1ICS 27.010  
F01 
 
中华人民共和国国家标准  
GB XXXX—— XXXX  
 
 
水电解制氢系统能效限定值及能效等级  
Minimum allowable values of energy efficiency and energy efficiency grades  
for hydrogen producing systems by water electrolysis  
 
（报批稿） 
 
XXXX -×× -××发布  XXXX -×× -××实施  
 
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中 国国家标准化管理委员会     
Ⅰ 前    言 
本标准第 4.3条为强制性的，其余为推荐性的。  
本标准按照 GB/T 1.1 -2009给出的规则编写。  
本标准由国家发展和改革委员会资源节约和 环境保护司、工业和信息化部节能与综合利用司提出。  
本标准由全国能源基础与管理标准化技术委员会（ SAC/TC20 ）和全国氢能标准化技术委员会
（SAC/TC309 ）归口。  
本标准主要起草单位： 中国标准化研究院、 苏州竞立制氢设备有限公司 、中船重工第七一八研究所 ，
天津市大陆制氢设备有限公司 、中国电子工程设计院、 四川鑫通新材料有限责任公司 、苏州电器科学研
究院、宁波和利氢能源科技有限公司 。 
本标准主要起草人： 张祥春、张碧航、王赓、 周振芳、薛贺来、许卫、吴金兰、李燕、周向荣、 钱
幼平、何秀明、梁宝明 、帅星如 。 GB × × × ×—× × × ×  
 1  水电解制氢系统能效限定值及能效等级  
1  范围 
本标准规定了水电解制氢系统（以下简称制氢系统） 的能效限定值、节能评价值、能效等级、试验方
法和检验规则 。  
本标准适用 于固定式或移动式制氢系统，其水电解槽结构为双极性、压滤式、压力型 ﹑产量≥5m3/h。 
本标准不适用于常压 水电解制氢设备、 产量 ＜5m3/h的小型制氢设备、 固体聚合物电解质电解槽 （ SPE）
和氢氧发生器。  
2  规范性引用文件  
下列文件 对于本文件的应用是必不可少的 。凡是注日期的引用文件， 仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。  
GB/T19774  水电解制氢系统技术要求  
GB/T24499  氢气、氢能与氢系统术语  
3  术语和定义   
GB/T24499 界定的以及下列术语和 定义适用于本 文件。 
3.1 
制氢系统单位能耗  specific energy consumption values for hydrogen produc ing systems by 
water electrolysis   
制氢系统运行时在额定工况条件下，生产标准状态下 1m3氢气所消耗 的电量。  
注1：本标准中的氢、氧气体体积为标准状态，即 0℃，101.325kPa （绝压）状态下的气体体积，单 位为m3； 
注2：本标准中制氢系统能耗指水电解槽 直流电耗及制氢系统内碱液循环泵、补水泵及控制用交流电 耗。 
3.2  
制氢系统能效值  the energy efficiency values for hydrogen produc ing systems  by water 
electrolysis  
制氢系统运行时在额定工况条件下，理论制氢系统单位能耗与实际制氢系统单位能耗之比。  
3.3 
制氢系统能效限定值  the minimum allowable values of energy efficiency for hydrogen 
producing systems  by water electrolysis  
在额定工况条件下，制氢系统 的最低允许 能效值。  
3.4 
制氢系统节能评价值  the evaluating values of energy conservation for hyd rogen produc ing 
systems by water electrolysis  
在额定工况条件下，节能制氢系统 的最低允许 能效值。  
4技术要求  
4.1 基本要求  
本标准所适用的水电解制氢系统应符合 GB/T19774 的要求。 GB × × × ×—× × × ×  
 2 4.2能效等级  
制氢系统能效等级分为 3级，各级单位能耗不能高于、能效不能低于表 1的规定。  
表1   制氢系统能 效等级 
制氢系统 类型  能效等级  单位能耗  
（kWh/m3H2） 能效值  
（%） 
小型  
（≤60 m3H2/h） 1 4.5 79 
2 4.8 74 
3 5.1 69 
大中型  
（>60 m3H2/h） 1 4.3 82 
2 4.6 77 
3 4.9 72 
4.3能效限定值  
   制氢系统的能效限定值为表 1中能效等级 的3级。 
4.4节能评价值    
制氢系统的节能评价值为表 1中能效等级的 2级。 
5 试验方法  
5.1制氢系统 的单位能耗保留一位小数，能效值为整数。  
5.2测试工作在制氢系统的额定工况下进行， 额定工况是指水电解槽运行的直流电流密度为 2000A±50A, 
制氢系统的工作温度为 90℃± 2℃，工作压力为 0.8MPa－5.0MPa。 
5.3能效测试用的原 料水及碱液的技术指标应符合 GB/T19774 的相关要求。 
5.4试验用仪表 等级要求，直流电流表和电流电压表不低于 0.5级，其它仪表不低于 1级，所用仪表应
符合相应的技术标准及规程。  
5.5单位直流能耗测试次数不宜少于 6次，间隔 10min，取平均值。  
5.6单位交流能耗采用交流功率表（累计式） ，接入相应的回路中，测试时间为 1h。 
5.7根据测得的直流电流值 ,电解槽的小室数 ,按照附录A,计算出制氢系统的氢气产量。  
5.8根据测得的直流电压值，电解槽的小室数 ,按照附录 B,计算出电解槽平均小室电压及单位直流能耗。  
5.9根据测得碱液泵、补水泵及控制用电功率，按照附录 B,计算出制氢系 统的单位交流能耗。  
单位直流能耗与单位交流能耗相加得到制氢系统单位能耗。  
5.10根据制氢系统单位能耗，按照附录 C,计算出制氢系统 能效值,按照表1确定能效等级。  
6 检验规则  GB × × × ×—× × × ×  
 3 6.1 产品能效测试可在生产厂或用户处进行，能效实测值满足规定的要求 视为合格产品，否则视为不合
格产品；同型号批量产品的测试可抽样检查，若不满足要求，再抽二台检查，实测值均应满足规定要求，
否则判定该批产品不合格。  
6.2产品能效等级测试应在产品调试验收前进行 ,当用户与生产厂对产品能效等级测试产生异议时， 可由
具有相关资质的第三方专业机构 仲裁。 
 
 GB × × × ×—× × × ×  
 4 附录A 
电流测试值计算气体产量  
（规范性附录）  
A1 原理摘要  
  根据电解定律 ——任何物质在电解过程中 ,数量上的变化服从法拉第定律。  
A2 水电解制氢时的法拉第定律  
  在标准状态下 ,用2×96500库仑电量 ,可电解1mol水,制取1mol氢和0.5mol氧。 
  1mol氢气在标准状态下的体积为 22.43×10-3m3 
  故在标准状态下 ,制取1m3氢所需理论电量为式（ A1）： 
               
239043.22 36001000 965002 A.h/ m3                                      （A1） 
A3 电流测试值计算气体产量  
    电流测试值计算气体产量按式（ A2）进行。  
                  
2390η0InQ=                                                           （A2） 
 式中：Q — 氢气产量， m3/h； 
       I — 通过水电解槽小室的直流电流， A； 
       n — 电解小室数，个；  
      η0 — 电流效率，可设定为 100％。 GB × × × ×—× × × ×  
 5 附录 B 
单位能耗值的计算  
（规范性附录）  
B1 单位能耗值 W的计算：  
   单位能耗值 W由两部分组成，即直流单位能耗值 Wd和交流单位能耗值 Wa 
B2 直流单位能耗值 Wd的计算  
（1）根据电解槽的直流电压 U及电解小室数 n，按式（ B1）求出电解槽平均小室电压 E 
                  E = 
nU                                                        （B1） 
式中：E — 平均小室电压， V； 
      U — 电解槽直流电压， V； 
      n — 电解小室数，个。  
         注：当通电方式为一正两负（即中间电极接正极 ,两端电极接负极）电解小室数目减半。  
  （2）直流单位能耗值 Wd按式（ B2）计算  
              
10002390EWd                                                     （B2） 
式中： Wd  —  直流单位能耗值， kWh/m3H2； 
      2390 — 见附录A；      
      1000 — 换算系数。  
B3 交流单位能耗值 Wa的计算  
   交流用电的功率由三部分组成： P1 P2和P3。 
   交流单位能耗值 Wa按（B3）计算 
         
QPPPWa3 2 1++= ， kWh/m3H2                                           （B3）  
          P1  — 碱液泵功率， kW；  
P2 —  补水泵平均功率， kW；    
P2 ＝ 
600TP，kW； 
P0 — 补水泵功率， kW；   
T— 工作周期， min； 
60 — 常数，min； 
P3 — 控制用电功率， kW。   
B4 单位能耗值 W的计算  
   单位能耗值 W可按式（ B4）计算  
    W = W d＋Wa，kWh/m3H2                                                 （B4） GB × × × ×—× × × ×  
 6 附录 C 
能效的计算  
（规范性附 录）  
C 能效η的计算依据  
  根据电化学原理，当小室电压为热中性电压时，则水电解槽工作时不产生废热，此时的能效设定为
100％ 
能效值η可按照式（ C）计算 
W1000239048.1η×=
 ％                                                           （C） 
式中：η  —    能效，％；  
   1.48 — 热中性电压， V； 
   W  —   单位能耗值，  kWh/m3H2。