一种PEM电解槽测试系统的制作方法

本技术涉及水电解制氢，尤其涉及一种pem电解槽测试系统。

背景技术：

1、质子交换膜(proton exchange membrane fuel，pem)电解槽是水电解制氢的主要设备，在pem电解槽的水槽内充入去离子水，在直流电作用下水分子在阳极发生氧化反应，失去电子生成氧气和氢离子，随后，电子通过外电路转导至阴极，氢离子在电场作用下，通过质子交换膜传导至阴极，并在阴极发生还原反应，得到电子生成氢气，从而实现制氢功能。

2、在pem电解槽运行过程中，当氢气和氧气有一定浓度差或压差时会使阴极氢气渗透到阳极，阳极中的水也会由于电渗拖拽或浓度差扩散等原因通过质子交换膜渗透到阴极，阳极渗水量和阴极渗氢量的测试，对设计及优化pem电解槽至关重要，然而，目前的pem电解槽测试系统难以对pem电解槽的阳极渗水量和阴极渗氢量进行精准测试。

技术实现思路

1、本实用新型提供了一种pem电解槽测试系统，用以解决现有技术难以对pem电解槽的阳极渗水量和阴极渗氢量进行精准测试的问题，本实用新型提供的技术方案如下：

2、本实用新型提供了一种pem电解槽测试系统，包括直流电源模块、储水排气模块、水供应测量模块、含水量测量模块、制氢量测量模块和测量数据记录模块；

3、储水排气模块的出水口与pem电解槽的去离子水进口连接，储水排气模块的进气口与pem电解槽的氧气出口连接；储水排气模块用于向pem电解槽供应去离子水；

4、直流电源模块的供电接口与pem电解槽的电源接口连接；直流电源模块用于为pem电解槽提供直流电源以使pem电解槽开始运行，或者为pem电解槽断开直流电源以使pem电解槽结束运行；

5、水供应测量模块设置于储水排气模块底部；水供应测量模块用于测量pem电解槽开始运行前储水排气模块的去离子水供应量和pem电解槽结束运行后储水排气模块的去离子水剩余量；

6、含水量测量模块的进气口与储水排气模块的排气口连接；含水量测量模块用于测量储水排气模块排出的pem电解槽运行过程中阳极产生的氧气与阴极渗入的氢气的混合气体中的水含量；

7、制氢量测量模块的进气口与pem电解槽的氢气出口连接；制氢量测量模块用于测量pem电解槽运行过程中阴极产生的氢气含量；

8、测量数据记录模块分别与水供应测量模块、含水量测量模块和制氢量测量模块连接；测量数据记录模块用于记录pem电解槽的运行时间和工作电流、去离子水供应量、去离子水剩余量、水含量和氢气含量。

9、在一种可能的实施方式中，储水排气模块包括去离子水供应装置、供水控制阀、水槽、液位传感器、第一冷凝器和水泵；去离子水供应装置的出水口与供水控制阀的进水口连接；供水控制阀的出水口与水槽的进水口连接；水槽的出水口与水泵的进水口连接；水泵的出水口与pem电解槽的去离子水进口连接；第一冷凝器的进气口与水槽的排气口连接，第一冷凝器的排气口与含水量测量模块的进气口连接；液位传感器设置于水槽的槽体内。

10、在一种可能的实施方式中，储水排气模块还包括电导率仪和第一排水阀；电导率仪设置于水槽的槽体内；第一排水阀设置于水槽的排水口。

11、在一种可能的实施方式中，水供应测量模块包括称重仪；称重仪设置于水槽底部，且称重仪与测量数据记录模块连接。

12、在一种可能的实施方式中，含水量测量模块包括依次连接的湿度计、第一流量计；湿度计和第一流量计分别与测量数据记录模块连接。

13、在一种可能的实施方式中，含水量测量模块还包括第一排气阀；第一排气阀设置于第一流量计之后。

14、在一种可能的实施方式中，制氢量测量模块包括依次连接的气水分离装置、除氧装置、干燥器和第二流量计；第二流量计与测量数据记录模块连接。

15、在一种可能的实施方式中，气水分离装置包括第二冷凝器和第二排水阀；第二排水阀设置于第二冷凝器的排水口。

16、在一种可能的实施方式中，制氢量测量模块还包括第二排气阀；第二排气阀设置于第二流量计之后。

17、在一种可能的实施方式中，本实用新型提供的pem电解槽测试系统还包括第一温度传感器、第二温度传感器、第一压力传感器和第二压力传感器；第一温度传感器和第一压力传感器设置于储水排气模块的出水口与pem电解槽的去离子水进口之间的连接管路上；第二温度传感器和第二压力传感器设置于储水排气模块的进气口与pem电解槽的氧气出口之间的连接管路上。

18、本实用新型的有益效果如下：

19、本实用新型通过水供应测量模块测量pem电解槽开始运行前储水排气模块的去离子水供应量和pem电解槽结束运行后储水排气模块的去离子水剩余量，并通过含水量测量模块测量储水排气模块排出的pem电解槽运行过程中阳极产生的氧气与阴极渗入的氢气的混合气体中的水含量，以及通过测量数据记录模块记录pem电解槽的运行时间和工作电流，可以实现对去离子水供应量、去离子水剩余量、阳极产生的氧气与阴极渗入的氢气的混合气体中的水含量、pem电解槽的运行时间和工作电流的测量与记录，从而可以基于去离子水供应量、去离子水剩余量、阳极产生的氧气与阴极渗入的氢气的混合气体中的水含量、pem电解槽的运行时间和工作电流，精准地测量出阳极向阴极的渗水量，而且通过制氢量测量模块测量pem电解槽运行过程中的氢气含量，以及通过测量数据记录模块记录pem电解槽的运行时间和工作电流，可以实现对氢气含量、pem电解槽的运行时间和工作电流的测量与记录，从而可以基于氢气含量、pem电解槽的运行时间和工作电流，精准地测量出阴极向阳极的渗氢量，进而可以为设计及优化pem电解槽提供精准且有效的数据参考。

20、本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地可以从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中特别指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种pem电解槽测试系统，其特征在于，包括直流电源模块、储水排气模块、水供应测量模块、含水量测量模块、制氢量测量模块和测量数据记录模块；

2.如权利要求1所述的pem电解槽测试系统，其特征在于，所述储水排气模块包括去离子水供应装置、供水控制阀、水槽、液位传感器、第一冷凝器和水泵；所述去离子水供应装置的出水口与所述供水控制阀的进水口连接；所述供水控制阀的出水口与所述水槽的进水口连接；所述水槽的出水口与所述水泵的进水口连接；所述水泵的出水口与所述pem电解槽的去离子水进口连接；所述第一冷凝器的进气口与所述水槽的排气口连接，所述第一冷凝器的排气口与所述含水量测量模块的进气口连接；所述液位传感器设置于所述水槽的槽体内。

3.如权利要求2所述的pem电解槽测试系统，其特征在于，所述储水排气模块还包括电导率仪和第一排水阀；所述电导率仪设置于所述水槽的槽体内；所述第一排水阀设置于所述水槽的排水口。

4.如权利要求2所述的pem电解槽测试系统，其特征在于，所述水供应测量模块包括称重仪；所述称重仪设置于所述水槽底部，且所述称重仪与所述测量数据记录模块连接。

5.如权利要求1所述的pem电解槽测试系统，其特征在于，所述含水量测量模块包括依次连接的湿度计、第一流量计；所述湿度计和所述第一流量计分别与所述测量数据记录模块连接。

6.如权利要求5所述的pem电解槽测试系统，其特征在于，所述含水量测量模块还包括第一排气阀；所述第一排气阀设置于所述第一流量计之后。

7.如权利要求1-6任一项所述的pem电解槽测试系统，其特征在于，所述制氢量测量模块包括依次连接的气水分离装置、除氧装置、干燥器和第二流量计；所述第二流量计与所述测量数据记录模块连接。

8.如权利要求7所述的pem电解槽测试系统，其特征在于，所述气水分离装置包括第二冷凝器和第二排水阀；所述第二排水阀设置于所述第二冷凝器的排水口。

9.如权利要求7所述的pem电解槽测试系统，其特征在于，所述制氢量测量模块还包括第二排气阀；所述第二排气阀设置于所述第二流量计之后。

10.如权利要求1所述的pem电解槽测试系统，其特征在于，还包括第一温度传感器、第二温度传感器、第一压力传感器和第二压力传感器；所述第一温度传感器和所述第一压力传感器设置于所述储水排气模块的出水口与pem电解槽的去离子水进口之间的连接管路上；所述第二温度传感器和所述第二压力传感器设置于所述储水排气模块的进气口与所述pem电解槽的氧气出口之间的连接管路上。

技术总结本技术公开了一种PEM电解槽测试系统，应用于水电解制氢技术领域，PEM电解槽测试系统包括：储水排气单元的出水口与PEM电解槽的去离子水进口连接，储水排气单元的进气口与PEM电解槽的氧气出口连接；水供应测试单元设置于储水排气单元底部；气体含水测试单元的进气口与储水排气单元的排气口连接；氢气产出测试单元的进气口与PEM电解槽的氢气出口连接；测试数据记录单元分别与水供应测试单元、气体含水测试单元和氢气产出测试单元连接。这样可以实现对PEM电解槽的运行时间和工作电流、去离子水供应量、去离子水剩余量、混合气体中的水含量和氢气含量的测量与记录，从而可以实现阳极渗水量和阴极渗氢量的精准测量。技术研发人员：李金胜,马朋飞,李小亮,赵瑞明,王海龙受保护的技术使用者：特嗨氢能检测（保定）有限公司技术研发日：20231120技术公布日：2024/6/13