ГОСТ Р 58988-2020 Беспилотные авиационные системы. Технологии топливных элементов на воздушном транспорте. Термины и определения

ГОСТ Р 58988-2020

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Беспилотные авиационные системы

ТЕХНОЛОГИИ ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ВОЗДУШНОМ ТРАНСПОРТЕ

Термины и определения

Unmanned aircraft systems. Fuel cell technologies in air transport. Terms and definitions

ОКС 49.050

27.070

Дата введения 2021-04-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Союзом авиапроизводителей России (САП), Обществом с ограниченной ответственностью "ПТЕРО" (ООО "ПТЕРО")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 323 "Авиационная техника"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28 августа 2020 г. N 586-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Введение

Установленные в настоящем стандарте термины расположены в систематизированном порядке, отражающем систему понятий данной области знания.

Для каждого понятия установлен один стандартизованный термин.

Заключенная в круглые скобки часть термина может быть опущена при использовании термина в документах по стандартизации.

Наличие квадратных скобок в терминологической статье означает, что в нее включены два (три, четыре и т.п.) термина, имеющие общие терминоэлементы.

В алфавитном указателе данные термины приведены отдельно с указанием номера статьи.

Приведенные определения можно при необходимости изменять, вводя в них производные признаки, раскрывая значения используемых в них терминов, указывая объекты, входящие в объем определяемого понятия. Изменения не должны нарушать объем и содержание понятий, определенных в настоящем стандарте.

Стандартизованные термины набраны полужирным шрифтом, их краткие формы, представленные аббревиатурой, - светлым.

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает основные термины и определения понятий в области электрохимических генераторов с топливными элементами и распространяется на вновь разрабатываемые, производимые и модернизируемые электрохимические генераторы, предназначенные для применения в воздушном транспорте.

Настоящий стандарт не распространяется на гальванические элементы и батареи таких элементов, электрохимические аккумуляторы и их батареи и проточные электрохимические батареи.

Настоящий стандарт предназначен для применения предприятиями, организациями и другими субъектами научной и хозяйственной деятельности независимо от форм собственности и подчинения, а также федеральными органами исполнительной власти Российской Федерации, участвующими в разработке, производстве, эксплуатации электрохимических генераторов и авиационных бортовых энергоустановок с топливными элементами в соответствии с действующим законодательством.

2 Термины и определения

Топливные элементы. Общие понятия

1 батарея топливных элементов [блок топливных элементов]; батарея ТЭ, блок ТЭ: Набор электрически соединенных между собой ТЭ.

2 мембранно-электродный блок; МЭБ: Электрохимическая система, состоящая из разделенных электролитом анода и катода.

3 топливный элемент; ТЭ: Первичный элемент, состоящий из одного МЭБ и системы распределения газов по поверхности электродов и разделения газовых пространств, в котором электрическая энергия вырабатывается за счет электрохимических реакций между активными веществами, непрерывно поступающими к электродам извне.

Составные части топливных элементов

4

5 биполярная пластина [интерконнектор, разделительная пластина]: Силовой и коммутационный элемент из материала с преимущественной электронной проводимостью для электрической коммутации рядом расположенных ТЭ в батарее ТЭ, в функции которого могут входить крепление и пространственное разделение отдельных МЭБ, обеспечение раздельного подвода к ним реагентов и отвода отработавших газов, теплообмен.

6 катализатор: Вещество, ускоряющее или инициирующее химические реакции за счет промежуточных химических взаимодействий с участниками реакции и не расходующееся в процессе реакций.

7

8 концевая пластина [торцевая пластина, прижимная пластина]: Элемент, расположенный на торце батареи ТЭ планарной конструкции в направлении протекания тока и предназначенный для обеспечения необходимого сжатия ТЭ в батарее ТЭ.

Примечание - Торцевая пластина может включать в себя штуцеры, патрубки, коллекторы и прижимные планки для подачи реагентов и охлаждающих сред в батарею ТЭ.

9 токоприемник [токосъемник]: Элемент конструкции ТЭ или батареи ТЭ, состоящий из проводящего материала и принимающий электроны от анода или проводящий электроны к катоду.

10 топливо: Первичное органическое или неорганическое вещество, которое напрямую или после дополнительного химического преобразования используется в реакции электрохимического окисления для выработки электрической энергии в ЭХГ.

11 электрод: Электрический проводник (полупроводник), который обеспечивает подвод к границе электрод/электролит или отвод от границы электрод/электролит электрического тока, вырабатываемого в результате электрохимической реакции окисления топлива и восстановления окислителя.

12 электролит: Жидкое или твердое вещество, имеющее ионную проводимость.

Примечание - Вид электролита является существенной отличительной чертой различных технологий топливных элементов, а также определяет диапазон рабочих температур топливных элементов.

Типы топливных элементов по используемому электролиту

13 твердооксидный топливный элемент; ТОТЭ: ТЭ, в котором в качестве электролита используют твердотельный анионпроводящий оксид.

14 топливный элемент с анионобменной мембраной; АМТЭ: ТЭ, в котором в качестве электролита используют полимер, обладающий анионной (преимущественно OH-) проводимостью.

15 топливный элемент с протонообменной мембраной; ПОМТЭ [топливный элемент с полимерным электролитом; ТЭПЭ], [твердополимерный топливный элемент; ТПТЭ]: ТЭ, в котором в качестве электролита используют полимер, обладающий протонной проводимостью.

16 топливный элемент с расплавленным карбонатным электролитом; РКТЭ: ТЭ, в котором в качестве электролита используют расплавленные карбонатные соединения (соли).

17 топливный элемент с фосфорнокислотным электролитом; ФКТЭ: ТЭ, в котором в качестве электролита используют водный раствор фосфорной кислоты ().

18 щелочной топливный элемент; ЩТЭ: ТЭ, в котором используют электролит, проводящий гидроксид-ионы.

Типы топливных элементов по функциональному признаку

19 обратимый топливный элемент [регенеративный топливный элемент]: ТЭ, способный генерировать электрическую энергию из топлива и окислителя, а также получать топливо и окислитель в процессе электролиза.

20 топливный элемент с прямым преобразованием [прямой топливный элемент]: ТЭ, в котором топливо предварительно химически не преобразовывается, а используется напрямую.

Типы топливных элементов по конструкции

21 микротрубчатый топливный элемент: Трубчатый ТЭ с характерным поперечным размером МЭБ не более 5 мм.

22 планарный топливный элемент: ТЭ, МЭБ которого имеет плоскую форму.

23 плоскотрубчатый топливный элемент [топливный элемент комбинированной геометрии]: ТЭ, представляющий собой не менее двух близкорасположенных в одной плоскости или сгруппированных в нескольких параллельных плоскостях ТЭ произвольного сечения, объединенных в плоскопараллельную конструкцию с общим неразъемным поддерживающим элементом, каналами для раздельного подвода реагентов к аноду и катоду, разделенных электролитом, и отвода от них отработавших газов.

24 трубчатый топливный элемент: ТЭ, МЭБ которого имеет форму прямой или изогнутой трубы с открытыми концами или одним закрытым концом, в которой топливо и окислитель могут протекать по ее внутренней или внешней поверхности.

Примечание - Форма поперечного сечения трубы может быть произвольной (круглой, эллиптической, многогранной).

Энергетические установки с топливными элементами, их составные части

Общие определения

25 модуль топливных элементов: Сборочная единица, встраиваемая в конструкцию ЭХГ или энергетической установки с ТЭ, включающая в себя одну или более батарей ТЭ; также может содержать коллекторы, токопроводы, средства контроля и управления, другие функциональные элементы и вспомогательное оборудование.

26 электрохимический генератор; ЭХГ: Единичный модуль ТЭ или связанные между собой модули ТЭ в комплексе с системами, обеспечивающими его (их) функционирование.

Типы энергоустановок по назначению

27 энергетическая установка [энергоустановка] с топливными элементами: Энергетическая установка, в которой для преобразования химической энергии топлива в электрическую используются ТЭ.

28 основная бортовая энергетическая установка [энергоустановка] с топливными элементами: Энергетическая установка с ТЭ, предназначенная для автономного электропитания электродвигателей, приводящих в движение транспортное средство (воздушное судно).

29 вспомогательная бортовая энергетическая установка [энергоустановка] с топливными элементами: Энергетическая установка с ТЭ, предназначенная для автономного электротеплоснабжения потребителя при отключенном основном источнике питания (например, энергетической установки воздушного судна) или одновременно с ним.

30 когенерационная энергетическая установка с топливными элементами: Энергетическая установка с ТЭ для совместной выработки электрической и тепловой энергии, использующая ТЭ для преобразования химической энергии топлива.

31 резервная энергетическая установка на топливных элементах: Энергетическая установка с ТЭ, предназначенная для электропитания потребителя при кратковременном отключении основного источника электропитания.

Режимы эксплуатации и характеристики ЭХГ

32 время холодного пуска: Минимальное время, необходимое для перехода ЭХГ из холодного состояния в рабочее.

33 взаимное проникновение газов [кроссовер]: Утечка топлива в среду окислителя и/или утечка окислителя и прочих газов в среду топлива в топливном элементе в любом направлении, обычно через электролит.

34 максимальная мощность: Заявленное производителем предельное значение максимальной кратковременно поддерживаемой полезной выходной мощности ЭХГ.

35 максимальное рабочее напряжение: Наибольшее значение напряжения постоянного тока, которое может возникнуть в электрической системе при любых нормальных условиях работы в соответствии с инструкцией производителя без учета переходных процессов.

36 минимальная мощность: Заявленное разработчиком минимальное длительно поддерживаемое значение полезной выходной мощности ЭХГ.

37 напряжение разомкнутой цепи [холостого хода, состояния ненагруженного или горячего резерва]: Напряжение на клеммах ЭХГ при наличии топлива и окислителя и при отключенной нагрузке, когда температура элементов соответствует температуре рабочего режима, топливо потребляется, но электроэнергия не генерируется или вырабатывается в объеме потребления собственных нужд.

38 номинальная (рабочая) мощность: Заявленное производителем значение максимальной длительно поддерживаемой полезной выходной мощности, непрерывно вырабатываемой ЭХГ в процессе работы в течение заданного срока эксплуатации ЭХГ при заданных условиях эксплуатации и технического обслуживания.

39 номинальный ток: Заявленное производителем длительно поддерживаемое значение выходного электрического тока при расчетных условиях работы ЭХГ или бортовой энергоустановки на номинальной мощности.

40 полный коэффициент полезного действия: Отношение значения величины полученной полезной энергии (электрической энергии и утилизированной тепловой энергии), вырабатываемой ЭХГ, к количеству тепла, выделяемому при сгорании использованного топлива.

Примечание - Теплоту сгорания топлива следует определять по низшей теплотворной способности топлива.

41 предельная рабочая температура: Максимальное или минимальное значение температуры, при котором ЭХГ способен вырабатывать электрическую мощность.

42 предельное [максимально допустимое] рабочее давление: Максимальное давление, определенное производителем, при котором компоненты ЭХГ или энергоустановка могут нормально работать без повреждения, в том числе без утечки и деформации.

Примечание - Максимально допустимое рабочее давление используют для регулировки предохранительных/разгрузочных устройств, которые устанавливают для защиты части или всей системы от случайного превышения давления.

43 примеси: Вещества, содержащиеся в неочищенном топливе или окислителе, которые при определенном уровне концентрации или при концентрации, превышающей этот уровень, могут вызывать отравление катализаторов в топливных элементах.

44 продувка: Процесс удаления нежелательных газовых и жидких компонентов из ЭХГ.

45 рабочая температура: Температура (или интервал температур), при которой ЭХГ способен вырабатывать заявленную производителем номинальную электрическую мощность.

46 рабочее давление: Значение давления (или диапазон допустимых давлений) топлива и окислителя, определенное производителем, в котором ЭХГ обеспечивает работоспособность без возникновения аварийных режимов или необратимой утраты функциональных свойств.

47 рабочее состояние [рабочий режим]: Состояние ЭХГ, определяющее возможность выдачи им номинальной мощности.

48 расход газа [жидкости]: Количество газа [жидкости], используемого ЭХГ в единицу времени.

49 режим холостого хода [состояние ненагруженного резерва]: Рабочее состояние ЭХГ, при котором не происходит выработки полезной электрической мощности для потребителя.

50 сброс газа [жидкости]: Контролируемый инициируемый процесс выведения газа [жидкости] из ЭХГ.

51 утечка газа [жидкости]: Любые газы [жидкости], кроме отработавших, выходящие из ЭХГ или компонентов энергоустановки и не являющиеся функциональной необходимостью обеспечения работы ЭХГ, которые необходимо рассматривать как утечку.

52 холодное состояние: Состояние ЭХГ при температуре окружающей среды без выработки им мощности.

53 частичная нагрузка: Режимы работы ЭХГ в диапазоне мощностей между номинальной и минимальной.

54 электрический коэффициент полезного действия: Отношение полезной электрической энергии, вырабатываемой ЭХГ за определенный период времени, к количеству тепла, выделяемого при сгорании использованного топлива.

55 электрическая мощность собственных нужд: Электрическая мощность, потребляемая основным и вспомогательным оборудованием ЭХГ для собственных нужд.

Вспомогательные процессы и оборудование

56 внешний риформинг: Процесс риформинга, происходящий вне ТЭ.

57 внутренний риформинг: Процесс риформинга, который происходит внутри ТЭ в области, примыкающей к аноду ТЭ (непрямой внутренний риформинг) или входящей в конструкцию анода (прямой внутренний риформинг).

58 рециркуляция реагента: Сбор реагента и его повторное введение в поток реагента, подаваемый в ЭХГ.

59 риформер [конвертор]: Устройство для осуществления риформинга.

60 риформинг [конверсия топлива]: Процесс преобразования топлива с целью получения смеси реагентов, пригодной для последующего использования в ТЭ.

61 синтез-газ: Газовая смесь, состоящая преимущественно из молекулярного водорода и монооксида углерода (угарного газа), получаемая в том числе при риформинге.

62 увлажнение: Процесс увеличения относительной влажности газообразного топлива и/или окислителя, поступающих в ТЭ.

Алфавитный указатель терминов

Электронный текст документа

и сверен по:

, 2020