一种PEM电解槽制充氢测试装置的制作方法

本技术涉及电解水制氢，具体的涉及一种pem电解槽制充氢测试装置。

背景技术：

1、电解水制氢技术目前主要分为碱性电解水、质子交换膜(pem)电解水、高温固体氧化物(soec)电解水制氢这三种方式，其中已实现商业化的主要有碱性电解水和pem电解水技术。与碱性电解水制氢技术不同，pem电解水制氢技术使用质子交换膜作为固体电解质替代了碱性电解槽使用的隔膜和碱性液态电解质，并使用纯水作为电解水制氢的原料，避免了潜在的碱液污染和腐蚀问题；并且只排放氧气作为副产品，没有任何碳排放，被认为是利用可再生能源高效生产高纯氢气的最有前途的技术。

2、pem制充氢一体机是一种可以将pem电解槽电解水制得的氢气经过滤、干燥后直接充入固态储氢瓶中进行使用的机器，目前市场对其的需求量正在逐渐增加，因此对其开展的研发活动也越来越多。然而，现有技术中公开的传统pem电解槽测试系统，在测试pem制充氢一体机时存在不足，通常电解槽测试装置在氢侧气液分离器后未设置背压监测装置，无法模拟pem制充氢一体机在充气过程中pem电解氢气侧产生的背压，无法获得有效的充气过程试验数据；且未设置氢氧分析仪，无法在pem电解氧气侧的氢浓度超高或氢气侧的氧浓度超高时作出报警，保障装置的运行安全性和稳定性。

3、因此，为了企业更好地研发pem制充氢一体机，需要搭建结构简单、成本较低的相关的测试台架以模拟pem制充氢一体机的运行状态，以获取pem制充氢一体机在运行时所需的安全性能数据。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种pem电解槽制充氢测试装置，可以实现模拟pem制充氢一体机的运行状态，以获取pem制充氢一体机在运行时所需的安全性能数据的目的。

2、为了实现以上目的及其他目的，本实用新型是通过包括以下技术方案实现的：本实用新型提出了一种pem电解槽制充氢测试装置，其特征在于，包括pem电解槽；水槽，进口与所述pem电解槽的阳极出口连接，且连接管路中设置有氢氧分析仪；去离子纯化柱，进口与所述水槽的出口连接，出口与所述pem电解槽的阳极进口连接；气液分离器，进口与所述pem电解槽的阴极出口连接，气相出口与气体干燥器连接；背压阀，与所述气体干燥器的出口连接。

3、在一实施例中，所述pem电解槽制充氢测试装置还包括电控系统，所述电控系统用于控制所述pem电解槽制充氢测试装置中所有设备的运行并获取相关监测数据。

4、进一步地，当所述氢氧分析仪监测到的所述pem电解槽的阳极出口的氧气中的氢含量大于2vol％时，反馈数据给所述电控系统进行报警停机。

5、在一实施例中，所述水槽与所述去离子纯化柱的连接管路中依次设置有用于从所述水槽中抽取水的第一水泵和用于调节水流量的流量调节阀。

6、在一实施例中，所述气液分离器的液相出口与所述水槽的进口之间设置有水回流管路，所述水回流管路中包括与所述气液分离器的液相出口连接的定频调节阀，以及与所述水槽的进口连接的第二水泵。

7、在一实施例中，所述pem电解槽与直流电源和电压表连接，所述直流电源用于为所述pem电解槽提供直流电，所述电压表用于监测所述pem电解槽的电解电压。

8、进一步地，安全运行时，所述电压表监测到的所述pem电解槽的单片平均电压范围为1.4v-2.2v。

9、在一实施例中，所述水槽配置有温度传感器和水质检测仪，所述温度传感器用于监测所述水槽内的水温；所述水质检测仪用于监测所述水槽内的水质参数。

10、进一步地，安全运行时，所述温度传感器监测到的水温范围为0℃-80℃。

11、进一步地，安全运行时，所述水质检测仪监测到的纯水电导率小于或等于1.0μs/cm。

12、与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

13、1、本实用新型通过在pem电解槽与水槽的连接管路中设置氢氧分析仪，可以实时监测pem电解槽阳极侧电解产生的氧气中的氢含量，且一旦氢气含量超标，氢氧分析仪可以反馈数据进行报警停机，从而可以提高pem电解槽制充氢测试装置的安全运行能力；同时通过在pem电解槽的阴极出口设置气液分离器、气体干燥器和背压阀，可以实现对制充氢状态下的pem电解槽相关性能的测试；

14、2、本实用新型通过在气液分离器的液相出口设置水回流管路，可以使气液分离器中的冷却水实现了水回收利用；

15、3、本实用新型提供的pem电解槽制充氢测试装置结构简单，搭建方便，可大大减少企业研发成本。

技术特征：

1.一种pem电解槽制充氢测试装置，其特征在于，包括

2.根据权利要求1所述的pem电解槽制充氢测试装置，其特征在于，还包括电控系统，所述电控系统用于控制所述pem电解槽制充氢测试装置中所有设备的运行并获取相关监测数据。

3.根据权利要求2所述的pem电解槽制充氢测试装置，其特征在于，当所述氢氧分析仪监测到的所述pem电解槽的阳极出口的氧气中的氢含量大于安全阈值时，反馈数据给所述电控系统进行报警停机。

4.根据权利要求1所述的pem电解槽制充氢测试装置，其特征在于，所述水槽与所述去离子纯化柱的连接管路中依次设置有用于从所述水槽中抽取水的第一水泵和用于调节水流量的流量调节阀。

5.根据权利要求1所述的pem电解槽制充氢测试装置，其特征在于，所述气液分离器的液相出口与所述水槽的进口之间设置有水回流管路，所述水回流管路中包括与所述气液分离器的液相出口连接的定频调节阀，以及与所述水槽的进口连接的第二水泵。

6.根据权利要求1所述的pem电解槽制充氢测试装置，其特征在于，所述pem电解槽与直流电源和电压表连接，所述直流电源用于为所述pem电解槽提供直流电，所述电压表用于监测所述pem电解槽的电解电压。

7.根据权利要求6所述的pem电解槽制充氢测试装置，其特征在于，安全运行时，所述电压表监测到的所述pem电解槽的单片平均电压在设定范围内。

8.根据权利要求1所述的pem电解槽制充氢测试装置，其特征在于，所述水槽配置有温度传感器和水质检测仪，所述温度传感器用于监测所述水槽内的水温；所述水质检测仪用于监测所述水槽内的水质参数。

9.根据权利要求8所述的pem电解槽制充氢测试装置，其特征在于，安全运行时，所述温度传感器监测到的水温在设定范围内。

10.根据权利要求8所述的pem电解槽制充氢测试装置，其特征在于，安全运行时，所述水质检测仪监测到的纯水电导率小于或等于1.0μs/cm。

技术总结本技术提供了一种PEM电解槽制充氢测试装置，属于电解水制氢技术领域。所述PEM电解槽制充氢测试装置包括PEM电解槽；水槽，进口与所述PEM电解槽的阳极出口连接，且连接管路中设置有氢氧分析仪；去离子纯化柱，进口与所述水槽的出口连接，出口与所述PEM电解槽的阳极进口连接；气液分离器，进口与所述PEM电解槽的阴极出口连接，气相出口与气体干燥器连接；背压阀，与所述气体干燥器的出口连接。本技术结构简单，搭建方便，可以实时监测PEM电解槽电解产生的氧气中的氢含量，提高PEM电解槽制充氢测试装置的安全运行能力；并能模拟PEM制充氢一体机的运行状态，实现对制充氢状态下的PEM电解槽相关性能的测试。技术研发人员：袁超,孙涛,黄浩受保护的技术使用者：常州永安行氢能科技有限公司技术研发日：20230927技术公布日：2024/5/6