一种PEM单通道电解纯水制氢高压测试装置的制作方法

本发明属于电解纯水制氢高压测试设备领域，特别涉及一种pem单通道电解纯水制氢高压测试装置。

背景技术：

1、近年来，我国绿氢项目如火如荼地开展，能源和环境问题日益严重，新能源是天然就具有环保属性的，能有效地保护地球环境。发展和利用新能源是顺应全球能源清洁化、低碳化发展潮流的必要举措。氢能作为目前世界上最清洁、高效、安全、可持续的新能源，在能源、交通、工业生产领域有着巨大的市场潜力。目前在现有pem电解纯水制氢中pem电解纯水制氢台架很少或仅能满足常压测试条件下通过电解来观察膜电极的极化曲线判断膜电部分性能，常规单通道测试台已经不足以满足现有的测试需求，在此背景下，然而膜电极在不同压差下电解过程中所体现的性能未能有一款有效的设备来解决常有的设备不能带压测试、在带压测试条件下检测阳极渗氢率、单片或者多片膜两极的电压巡检及测试过程中膜电极上的催化剂脱落掉样从而堵塞设备泵阀等元器件的设备，故现急需一套这种集成度较高从而增加测试效率的设备来解决上述问题。

2、开发单通道高压测试台进一步释放制氢测试需求，率先布局抢占多通道高压电解水制氢测试市场。我国碳达峰、碳中和发展目标的提出，将进一步提速减碳的过程。氢气作为零碳的能源载体，正在得到越来越多的关注。

3、综上所述，电解纯水制氢高压测试设备存在的主要问题是

4、1、现有pem单通道电解纯水制氢装置满足不了带压测试问题。

5、2、现有pem单通道电解纯水制氢装置满足不了带压测试，检验膜电极在电解过程中阴阳极不同压差下的渗氢率问题。

6、3、现有pem单通道电解纯水制氢装置满足不了带压测试，检验膜电极在电解过程单片或者多片膜两极的电压巡检问题。

7、4、现有pem单通道电解纯水制氢装置在测试过程中膜电极上的催化剂脱落掉样从而堵塞设备泵阀等元器件影响测试效率问题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种pem单通道电解纯水制氢高压测试装置，解决上述背景技术中提出的问题。

2、本发明通过以下的技术方案实现：一种pem单通道电解纯水制氢高压测试装置，包括设备箱以及设置在设备箱右上方的电解箱，所述设备箱内部布置有循环液罐，由供液泵从纯水箱里面抽水到循环液罐内，其路径上设有手动球阀、循环液罐进水电磁阀、第二卡套三通、供液泵、卡套止回阀、循环液罐；

3、所述循环液罐内具有电解纯水，电解槽布置在所述电解箱的底部，由磁驱泵将循环液罐内的电解纯水通过进液管道打到电解槽内，通过直流电源给定电流电压进行电解实验；

4、电解槽阳极出口、电解槽阴极出口以及进液管道贯穿电解箱的一侧表面直至电解槽的上方，当电解槽进行电解，电解后的电解纯水和部分高温氧气会从电解槽阳极出口流向循环液罐内，高温氧气从循环液罐内排向阳极气液分离器内进行物理气液分离，然后排出设备箱之外；

5、循环液罐到阳极气液分离器中间安装一个板式冷凝装置。

6、作为一优选的实施方式，纯水箱上设有手动球阀、液位传感器，循环液罐内部设有浮球液位、加热棒、热电偶，浮球液位在工作时设定低、中、高三液位，低液位报警设备停止加热，直流电源停止电解，磁驱泵停止转动，循环液罐自动补水，中液位循环液罐自动补水，高液位停止补水。

7、作为一优选的实施方式，磁驱泵和循环液罐路径上设有卡套过滤器、流量控制器、去离子器、电导率仪、电解槽进水电磁阀、电解槽进水压力传感器、电解槽进水温度传感器。

8、作为一优选的实施方式，电解槽阳极出口和循环液罐的路径上设置有电解槽回水温度传感器、电解槽回水压力传感器，电解槽回水电磁阀。高温氧气从循环液罐内排向阳极气液分离器内进行物理气液分离，然后排除设备之外。回气管路的循环液罐到阳极气液分离器中间设计安装一个板式冷凝装置。

9、作为一优选的实施方式，板式冷凝装置通过冷却水系统连接纯水箱，板式冷凝装置和纯水箱的路径设有纯水箱、手动球阀、卡套三通、供水泵、卡套止回阀，其中其中纯水箱上设有手动球阀、液位传感器。

10、作为一优选的实施方式，当电解槽进行电解，电解后的氢气和极少的电解纯水会从电解槽阴极出口排出，通过管路流向阴极高压气液分离器，经过气液分离后根据系统程序设置开始阴极背压检测质子膜阴极端在恒压或变压下的耐久性、稳定性、氢气渗透率，电解槽阴极出口和阴极高压气液分离器的路径上布置有自动背压阀，阴极高压气液分离器和自动背压阀中间分出一个支路，该支路连接机械压表，自动背压阀通过管路连接干燥过滤器、氢气流量计。

11、作为一优选的实施方式，电解槽阳极出口通过阳极气液分离器连接氧气排放口，氧气排放口贯穿设备箱的顶部直至设备箱的上方，电解槽阳极出口、阳极气液分离器、氧气排放口的路径上具有一个卡套手动球阀，在手动球阀下方具有一个第一卡套三通，从第一卡套三通上分出一路支管连接氧中氢分析仪。

12、作为一优选的实施方式，电解箱的内侧表面布置有主控面板，所述主控面板上安装有电压巡检仪。

13、作为一优选的实施方式，循环液罐的一端与阳极排水口连接，循环液罐和阳极排水口之间的路径上布置有阳极气液分离器排水阀，阳极气液分离器排水阀与第四卡套三通连接，当阳极气液分离器高液位时阳极气液分离器排水阀打开，通过阳极排水口排出；

14、阴极高压气液分离器的一端与阴极排水口连接，阴极高压气液分离器与阴极排水口的路径上设置有卡套t型过滤器、阴极高压气液分离器排水电磁阀、阴极减压阀。

15、作为一优选的实施方式，电解槽布置在操作台面上，所述操作台面由漏水槽加网格垫板构成

16、设备电控柜设置在操作台面下方，在表面上方依次设置急停开关、手自动开关、标定开关。设备箱底部配备四个福马轮。

17、采用了上述技术方案后，本发明的解决的问题以及有益效果是：1.现有pem单通道电解纯水制氢装置满足不了带压测试问题。

18、为解决上述问题，所具有的最有益效果是：在电解槽阴极出口所属管路中增加自动背压阀、阴极高压气液分离器、机械压表等装置将阴极侧产生的氢气通过自动背压阀进行憋压达到理想压力值，由此来满足阴阳极压差的需求。

19、2.现有pem单通道电解纯水制氢装置满足不了带压测试，检验膜电极在电解过程中阴阳极不同压差下的渗氢率问题。

20、为解决上述问题，所具有的最有益效果是：在阳极气液分离器后端管路增加氧中氢分析仪，通过在新增支路连接该模块，从而在带压测试条件下检测阴极渗氢率。

21、3.现有pem单通道电解纯水制氢装置满足不了带压测试，检验膜电极在电解过程单片或者多片膜两极的电压巡检问题。

22、为解决上述问题，所具有的最有益效果是：安装电压巡检仪，通过该装置检测单片或者多片膜两极的电压，配合膜电极极化曲线判断质子膜的性能好坏。

23、4.现有pem单通道电解纯水制氢装置在测试过程中膜电极上的催化剂脱落掉样从而堵塞设备泵阀等元器件影响测试效率问题。

24、为解决上述问题，所具有的最有益效果是：根据掉样的颗粒大小在管路系统中适当位置安装卡套过滤器，从而解决掉样从而堵塞设备泵阀影响测试效率问题。