ГОСТ Р МЭК 62282-2-2014 Технологии топливных элементов. Часть 2. Модули топливных элементов

     4.2 Требования к конструкции

4.2.1 Общие требования

Модуль топливных элементов должен разрабатываться в соответствии с оценкой рисков, выполненной производителем. Все детали должны быть:

а) пригодными для работы в условиях диапазона температур, давления, расхода жидкостей/газов, напряжений и силы тока, на которые они предназначены с точки зрения их применения;

b) стойкими к воздействиям химических реакций, техпроцессов и иного воздействия, на которые они рассчитаны в процессе их применения по назначению;

с) надежными, обеспечивающими стабильное качество материалов, применяемых в модулях топливных элементов, монтажных элементах и контактах. Методы сборки различных деталей модулей топливных элементов должны быть такими, чтобы структурные и рабочие характеристики не менялись существенно на протяжении установленного срока службы в нормальных условиях установки и эксплуатации. Все детали модуля топливных элементов должны выдерживать механические, химические и температурные нагрузки, которые могут иметь место при их нормальной эксплуатации заказчиком.

Корпус модулей топливных элементов должен соответствовать требованиям МЭК 60529 в части, касающейся их применения. На модуль топливных элементов должен наноситься соответствующий код IP.

Примечание - Степень защиты IP00, означающая отсутствие защиты, может быть применима, если оборудование конечного заказчика оснащено защитным кожухом.

4.2.2 Работа при нормальных и нештатных условиях эксплуатации

Модуль топливных элементов должен быть спроектирован таким образом, чтобы он мог выдерживать все стандартные эксплуатационные нагрузки, определяемые технической документацией производителя, без каких-либо повреждений. Нештатные условия эксплуатации определяются в соответствии с 4.1.

4.2.3 Утечка

В зависимости от конструктивных особенностей модуля утечка горючих газов или жидкостей определяется в соответствии с 5.3. Скорость утечки газа должна быть отражена в технической документации, для того чтобы при встраивании в систему топливного элемента представлялась возможность определить минимальную производительность системы вентиляции (см. 7.4.1, r), а также сформировать необходимые требования к производительности систем вентиляции и продувки.

Режим отказа "взаимное проникновение газов" (кроссовер) должен быть частью оценки рисков в соответствии с 4.1. Должны быть предусмотрены меры, например, "отслеживание напряжения элементов", в соответствии с релевантными стандартами, приведенными в 4.1.

Если защита от взаимного проникновения газов (кроссовер) не включена в модуль топливных элементов, то в соответствующей документации на оборудование должны описываться защитные устройства или технологические процедуры, которые должны предоставляться пользователям, использующим данную систему.

Примечание - Для классификации опасных участков может быть использован МЭК 60079-10.

4.2.4 Работа под давлением

Если модули топливных элементов включают в себя газонепроницаемые и герметизированные емкости, то данные емкости должны соответствовать требованиям законодательства в сфере безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением. Должны быть определены режимы работы под давлением, которые могут создавать опасные условия за пределами модуля (4.1), такая информация должна быть передана заказчику продукции, осуществляющему ее дальнейшее использование.

Примечание - Модули топливных элементов классифицируются в соответствии со следующими отличительными свойствами:

Модули топливных элементов с полимерной мембраной (polymer electrolyte fuel cell stack, PEFC), для которых давление не является существенным фактором при проектировании. Подбор размеров, выбор материала и правила производства таких модулей основываются в первую очередь на требованиях достаточной прочности, жесткости и устойчивости, чтобы обеспечить нужные статические, динамические и/или другие рабочие характеристики. Например, конструкция, использующая аппаратуру с соосным усилием сжатия, предусматривает утечку, прежде чем произойдет ее разрушение.

Модули с топливным элементом с фосфорно-кислым электролитом (phosphoric acid fuel cell, PAFC) обычно эксплуатируются в условиях атмосферного давления.

Модули топливных элементов с расплавленным карбонатным электролитом (molten carbonate fuel cell, MCFC), работающие под давлением, встраиваются во внешний корпус модуля, конструкция которого проектируется в соответствии с национальными и международными регламентами, а также стандартами для оборудования, работающего под давлением. Опасность, связанная с высоким давлением для модуля топливных элементов с расплавленным карбонатным электролитом, учитывается в конструкции корпуса модуля, который соответствует требованиям упомянутой нормативно-технической базы.

Модули твердооксидного топливного элемента (solid oxide fuel cell, SOFC) встраиваются в оболочку, предназначенную для работы под давлением, конструкция которой разрабатывается в соответствии с принятыми национальными и международными регламентами и стандартами для оборудования, работающего под давлением.

4.2.5 Огонь и возгорание

4.2.5.1 Общие требования

Модуль топливных элементов должен быть оснащен средствами защиты (например, с помощью вентиляции, детекторов газов, управляемого окисления и т.п.), благодаря которым газ, просачивающийся из модуля топливных элементов или скапливающийся внутри него, не мог образовывать взрывоопасных концентраций.

Производитель модуля топливных элементов должен указывать соответствующие требования к конструкции (например, требуемая скорость вентиляции). Эти требования должны обеспечиваться производителем модуля топливных элементов или производителем системы топливных элементов в целом. Если производитель топливного элемента не предоставил такие средства, то он должен предоставить требования к проектированию и испытательную систему.

Компоненты и материалы внутри газовых сред, классифицированных как взрывоопасные и воспламеняющиеся, должны проектироваться с использованием таких материалов, которые препятствуют распространению пламени и возгоранию.

Свойства материалов должны быть такими, чтобы горение после прекращения подачи электропитания и топлива с окислителем не поддерживалось.

Примечание - Температуры самовозгорания, обычно указываемые в стандартах, например, МЭК 60079-20-1 [6], являются минимальными температурами, при которых горючая газовая смесь может воспламениться. Фактические температуры самовозгорания могут существенно превышать эти значения, в зависимости от геометрической формы конструкции, свойств материалов и фактического состава газовой смеси. Это требование относится к температуре самовозгорания, при которой горючий газ воспламенится при всех условиях для выбранных материалов и геометрии.