综合叠加环境效应进行模拟考核， 适用于燃料电池发动机单体的环境试验项目测试以及其他部件的温度、湿度试验，管道高度试验。　　并满足功率为150kw的燃料电池发动机环境模拟的以下试验：　　低温试验（低温存储、起动、性能）；　　高温试验（高温存储起动、性能）；　　湿热试验（高温湿热）；　　温度海拔高度试验（气压模拟）；　　可以用于商用汽车的冷启动试验。

近日，中国石油石油化工研究院提出的标准项目“喷气燃料中抗氧剂和防冰剂含量的测定”顺利通过ASTM（美国材料与试验协会）石油产品和润滑剂技术委员会的投票，正式由立项阶段进入制定阶段。这是中国石油首次在清洁燃料领域主导制定国际标准。喷气燃料即喷气发动机燃料，又称航空涡轮燃料，是一种轻质石油产品，主要由原油蒸馏的煤油馏分经精制加工，有时还加入添加剂制得，也可由原油蒸馏的重质馏分油经加氢裂化生产。抗氧剂和防冰剂含量是衡量喷气燃料产品质量的重要技术指标。以往，国际标准规定的检测方法每次只能单独测定其中一类的含量，给喷气燃料产品标准实施及产品质量监管带来了困难。针对这一问题，石油化工研究院采用固相萃取-气相色谱技术方案，可同时测定3种防冰剂和7种抗氧剂，且完全满足喷气燃料国际标准和国家强制性标准对防冰剂、抗氧剂含量测定的要求，填补了相关标准领域的空白。这一突破不仅有效提升了喷气燃料质量监管水平，助力生物航煤新技术开发，而且在国际舞台展示了中国石油的科研实力和形象。“喷气燃料中抗氧剂和防冰剂含量的测定”项目从提出、培育到制定共历时4年。下一步，项目组将与ASTM加强沟通合作，联合国内外技术专家推动标准制定及推广应用，为清洁燃料标准体系建设贡献更多中国智慧和中国方案。

近日，中国科学技术大学高敏锐教授课题组设计并研制了一种完全由非贵金属驱动的碱性膜燃料电池(AEMFC)。该电池以Ni3N作为阳极、ZrN作为阴极(图1)，在氢气-氧气和氢气-空气条件下分别展现了256 mW cm-2 和151 mW cm-2的功率密度。相关成果以“Plasma-Assisted Synthesis of Metal Nitrides for an Efficient Platinum-Group-Metal-Free Anion-Exchange-Membrane Fuel Cell”为题发表在在国际知名期刊Nano Letters上。 图1. 等离子体增强化学气相沉积制备的Ni3N和ZrN用于AEMFCs。 　　利用非贵金属来驱动燃料电池将大幅度降低电池成本，摆脱对稀有贵金属资源的依耐。由于非贵金属位点活性低，结构易变性强，导致利用非贵金属驱动AEMFCs面临巨大挑战。近年来，高敏锐课题组致力于非贵金属设计高性能的AEMFC电极催化剂，已取得阶段性进展(Nat. Catal.2022, 5, 993 Angew. Chem. Int. Ed.,2022, 61, e202208040 Nat. Commun.2021, 12:2686)。然而，如何基于非贵金属材料的结构设计和调控，实现其在严苛的电池运行环境下稳定的功率输出仍然是完全非贵金属燃料电池亟需解决的难题。 　　过渡金属氮化物具有导电性优异、电化学稳定性好以及耐腐蚀性强等特性，有望设计高活性、高稳定性AEMFC电催化剂。传统方法制备过渡金属氮化物是使用腐蚀性强的氨气作为氮源，一般会带来环境污染；而且，由于需要使用较高的合成温度，会导致材料烧结，减少催化活性位点。该研究组借助等离子体增强化学气相沉积来将氮气离子化，有效使得惰性的氮气参与反应，制备了高质量的Ni3N和ZrN催化剂。这种方法具有很好的拓展性，可在各自的金属箔上制备晶片级的Ni3N和ZrN层，展现出很好的应用前景 (图2)。 图2. 等离子体增强化学气相沉积法制备高质量的Ni3N和ZrN。 　　研究人员利用旋转圆盘电极系统评估了Ni3N和ZrN在碱性电解质下氢气氧化(HOR)和氧气还原(ORR)性能。结果表明，Ni3N和ZrN分别展现了优异的HOR活性和ORR活性，接近贵金属Pt/C催化剂，并且非常稳定。基于此发现，研究人员将Ni3N和ZrN分别用作阳极和阴极催化剂组装到AEMFC中，在氢气-氧气和氢气-空气下分别获得256 mW cm-2 和151 mW cm-2的功率密度，并能够稳定的工作25个小时性能不衰减 (图3)。这是目前完全非贵金属催化剂驱动的AEMFCs所报道的最佳值之一。 图3. Ni3N和ZrN的电池性能。 　　借助理论计算，研究人员发现氮元素插入到金属晶格的间隙位点中，会优化金属位点的电子结构，使得金属位点的d带中心进一步远离费米能级，从而减弱了Ni3N中的Ni活性位点对H中间体的吸附能，并且使得Ni3N展现出了对OH中间体优异的吸附能力，从而赋予Ni3N优异的碱性HOR活性。此外，N的存在也削弱了ZrN中的Zr活性位点对O中间体的吸附能，使得其接近最优的O吸附能，从而带来优异的碱性ORR活性。 　　论文的共同第一作者为中国科大博士后张晓隆、博士生胡少进和王业华。中国科大高敏锐教授为通讯作者。相关研究受到国家自然科学基金委、国家重点研发计划、安徽省重点研究与开发计划等项目的资助。

燃料电池（Fuel Cell）市场前景 为缓解世界性能源危机的加剧，减少传统能源对环境造成的污染；有序推进碳中和的各项任务目标，不断深化能源结构优化，提高能源开发整体效益成为摆在我国科研工作人员及新能源产业开发从业者面前的重要课题。 燃料电池（Fuel Cell）是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。 燃料电池用燃料和氧气作为原料；同时没有机械传动部件，故没有噪声污染，排放出的有害气体极少。由此可见，从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是最有发展前途的发电技术[1]。 作为一种新的高能量密度、高能量转化率、环保型的电源装置受到全世界的广泛关注，并具有广阔的应用前景。 一、质子交换膜燃料电池目前，燃料电池主要被分为六类[2]。碱性燃料电池(AFC，Alkaline Fuel Cell)、磷酸盐燃料电池(PAFC，Phosphorous Acid Fuel)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC，Molten Carbonate Fuel Cell)、固体氧化物燃料电池(SOFC，Solid Oxide Fuel Cell)、质子交换膜燃料电池(PEMFC，Proton Exchange Membrane Fuel Cell)和直接甲醇燃料电池(DMFC，Direct Methanol Fuel Cell)。采用聚合物质子交换膜作电解质的PEMFC，与其它几种类型燃料电池相比，具有工作温度低、启动速度快、模块式安装和操作方便等优点，被认为是电动车、潜艇、各种可移动电源、供电电网和固定电源等的最佳替代电源[3]。如图1所示，膜电极（membrance-electrode assembly, MEA）是由质子交换膜、催化层与扩散层 3 个部分组成，是质子交换膜燃料电池 (PEMFC)电化学反应的主要场所，也是决定质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 的成本、性能和耐久性的核心关键部件。 二、质子交换膜燃料电池的催化剂浆料分析 催化剂浆料涂布是膜电极生产的关键步骤之一，要求催化层涂敷均匀，同时尽量减少铂含量以降低成本，因此必须对浆料进行严格的质量控制。 催化剂浆料的颗粒粒度和分散性能会影响浆料粘度、聚合物电解质的分布和形态、催化剂的利用率、催化剂和聚合物电解质的相互作用以及催化层的均匀性和连续性等重要参数，最终影响膜电极的电化学性能[4]。 如图 2 所示，常见的活性催化剂为铂基纳米颗粒，最佳粒度范围为 2～5nm，但这些纳米颗粒不是独立存在的，而是分散在碳载体颗粒上。单个碳载体颗粒的粒度范围为 20～40nm，在浆料中碳载体通常以团聚体的形式存在，粒度在亚微米至微米范围。聚合物电解质分散成不同形态（棒状或线团）、粒度在 70 nm～2.5 µm 之间的团聚体，与碳载催化剂混合形成催化剂浆料。催化剂和聚合物电解质分散在特定的溶剂中，需要控制团聚物的粒度，优化催化剂和电解质导体团聚物的相互作用。 对于聚合物电解质团聚体，粒度在200～400 nm范围有利于提高氢气/空气的反应性能。碳载体催化剂会出现未充分分散或过度分散的情况[5]。 在未充分分散时，碳载体是高度团聚的；离子交联聚合物只覆盖在团聚物外部，内部的铂催化剂无法与电解质充分接触，因此利用率不高。 过度分散时，团聚物破裂，铂催化剂颗粒与碳载体分离，影响其在氧化还原反应中的活性。 理想的分散状态是形成由碳载体催化剂组成的小团聚体，电解质聚合物在这些团聚体上均匀分布，能够提高催化剂的利用率[6]。 粒度是催化剂浆料的关键性指标，但浆料由不同尺度的颗粒混合物组成，要准确测量浆料的粒度有一定的难度，目前还没有一种技术可以全面表征所有颗粒的粒度。 X 射线衍射 (XRD)、激光衍射 (LD) 和动态光散射 (DLS) 是三种常用的材料表征技术，用于表征不同尺度的颗粒，结合三种技术能够全面表征催化剂浆料中的颗粒特性。 三、马尔文帕纳科解决方案 —— X 射线衍射技术X 射线衍射 (XRD) 通常用于确定小于 100 nm 的纳米晶粒尺寸。快速测量单个衍射峰（1～3 分钟），足以利用峰宽的 Scherrer 分析来计算晶粒尺寸。另外，如果测量多个衍射峰（20 分钟以上），则可采用全谱拟合技术，更精确地计算晶粒尺寸和点阵参数。图 3 显示了使用 Aeris 台式 X 射线衍射仪收集的 X 射线衍射数据，样品是分散在三种不同碳载体颗粒上的催化 Pt 粉末。 如表 1 所示，分散在 Ketjenblack EC-300J 碳黑上的 Pt 的平均晶粒尺寸比分散在 Vulcan XC72 碳或 Vulcan XC72R 碳上的 Pt 略小。晶粒尺寸的变化会改变催化活性和耐用性。全谱拟合分析还表明，EC-300J 上分散的 Pt 比 Vulcan XC72 或 Vulcan XC72R 上的 Pt 的点阵参数更大。该点阵参数也大于已公布的 Pt 的参考值 3.9231 Å。[6]较大的点阵参7数可能表明表面引起了点阵应变或合金杂质可能改变催化活性。 XRD 可以分析分散体、固体碎片以及粉末。例如，碳载体 Pt 催化剂纳米颗粒可以在粉末分散到浆料中后和浆料印刷并固化在膜片或气体扩散层上后进行测量。图 4 显示了 40% Pt 在 Vulcan XC72 碳上的 XRD 数据，这些碳可作为粉末、浆料和催化剂涂覆膜 (CCM) 上的固化电极层。在所有情况下，Pt 衍射峰均可通过其他成分中解析出纳米粒尺寸计算，如表 2 所总结。 如图4所示，浆料和催化剂涂覆膜（CCM）样品与粉末样品相比，铂衍射峰变窄，说明这两中样品的铂晶粒尺寸变大。铂催化剂的这种粗化现象可能表明，在溶剂中的碳载体催化剂粉分散过程中，浆料变得过热。因此，在超声处理过程中，通常使用 5℃ 的水浴对浆料进行冷却。[8]在加工过程中，晶粒尺寸的变化（如颗粒粗化），会影响催化剂活性。 四、马尔文帕纳科解决方案—— 激光衍射技术激光衍射技术 (LD)是测量颗粒粒度分布的常用分析方法，粒度范围从十几纳米到几个毫米。动态范围宽，非常适合分析催化剂浆料的粒度分布。激光衍射法操作简便，测试速度快，通常不到1分钟，也非常适合生产过程控制。此外，激光衍射技术还可以研究工艺条件变化对浆料粒度分布的影响。 图 5 是使用 Mastersizer 3000 激光粒度仪对稀释后的催化剂浆料重复5次的粒度测试结果。该浆料中颗粒的粒度呈双峰分布，峰值在1 µm左右的颗粒占最大体积分数，20nm左右的颗粒体积分数占比较小。如表 3 所示，该浆料的粒度分布结果相对标准偏差（RSD）1%，具有高度的重复性。 激光衍射法通常测量的是催化剂浆料中碳载催化剂团聚物的粒度分布。分散良好的催化剂浆料中，碳载催化剂团聚物典型的粒度范围在 100 nm 至 1 µm 之间。但是图 5 中可以观察到100nm 以下的颗粒，表明在分散过程中能量输入过高导致铂催化剂颗粒从载体上脱落，使浆料过度分散。众所周知，催化剂颗粒的粒度对电池性能影响很大。如果催化浆料分散不好，会导致催化剂利用率和传质效率下降，降低电池性能。适当的分散能够改善催化浆料的分散状态（进而改善电池的整体性能），但过度分散也会导致催化剂颗粒从碳载体上脱落，最终影响电池性能。 激光衍射法也可以研究颗粒的易碎性，优化分散过程。将铂担载量40%的Vulcan XC72R 碳载催化剂粉末加入到异丙醇中，在剪切条件下进行分散，使用Mastersizer 3000监测浆料粒度随剪切时间的的变化。如图 6 所示，随着剪切时间的延长，10-100 µm 团聚体颗粒的数量减少，而 10µm 以下的颗粒数量增加。2 小时后，仍有大量团聚物 (10 µm) 存在，这说明还需要增加剪切或者使用更高能量的分散方法进一步分散，才能达到合格的催化剂浆料要求。 五、马尔文帕纳科解决方案 —— 动态光散射技术 与激光衍射法相比，动态光散射 (DLS) 更适合于测量纳米级颗粒的平均粒度，范围从1 nm 至 1 µm。 将催化剂浆料以 1:10 比例分散在异丙醇（IPA）中，用Zetasizer Ultra纳米粒度仪测量催化浆料的平均粒度。稀释后的浆料仍然是高度不透明的，采用非侵入背散射 (NIBS)技术进行测量，重复测量5次。如图 7 所示，尽管浆料不透明，5次测量的相关曲线的一致性很好。图 8 是催化剂浆料的粒度分布图。如表 4所示，体积平均粒度为 1.04 µm，多分散指数也比较大(0.1)说明浆料的粒度分布宽，与激光衍射法的结果吻合。动态光散射技术（DLS）主要是检测颗粒的布朗运动产生的散射光光强波动，颗粒的散射光强与粒径的 6 次方成正比，大颗粒的信号很容易掩盖小颗粒的信号，因此动态光散射法（DLS）没有观察到激光衍射法测得的小颗粒。 动态光散射技术还可用于测量催化剂浆料的 Zeta 电位，研究电解质聚合物与碳载催化剂之间的相互作用，确定电解质聚合物在催化剂上的均匀分布。Zeta电位与浆料的离子浓度有关，可以通过对碳载体颗粒功能化改性或者改变电解质聚合物浓度来调节。通常来讲，特别是在介电常数较高的分散介质（如甲醇）中，Zeta 电位越高，浆料的稳定性越好。Zeta 电位分析还可以用于优化配方，改进浆料的稳定性。事实上，已经有研究报道可以通过模型根据初级颗粒的粒度和体系的Zeta 电位来预测催化剂浆料稳定[9]。 六、结论 通过X射线衍射技术发现，浆料和阴极催化剂涂覆膜中的晶粒尺寸比催化剂粉末大。这种颗粒粗化现象通常是由于浆料在分散过程中过热引起的。激光衍射法检测到在20 nm附近有大量初级颗粒，说明催化剂浆料出现了过度分散的现象。 联合使用激光衍射、X射线衍射和动态光散射技术，可以从不同尺度表征催化剂浆料，优化和监测催化浆料配方和稳定性。使用 Mastersizer 3000 激光粒度仪测量催化剂浆料的粒度分布，可评估临界颗粒分散的有效性。使用 Zetasizer 纳米粒度及Zeta电位仪进行 Zeta 电位测量，可研究聚合物电解质和碳载催化剂的相互作用，预测浆料稳定性。使用 Aeris 台式 X 射线衍射仪，可以测量纳米催化剂的晶粒尺寸，验证防止纳米颗粒粗化的方法的有效性。 参考文献[1] 陈光. 新材料概论：科学出版社，2003年[2] Kamaruzzaman.Sopian ，Wan Ramli Wan Daud.Challenges and Future Developments in Proton Exchange Membrane Fuel Cells [J].Renewable.Energy.2006，31(5):719~727[3] 胡嫦娥，刘琼，周敏. 质子交换膜燃料电池的研究现状. 新能源网. 2016.[4] D. Papageorgopoulos, US Dept. of Energy Hydrogen and Fuel Cells Program Report, FY 2018 Annual Progress Report[5] Orfanidi et al, J. Electrochem. Soc.165 (2018) F1254[6] Wang et al, ACS Appl. Energy Mater. (2019) DOI: 10.1021/acsaem.9b01037[7] Swanson Natl. Bur. Stand. (U.S.) Circ. (1953) 539 1 31[8] Sharma et al, Materials chemistry and Physics 226 (2019) 66-72[9] Shukla et al, J. Electrochem. Soc.164 (2017) F600-F609 关于马尔文帕纳科马尔文帕纳科的使命是通过对材料进行化学、物性和结构分析，打造出更胜一筹的客户导向型创新解决方案和服务，从而提高效率和产生可观的经济效益。通过利用包括人工智能和预测分析在内的最近技术发展，我们能够逐步实现这一目标。这将让各个行业和组织的科学家和工程师可解决一系列难题，如最大程度地提高生产率、开发更高质量的产品，并缩短产品上市时间。

助力双碳，“氢”心打造-燃料电池汽车用氢质量分析方案(Ⅱ)原创 飞飞 赛默飞色谱与质谱中国高丽1. 前言 随着全球能源消费结构向低碳转型的加速，氢能作为一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源和工业还原物料而备受瞩目。氢能是我国战略性新兴产业和未来产业重点发展方向，是我国实现2060年“碳中和”目标的重要途径。氢燃料电池汽车的研发和应用是我国氢能利用的重点应用产业，氢气质量是确保燃料电池正常运行的关键因素之一。作为燃料电池能量来源的氢气主要来自工业副产氢、电解制氢、化工原料制氢和化石能源制氢，不同生产方式制取的氢气不可避免地会产生相应的杂质组分，会对燃料电池的性能和寿命产生不同程度的影响。经过十几年探索和验证，发现二氧化碳、甲烷、氮、氩、氦等杂质组分会降低氢气的分压，导致燃料电池局部氢气供应不足，可能造成电池反极并发生碳蚀现象。一氧化碳会占据PEM催化剂的活性位而阻碍氢气在催化剂上的吸附，降低氢气电离出质子的速率，严重时会导致催化剂完全失活等。由此可见，氢气的纯度及杂质含量会对PEMFC的性能造成严重的损害并降低其使用寿命、影响效率和安全等，因而，准确而快速的测定燃料氢气的纯度和杂质含量是极其重要的。赛默飞与北京石科院合作，采用1台气相色谱仪，配置TCD、FID和PDD三个检测器、多阀多色谱柱分析系统检测质子交换膜燃料电池汽车用氢气中氦、氩、氮、一氧化碳、二氧化碳和烃类组分，建立燃料电池用氢质量分析方案，所有测试结果均满足新修订国标的要求。2. 仪器及配置 表1 气相色谱仪仪器配置（点击查看大图）3. 结果与讨论 3.1氢中微量一氧化碳和二氧化碳检测用气体标准样品或通过气体稀释仪将一氧化碳和二氧化碳标气稀释至0.05 µ mol/mol～10 µ mol/mol 范围内的8个浓度级别并进行检测并绘制多点校正曲线（强制过原点），典型样品色谱图见图1，一氧化碳和二氧化碳测试校正曲线相关系数分别是0.9999和0.9992。图1 一氧化碳和二氧化碳分析（PDD流路）典型色谱图（点击查看大图）重复性及检出限测试用气体稀释仪配制0.05 μmol/mol的样品，平行测定至少10次，样品峰面积的相对标准偏差、方法检出限结果列于表2中。样品叠加色谱图见图2。从测试结果得到2种杂质的检出限均低于20 ppb。图2 一氧化碳和二氧化碳检出限测试谱图（点击查看大图）表2 样品组分低浓度点连续10针进样重复性及检出限测试结果（点击查看大图）3.2氢中烃类组分检测用气体标准样品或通过气体稀释仪将烃类标气分别稀释至6个浓度级别，甲烷浓度范围0.1 µ mol/mol～5.3 µ mol/mol，其他烃组分浓度范围0.1 µ mol/mol～2 µ mol/mol，绘制校正曲线（强制过原点）。烃类组分典型色谱图见图4，绘制校正曲线见图3，绘制校正曲线的线性相关系数均大于0.9992。图3 烃类组分（FID流路）典型色谱图（点击查看大图）重复性及检出限测试用气体稀释仪配制0.1 μmol/mol的样品，平行测定至少7次，样品保留时间、峰面积和峰高的相对标准偏差，方法检出限结果列于表3中，从测试结果得到烃组分杂质的检出限均低于0.1 ppm。表3 烃组分低浓度点连续7针进样重复性及检出限测试结果（点击查看大图）3.3氢中氦、氩、氮组分检测用气体标准样品或通过气体稀释仪将氦、氩、氮标气稀释至5个浓度级别（10 µ mol/mol～602 µ mol/mol范围内），绘制多点校正曲线（强制过原点），TCD流路典型样品色谱图见图4，测试校正曲线相关系数均大于0.9992。图4 氢中氦氩氮（TCD流路)典型色谱图（点击查看大图）重复性及检出限测试用气体标准样品平行测定7次， 样品保留时间、峰面积和峰高的相对标准偏差，方法检出限结果列于表4中，七针测试叠加色谱图见图5。从测试结果得到氦、氩、氮组分的检出限均低于10 ppm。图5 氢中氦氩氮低浓度点叠加色谱图（点击查看大图）表4 氦氩氮低浓度点连续7针进样重复性及检出限测试结果（点击查看大图）结 论方案操作简单，灵敏度高、能够满足质子交换膜燃料电池汽车用氢气对杂质的分析需求。经验证考察，各杂质组分相关系数均大于0.9992，满足GB/T 37244《质子交换膜燃料电池汽车用燃料 氢气》、团标T/CECA-G 0179—2022《氢气中氦、氩、氮和烃类的测定 气相色谱-热导和火焰离子化检测器法》和团标T/CECA-G 0181—2022《氢气中一氧化碳和二氧化碳的测定 气相色谱-氦离子化检测器法》对校准曲线相关系数、检出限等要求；同时，也完全满足 GB/T 3634.2和ISO 14687中规定的各杂质的检出限要求。如需合作转载本文，请文末留言。

近日，中国科学技术大学高敏锐教授课题组研制出一种高抗氨毒化的镍基碱性膜燃料电池阳极催化剂，其在阳极含10 ppm氨的膜电极组装中，能保持95%的初始峰值功率密度和88%的初始电流密度(0.7 V下)，远超商业铂碳催化剂。相关成果以“Efficient NH3-Tolerant Nickel-Based Hydrogen Oxidation Catalyst for Anion Exchange Membrane Fuel Cells”为题发表在国际著名学术期刊《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 31, 17485)上。氢氧燃料电池由于比能量高和零排放等优点，有望在国家“双碳”战略中扮演重要的角色。然而，商业铂碳催化剂极易被氢气燃料中的氨气毒化而导致性能降低。特别地，在碱性膜燃料电池中，铂基催化剂的氢气氧化反应动力学缓慢，其与氨毒化协同作用，加速电池性能的衰退。因此，设计高活性、高抗氨毒化的新型阳极催化剂是碱性膜燃料电池实用化亟需解决的难题。 　　通常，过渡金属结合氨的能力与其未占据和占据的d轨道相关，其既可接受来自氨的电子也能向氨反向供给电子，两者都能增强氨的吸附。钼镍合金是高效氢氧化催化剂，研究人员认为营造镍位点的富电子态会排斥氨的孤对电子供给，而引入比镍电负性小的元素可以提供电子获得镍的富电子态。研究人员发现，将Cr掺杂入钼镍合金不仅获得镍的富电子态来抑制σN-H→dmetal电子供给，同时还使d带中心下移阻隔了d→σ*N-H的反向电子供给，两者协同作用大大削弱了氨吸附。 图1.氨毒化机制和电子态调控 　　旋转圆盘电极测试表明，该催化剂在2 ppm氨存在条件下电化学循环1万次性能几乎没有损失，而铂碳催化剂性能损失严重。在实际的碱性膜燃料电池中，以该催化剂作为阳极组装的器件在10 ppm氨存在下可保留95%的初始峰值功率密度。相比之下，铂碳催化剂的功率输出则降低至初始值的61%。 　　衰减全反射-表面增强红外吸收光谱测试表明，没有Cr掺杂的钼镍合金与商业铂碳催化剂在不同电位下对氨具有吸附行为。经Cr调制的催化剂表面则没有任何氨吸附峰的存在。同时，电子能量损失谱和电子顺磁共振分析也表明Cr的引入使得镍的d带占据数更高，验证了其富电子态催化中心；理论计算发现Cr引入可降低镍的d带中心，佐证了氨在其表面吸附被削弱。 　　近年来，高敏锐研究小组致力于碱性膜燃料电池非贵金属电催化剂的研制和应用研究(Acc. Chem. Res.2023, 56, 12, 1445；Nat. Catal. 2022, 5, 993；Nat. Commun. 2021, 12, 2686；Nano Lett. 2023, 23, 107；Nano Res. 2023,16, 10787)。在之前的工作中，该小组与杨晴教授合作发现Co元素的掺杂可以有效抑制镍的d轨道对一氧化碳分子2π*反键轨道的电子“反向供给”，获得了高一氧化碳耐受性的氢气氧化非贵金属电催化剂(Angew. Chem., Int. Ed. 2022, 61, e202208040)。 　　论文的通讯作者是合肥微尺度物质科学国家研究中心高敏锐教授，共同第一作者为中国科大博士研究生王业华、博士后高飞跃和张晓隆。相关研究受到国家自然科学基金委、国家重大科学研究计划、安徽省重点研究与开发计划等项目的资助。

南洋理工大学耗资200万元设立亚洲第一个太阳能燃料实验室，并邀请到世界顶尖科学家参与这个计划，希望把我国打造为国际研发太阳能燃料的先驱。　　目前一般研发太阳能都是局限在利用太阳能板直接把太阳能转化为电能。这类太阳能电池的实用性有限，只适用于家电，即使用在汽车也相当勉强。　　太阳能燃料实验室希望可以模拟植物的光合作用(photosynthesis)，利用太阳能把普通的水进一步分解为氧气和氢气(hydrogen)，而氢气本身就是一种非常实用和洁净的燃料。如果研发成功，以后人们只需要用水，就可以开车上路。　　目前的挑战就是要研发最有效、最适当、也最便宜的材料，来代替植物发挥光合作用，提炼氢气燃料。　　南大候任校长兼常务副校长安博迪教授昨天为太阳能燃料实验室主持启用仪式时说：“南大是全球最大的理工大学之一。而目前整个世界文明最大的挑战就是能源的问题。对我来说，南大理所当然要进行这方面的研究，为国家和经济做出贡献。”　　安博迪教授本身也是国际著名的生物化学家。他指出目前的科技需要利用大量的能源才能从清水取得极少量的氢气，因此从商业和实用的角度来看是行不通的。但他有信心南大可以找到解决的方案，因为新的太阳能燃料实验室已经网罗到许多世界知名的科学家和顶尖的专业人才加入研究的团队。　　来自英国伦敦帝国学院的世界知名生物化学家，也是光合作用研究的领军人物巴博教授(Prof James Barber)已经受聘为实验室的研究顾问。其他加入顾问团队的还有瑞士顶尖化学家和太阳能电池专家格雷切尔教授(Prof Michael Gratzel)、美国的弗雷博士(Dr Heinz Frei)和特纳博士(Dr John Turner)。　　巴博教授指出，他们需要的是来自生物化学和材料科学及工程等不同领域的专才集思广益，才能开创出新的局面。当前利用铂(platinum)来分解水以取得氢气的做法太昂贵了，人们宁可使用石油燃料。　　目前他们正在研究以氧化铁(iron oxide)也就是一般的铁锈，以及市面上常见的二氧化钛(titanium dioxide)来取代绿叶进行光合作用，提炼氢气燃料。　　最重要的是，氢气燃料不会像石油燃料那样释放二氧化碳，因此有助于缓解全球暖化和气候变迁的问题。而且氢气燃料也可以用在发电厂和汽车上，比起太阳能电池的使用更为广泛。　　从全球各地招揽人才　　人工产生光合作用听起来有点不可思议，但巴博教授说：“伟大的科学家达文西曾经质问，如果鸟儿可以飞行，为什么人类不可以?现在我们要问的是，如果植物可以产生光合作用，为什么我们不可以?大自然早已经有自我再生的功能，只要我们用心去找，就会有答案。”　　目前南大太阳能燃料实验室共有12名全职的科研人员。他们都是从全球各地招揽来的顶尖人才。　　领导这些科研人员进行各项太阳能燃料研究的首席研究员吕世财助理教授说：“我们还在积极寻找合作伙伴。但是我们不会操之过急。这个实验室需要的是顶尖的人才，要有一等荣誉学位和特定的技能。我们收到上百封来自全球各地的申请书，但我们还在甄选当中。”　　南大生物工程系一等荣誉学位毕业的研究生王峥，对于能在实验室工作感到很兴奋。她说：“这个方向有大的潜能。而且巴博教授和格雷切尔教授都是我很崇拜的科学家。我能够向他们学习是很荣幸的事。”　　南大希望在三至五内能够成功研发出产品的原型，然后在校园内进行广泛的测试，如果顺利的话，可以在十年内把成果推向国际。

3月12日，佛山仙湖实验室燃料电池环境实验舱采购项目发布招标公告，该项目预算540万，采购本国产品。一、项目基本情况项目编号：XH2021CB-01-006（内部编号：GZGK21D039A0087Z）项目名称：佛山仙湖实验室燃料电池环境实验舱采购项目采购方式：公开招标预算金额：5,400,000.00元采购需求：燃料电池环境实验舱实现的功能：环境舱主要用于150KW功率等级燃料电池发动机及其配套散热器，以及150KW的电堆在-40-+85℃的环境下进行温度存储试验，在-30-+65℃的舱内环境下进行60min额定功率、峰值功率、动态响应、稳态特性等试验时，舱内空气供应充足，各工况下发动机迎风面温度波动不超±3℃。并满足-40℃条件下低温启动试验，温度海拔高度试验（进排气管道气压模拟）。环境仓预留气体、冷却水以及电路接口。环境舱可分别做燃料电池发动机及电堆环境测试，环境舱需与发动机测试台架及电堆测试台架进行软硬件系统集成，可通过测试台架主控系统远程监测控制环境仓的工作状态。环境舱可进行单独编程控制，也可通过测试台架主控程序进联调控制。注：本项目采购本国产品。二、获取招标文件时间：2021年03月12日至2021年03月19日，每天上午09:00:00至12:00:00，下午14:30:00至17:30:00（北京时间,法定节假日除外）地点：广州市先烈中路100号科学院大院9号楼东座2楼（中国广州分析测试中心对面）方式：现场购买或在线购买。售价（元/套）： 300三、提交投标文件截止时间、开标时间和地点2021年04月02日 15时00分00秒（北京时间）地点：广州市先烈中路100号科学院大院9号楼东座2楼（中国广州分析测试中心对面）四、联系方式1. 釆购人信息名称：佛山仙湖实验室地址：广东省佛山市南海区丹灶镇仙湖度假区阳明路1号联系方式：0757-812290952. 釆购代理机构信息名称：广州市国科招标代理有限公司地址：广州市先烈中路100号科学院大院9号楼东座2楼（中国广州分析测试中心对面）联系方式：020-876870433. 项目联系方式项目联系人：张小姐、李小姐电话：020-87687142、020-87688847五、附件投标须知.pdf0087Z佛山仙湖实验室燃料电池环境实验舱采购项目——发售稿.pdf

燃料电池具有工作温度低、启动响应快、能源效率高、电池寿命长、产物无污染等优点，是交通、工业、建筑等领域实现能源转型的重要途径。当前，全球主要经济体都在加大氢燃料电池技术研究投入，破解氢燃料电池商用化难题。燃料电池测试系统作为氢能实验室科研必备仪器，发挥着重要作用。燃料电池测试包含电池性能测试（稳态模型、极化曲线V-I特性、极限电流、气体计量比、扩散增益、温度、压力、湿度、过载等）、气密性测试、耐久性测试及环境适应性测试等内容。一套功能强大的燃料电池测试系统可以帮助科研人员高效率完成测试工作，实验数据更准确，结果易重现，节约大量的宝贵时间。实验室选择燃料电池测试系统应该注意哪些技术问题呢？这3个技术点值得注意。1、 自动背压与手动背压背压的作用是根据燃料电池电堆进气需求，与空压机配合，提供适当流量和压力的空气。有自动背压与手动背压两种类型。实验室一定要首先考虑自动背压型燃料电池测试系统。手动背压依赖实验人员的动手经验，操作费时费力，不能非常细腻地调控数值，反应滞后，且存在压力波动现象，测试数据受人为干预因素较大，不利于结果复现。自动背压完全由计算机程序控制，可以连续实时保持恒流恒压的状态，保证了实验的重复性和精准性，避免物料浪费，加快研发效率。2、 电子负载多参数极化曲线测试是典型的燃料电池测试项目，通过描述输出电压和电流密度曲线，表征燃料电池的电化学反应和电子传输情况。在测试时，需要面临“0V启动”、“大电流”问题。具备“0V启动”功能的燃料电池测试系统可以从0电压开始测试，即便是满电流带载运行也无须担心设备问题。燃料电池测试系统的“大电流”选择也很重要，实验室测试所用的电子负载并不是越高越好。过高电子负载的燃料电池测试系统仪器规格不仅尺寸庞大，造价不菲。也非常占空间，操作复杂繁琐，维护保养成本高。很多测试实验根本用不到那么高的电流、功率。一般而言，0-300A即可满足绝大多数测试需求。合理的电子负载，不仅价格经济、不挑空间，而且功能完善、性能卓著。以武汉电弛新能源研制的DC 980Pro燃料电池测试系统为例，该系统电子负载规格10V/240A/1600W，具备0V启动功能，100毫秒超高响应速度，反极也能测试，电子负载的精度、分辨率与进口设备同水平。3、 质量流量控制燃料电池本质上是氢、氧化学反应的发电装置，质量流量控制至关重要，是衡量一套燃料电池测试系统的重要指标。当参与反应的氧气量不足时，电堆输出电压降低，质子交换膜过热，降低电堆寿命。反之参与反应的氧气量过高，电堆输出功率不会随之增加但对应的空压机功耗变大，燃料电池系统净输出功率减少。[1]以武汉电弛新能源DC 980Pro为例，流量计和压力仪表负责主要液体、气体和压力测量和控制相关任务。该系统拥有10000:1（0.01%-100%量程）超宽稳定控制，精度可+/- 0.125%满量程。阳极气体流量控制最大可到5 SLPM，阴极气体流量控制最大可达10 SLPM，应用国际一线品牌T型热电偶，连续实时检测燃料电池质量流量数据，为后续开发节能型燃料电池产品技术打下坚实基础。结语工欲善其事，必先利其器。燃料电池测试系统强大的应用功能不仅能帮助科技工作者快速完成分析测试工作，其多功能性特点也有助于材料学、界面科学、电化学、流体力学等多学科交流创新，对我国氢能源技术加速发展，意义非凡。引用资料[1] 西南交通大学 张玉瑾, 《大功率PEMFC空气系统控制策略研究》

英国利物浦大学(University of Liverpool)和西班牙阿利坎特大学(University of Alicante)的研究人员发现，领先燃料电池催化剂铂上存在低电位表面物质，这对发展氢燃料电池技术具有重要意义。利物浦大学斯蒂芬森可再生能源研究所(SIRE)的研究人员，利用高灵敏度光谱技术，探讨低配位Pt原子上OH物质(氢氧根负离子)的吸附性。这种光谱技术名为SHINERS，即壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱技术。研究人员借助SHINERS方法证明，OH会在比以前认为的更多的负电位下被吸附。在交通运输领域，氢燃料电池正在引领下一场革命。在这些装置中，氢气中的储能与空气中的氧发生反应，从而产生电力，为电动汽车提供动力。氢燃料电池使用铂来催化其内部反应，包括氧还原反应和氢氧化反应。虽然市面上已有燃料电池驱动的汽车、客车和卡车，但所使用的铂成本较高，仍是这项技术的主要阻碍之一。在燃料电池中，要减少铂的使用量，甚至用成本更低和更有效的催化剂代替铂，需要从分子层面深入了解铂表面发生的反应。 到目前为止，人们一直认为，在发生反应的电位下，铂的表面比较“干净的”，没有其他物质。然而，这项研究表明，氢氧根负离子在极低的电位下被吸附在铂表面。对于理解氧还原反应的发生方式，以及寻找更有效的催化剂，这将产生重要影响。研究人员利用电化学技术和拉曼光谱，从而获得这些结果。电化学技术可以区分表面发生的不同过程。基于最近的发展，拉曼光谱首次可以检测吸附的氢氧根负离子。SIRE博士研究生Julia Fernández Vidal领导先进的拉曼测量。Julia表示：“通过系统的电化学和光谱研究，可以观察到OH吸附光谱信号。SHINERS是一种非常强大的技术，能够检测电极表面的分子单层。通过实验观察到这一点，非常令人兴奋。”