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引言
在“双碳”目标（碳达峰、碳中和）的推动下，清洁能源技术正迎来快速发展。燃料电池发电系统作为一种高效、环保的能源解决方案，正在工业、交通、分布式能源等领域崭露头角。燃料电池发电系统在船舶领域的应用是绿色航运的重要技术方向，尤其适用于对环保要求严格的沿海、内河及敏感水域。本文将针对船用燃料电池发电系统的技术要点，解读中国船级社产品检验指南规定的拟申请认可/检验的船舶入级产品、授权法定产品的适用技术要求及检验试验要求。
背景介绍
中国船级社E-23《氢燃料电池》中规定了适用于船舶与海上设施上安装使用的氢燃料电池发电系统的认可及检验。指南中说明了拟申请中国船级社认可/检验的船舶入级产品、授权法定产品的使用技术要求及检验试验要求，申请时需要提交样品的相关图纸资料:总图(外形及结构图)、电气原理图、铭牌图等，以及燃料电池样品的相关检测报告。
船用燃料电池发电系统型式认可试验涉及到的测试标准有CCS GD22-2015 (版本已更新为GD019-2024)《电气电子产品型式认可试验指南》、IEC62282-3-100-2019《燃料电池技术 第3-100部分：固定式燃料电池发电系统 安全》、IEC62282-3-200-2015《燃料电池技术 第3-200部分：固定式燃料电池发电系统 性能测试方法》。
标准IEC62282-3-100-2019主要是测试燃料电池发电系统安全性能，在准入测试时涉及8项试验（气动或液压泄漏试验、正常运转型式试验、电气过载试验等。
标准IEC62282-3-200-2015是测量燃料电池发电系统性能部分，在进行准入测试时也涉及8项试验（电功率测量、输入燃料消耗量测量、尾气排放测量等）。
标准CCS GD22-2015中安全、性能、环境类共14项试验（外观检查、绝缘电阻测量、耐电压试验、能源波动试验、倾斜和摇摆试验、振动试验、高低温试验、交变湿热试验、外壳防护试验）等。
在氢燃料电池发电系统在获得型式认可证书后，制造厂还需要对氢燃料电池发电系统进行出厂试验并出具报告。在进行100%出厂试验的基础上，验船师采用抽样检验，抽样比例为每种型号不低于10%且至少两台。氢燃料电池发电系统中的系统控制单元、电源变换单元和外部辅助设备及其相关联的管系附件需按照CCS《钢质海船入级规范》第1篇第3章相关持证要求持有型式认可证书或者产品证书。如果燃料电池发电系统作为船舶主电源的组成部分还需进行“等效发电机组特性”附加试验。
在上述规定的出厂试验合格后，中国船级社将签发船用产品证书。
关键试验项目案例分析
船舶在河流或复杂的海洋环境中运行时，会面临诸多的环境考验（海水腐蚀，温湿度变化）；机械考验（振动与冲击）；动态的海洋条件（倾斜）；电气与电子性能（电磁干扰，能源波动，外壳防护）等。不论是船用亦或是车用燃料电池发电系统都需要应对以上等复杂的环境条件，其中倾斜、振动、盐雾试验是评估燃料电池发电系统在复杂工况下可靠性的关键测试项目。
倾斜试验：
试验参数：前、后、左、右四个方向倾斜 22.5°，持续15分钟带载运行。
核心问题：水管理失衡（局部积水或干涸）。
优化方案：
设计优化：蛇形流道增强排水，GDL疏水梯度处理。
控制策略：动态调节空气流量与温度，避免水淹（如图1案例）。
测试案例：
在倾斜试验中右侧倾斜15°时，样品起动后系统报错急停，通过故障码和数据分析判断燃料电池发电系统中燃料电池堆有水淹现象。最终通过控制策略优化使样品性能满足要求。
振动试验：
试验参数：按表1所示振动试验参数持续振动（频率范围5–100 Hz）。
通过条件：系统在振动下无结构损伤、性能衰减或辅助系统故障（如氢气泄漏）。
优化方向：
采用弹性支架减振，优化双极板紧固结构（如预紧力防松螺栓）。
关键管路采用柔性连接，避免共振导致的断裂。
表1 振动试验参数
图2 上海汽检氢能与燃料电池检测研究实验室振动试验照片
盐雾试验：
试验（Kb试验）参数：5% ±1%的氯化钠溶液喷淋+湿热储存，4循环共672小时。
通过条件：盐雾环境的影响下，不产生腐蚀损坏及影响正常工作。
常见失效：金属腐蚀、密封老化、绝缘性能下降。
防护措施：
根据使用性质选择合适材料如双极板采用钛合金或316L不锈钢+导电涂层。
电气系统三防处理（防盐雾、防潮、防霉）。
燃料电池发电系统的盐雾试验中，常见问题为材料腐蚀、性能下降、密封失效以及电气系统故障。
为满足客户GD22-2015《电气电子产品型式认可试验指南》、GB/T《环境试验 第2部分:试验方法 试验Fh:宽带随机振动和导则》等测试要求。目前配置了水平-垂直双机位的20T大推力振动台、高低温可移动式环境舱、200kW燃料电池系统测试台架、步入式盐雾箱。针对燃料电池系统，可根据各类国标及企业定制要求等开展检测，测试内容涵盖常温、高温、低温启停及运行等，同时还拓展了燃料电池系统带载振动以及温湿度应力-振动冲击应力的检测能力。
试验设备与能力：
为满足GD22-2015标准的测试要求，型式试验需配备以下核心设备和检测能力：
检测能力：
结语
中国船级社（CCS）认证可以确保燃料电池船舶符合国家安全与环保标准，提升市场竞争力，推动绿色航运发展，助力“双碳”目标实现，增强行业认可度。该认证从技术层面验证了燃料电池动力系统的可靠性和适航性，为船舶安全运营提供了权威背书；其次，认证过程推动建立了氢能船舶的行业技术标准，填补了国内相关规范空白，对产业链发展具有引导作用。上海汽检氢能与燃料电池检测研究实验室拥有中国船级社认可需要的氢燃料电池发电系统和氢燃料电池模块的全项实验能力，可帮助船用氢燃料电池发电系统和氢燃料电池模块生产企业一站式完成船级社型式认可所需的全部试验项目。
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