一种氢氧标准混合气制取方法及现场制取装置与流程

本申请涉及电化学领域，具体而言，涉及一种氢氧标准混合气的制取方法及装置。

背景技术：

1、能源问题是当今人类面临的重大问题之一。氢能源作为公认的清洁能源，受到了广泛关注。水电解制氢装置以纯水或碱水为原料，通过电解槽将水分子分解成氢气和氧气。水电解制氢装置能于风电、光电等清洁能源进行耦合，因此其重要性日益凸显。电解水制氢装置同时产生氧气和氢气，两者在电解槽中容易相互渗透导致出现安全风险，因此需要实时监测氧中氢浓度和氢中氧浓度，降低安全风险。当前氧中氢和氢中氧监测主要靠在线的分析仪。分析仪的准确性至关重要。如何校准分析仪来保证分析仪的准确性是亟待解决的问题。

2、目前，分析仪的校准主要通过向分析仪中通入氮中氢标准气进行。该方式校准时传感器所处环境与传感器使用时所处环境偏差较大，校准数据纯在较大误差。

3、部分分析仪的校准采用氧中氢标准气。氢氧混合气体存在安全风险，只能现场配置使用，便携性差。此外，不同比例的氢、氧混合气体主要通过阀门、流量计等流量控制系统进行混合，混合过程高度依赖高精度传感器，设备造价、设备复杂程度高，存在气体混合比例的误差较大、可调范围较窄的问题，常用于如燃烧或医疗等其他行业，无法用于分析仪的校准。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提出一种氢氧标准混合气的制取方法及装置，旨在解决现有技术中存在的上述问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种氢氧标准混合气的制取方法，其特征在于，所述制取方法包括：

3、确定所述氢氧标准混合气的目标氢气含量r；

4、调节第一电解槽的电流ia和第二电解槽的电流ib，使得ia和ib满足：

5、ia/ib＝2nb(1-r)/rna，

6、其中，na为所述第一电解槽的小室数，nb为所述第二电解槽的小室数；

7、混合所述第一电解槽产生的氧气和所述第二电解槽产生的氢气，以得到所述氢氧标准混合气。

8、此外，为实现上述目的，本发明还提供一种氢氧标准混合气的制取装置，其特征在于，所述氢氧标准混合气的制取装置用于执行前述的氢氧标准混合气的制取方法，包括：

9、电源，包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端和所述第二输出端的电流可独立调节；

10、第一电解槽，连接所述第一输出端，被配置为响应于所述第一输出端的电流而电解水；

11、第二电解槽，连接所述第二输出端，被配置为响应于所述第二输出端的电流而电解水。

12、在一些实施例中，

13、所述第一电解槽包括第一供氧端；

14、所述第二电解槽包括第二供氢端；

15、所述氢氧标准混合气的制取装置还包括：

16、混合器，连接所述第一供氧端和所述第二供氢端。

17、在一些实施例中，

18、所述氢氧标准混合气的制取装置还包括：

19、第一水箱，用于盛装纯水；

20、第一泵，其输入端连接所述第一水箱，其输出端连接所述第一电解槽；和/或

21、所述氢氧标准混合气的制取装置还包括：

22、第二水箱，用于盛装纯水；

23、第二泵，其输入端连接所述第二水箱，其输出端连接所述第二电解槽。

24、在一些实施例中，

25、所述氢氧标准混合气的制取装置还包括：

26、第一压力变送器，连接在所述第一供氧端和所述混合器之间；

27、第二压力变送器，连接在所述第二供氢端和所述混合器之间。

28、在一些实施例中，

29、所述氢氧标准混合气的制取装置还包括：

30、除氢干燥装置，连接在所述第一供氧端和所述混合器之间；

31、除氧干燥装置，连接在所述第二供氢端和所述混合器之间。

32、在一些实施例中，

33、所述除氢干燥装置和/或所述除氧干燥装置包括钯族催化剂、铂族催化剂中的至少一种。

34、在一些实施例中，

35、所述电源的所述第一输出端和所述第二输出端的输出电流误差均不大于0.01％。

36、在一些实施例中，

37、所述第一电解槽包括pem电解槽；和/或

38、所述第二电解槽包括pem电解槽。

39、在一些实施例中，

40、所述第一电解槽还包括第一供氢端；

41、所述第二电解槽还包括第二供氧端；

42、所述氢氧标准混合气的制取装置还包括：

43、第一集气装置，连接所述第一供氢端；

44、第二集气装置，连接所述第二供氧端。

45、本申请提出的氢氧标准混合气的制取方法通过同时控制两个电解槽进行电解，并分别对应收集两个电解槽产生的氧气或氢气，从而得到氢氧标准混合气。由于电流的精度高、可控范围大，相应地，最终得到的氢氧标准混合气的混合比例的误差小、调节范围大，可用于分析仪的校准。相比于现有的通过控制阀门、流量计等流量控制系统来调节氢氧混合比例的装置，本申请提出的氢氧标准混合气的制取装置采用双电解槽的结构，配合调节电源的输出电流大小的方式调节氢氧混合比例，整体结构简单、成本低、可靠性高，控制过程简便，保证了该装置的便携性。

技术特征：

1.一种氢氧标准混合气的制取方法，其特征在于，所述制取方法包括：

2.一种氢氧标准混合气的制取装置，其特征在于，所述氢氧标准混合气的制取装置用于执行如权利要求1所述的氢氧标准混合气的制取方法，包括：

3.如权利要求2所述的氢氧标准混合气的制取装置，其特征在于，

4.如权利要求2所述的氢氧标准混合气的制取装置，其特征在于，

5.如权利要求3所述的氢氧标准混合气的制取装置，其特征在于，

6.如权利要求3所述的氢氧标准混合气的制取装置，其特征在于，

7.如权利要求6所述的氢氧标准混合气的制取装置，其特征在于，

8.如权利要求2所述的氢氧标准混合气的制取装置，其特征在于，

9.如权利要求2所述的氢氧标准混合气的制取装置，其特征在于，

10.如权利要求3所述的氢氧标准混合气的制取装置，其特征在于，

技术总结本发明实施例公开了一种氢氧标准混合气的制取方法及装置。制取方法包括：确定氢氧标准混合气的目标氢气含量R；调节第一电解槽的电流I<subgt;A</subgt;和第二电解槽的电流I<subgt;B</subgt;，使得I<subgt;A</subgt;和I<subgt;B</subgt;满足：I<subgt;A</subgt;/I<subgt;B</subgt;＝2n<subgt;B</subgt;(1‑R)/Rn<subgt;A</subgt;，其中，n<subgt;A</subgt;为第一电解槽的小室数，n<subgt;B</subgt;为第二电解槽的小室数；混合第一电解槽产生的氧气和第二电解槽产生的氢气，以得到氢氧标准混合气。制取装置包括电源。电源包括第一输出端和第二输出端，第一输出端和第二输出端分别连接第一电解槽和第二电解槽。本申请的有益效果是制取装置结构简单、成本低、可靠性高、控制过程简便、便携性高，氢氧混合标准气的混合比例的误差小、调节范围大，可用于分析仪的校准。技术研发人员：赵岚军,陶华冰,陈荣科,陶勇冰,温琳蕊受保护的技术使用者：鹭岛氢能（厦门）科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/9