PEM制氢测试系统及其制氢测试工艺的制作方法

pem制氢测试系统及其制氢测试工艺
技术领域
1.本发明属于pem制氢领域，具体涉及一种pem制氢测试系统及其制氢测试工艺。


背景技术：

2.随着氢燃料电池行业的快速发展，氢气储能和制备行业即将迎来高峰，现有的制氢技术以商品化的水电解制氢技术最为成熟。水电解制氢主要有三种，碱性水电解制氢、质子交换膜水电解制氢和固体氧化物水电解技术，pem水电解槽能在高电流密度下工作，体积小，效率高，生成的氢气纯度可高达99.999％，被认为是最有发展前景的水电解技术。
3.随着pem制氢的发展，急需pem制氢样品的测试评价系统，目前国内市场上基本没有pem制氢的测试评价系统，这就需要研发一套能够精确控制pem 制氢样品的测试条件，而且能够对pem制氢样品制备气体进行提纯处理和精确测量的测试评价系统，为满足市场需求进而提出本发明。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的不足，本发明提供一种pem制氢测试系统及其制氢测试工艺，采用恒温去离子水、去离子水流量、氢氧干燥及压力控制系统，来精确控制pem制氢所需的温度、压力、燃料流量等条件以及对制备出的氢氧气体的干燥和计量。
5.本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：一种pem制氢测试系统，包括湿度传感器、质量流量计、电解电压供给单元、板式换热器、循环水泵、去离子水储液罐、液位计、电导率仪、排水阀、蠕动泵、伴热加温带、冷凝分水器、自动排水阀、干燥器切换阀、干燥器、二次冷水循环管路。其中去离子水储液罐上并联一个板式换热器，并联管路上设有循环水泵和排水阀，去离子水储液罐上另有一管路连接被测样品pem，该管路上设有蠕动泵和伴热加温带，被测样品pem上并联电解电压供给单元，被测样品pem另有一支路串联一个板式换热器，板式换热器另一端连接冷凝分水器，冷凝分水器上设有自动排水阀，冷凝分水器另一端管路连接两个并联的干燥器，干燥器两端管路均设有干燥器切换阀，两个干燥器另一端连接出口管路，出口管路上依次设有湿度传感器、质量流量计，其中所述板式换热器上设有二次冷水循环管路用以换热，所述去离子水储液罐上装有液位计和电导率仪。
6.pem制氢测试系统具体制氢测试工艺为：去离子水储液罐中补满去离子水，将板式换热器通过二次冷水循环管路通入二次冷水，启动循环水泵，然后给去离子水储液罐加热至设定温度，利用电导率仪监控去离子水的电导率，如果电导率高自动打开排水阀排去部分去离子水并补充电导率低的去离子水直至电导率降为正常范围，在此过程使用液位计监测液位避免去离子水不足或溢出；设定伴热加温带温度保证去离子水温度恒定于设定温度，当电导率达标且去离子水温达到设定温度后，启动蠕动泵设定蠕动泵供给流量，为被测样品pem提供燃料，然后被测样品pem连接已设好电解电压和电解电流的电解电压供给系统，被测样品pem在电解电压和电流作用下开始电解水制取氢气；样品制备出的气体进入板式换热器换热，将制备出来的高温气体降温冷凝分离出气体中的水蒸气，再经过冷凝分水
器分离制备气体和液态水，液态水达到一定的液位后由自动排水阀自动排出，制备出的气体经过干燥器后分离气体中多余的水蒸汽，干燥的气体经过质量流量计检测出制备气体的流量。
7.本发明与现有技术相比的有益效果是：1.相较于现有其他设备而言，本发明可以自由灵活调节测试压力，而且可以实时监测不同条件下的制氢量和制氧量，可同时回收氢气和氧气，预留有氢氧采样口可以实时采样；2.本发明采用可拆卸式干燥器和可恢复型硅干燥剂，使干燥剂更换更加方便而且可以循环使用。
附图说明
8.下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步说明
9.图1是本发明pem制氢测试系统结构示意图。
10.图中1，湿度传感器；2，质量流量计；3，电解电压供给单元；4，板式换热器；5，循环水泵；6，去离子水储液罐；7，液位计；8，电导率仪；9，排水阀；10，蠕动泵；11，伴热加温带；12，冷凝分水器；13，自动排水阀；14，干燥器切换阀；15，干燥器；16，二次冷水循环管路；17，被测样品pem。
具体实施方式
11.下面通过具体实施例详述本发明，但不限制本发明的保护范围。如无特殊说明，本发明所采用的实验方法均为常规方法，所用实验器材、材料、试剂等均可从商业途径获得。
12.实施例1
13.pem制氢测试系统
14.包括湿度传感器1、质量流量计2、电解电压供给单元3、板式换热器4、循环水泵5、去离子水储液罐6、液位计7、电导率仪8、排水阀9、蠕动泵10、伴热加温带11、冷凝分水器12、自动排水阀13、干燥器切换阀14、干燥器15、二次冷水循环管路16。其中去离子水储液罐6上并联一个板式换热器4，并联管路上设有循环水泵5和排水阀9，去离子水储液罐6上另有一管路连接被测样品pem17，该管路上设有蠕动泵10和伴热加温带11，被测样品pem17上并联电解电压供给单元3，被测样品pem17另有一支路串联一个板式换热器4，板式换热器4另一端连接冷凝分水器12，冷凝分水器12上设有自动排水阀13，冷凝分水器12另一端管路连接两个并联的干燥器15，干燥器15两端管路均设有干燥器切换阀14，两个干燥器15另一端连接出口管路，出口管路上依次设有湿度传感器1、质量流量计2，其中所述板式换热器4上设有二次冷水循环管路 16用以换热，所述去离子水储液罐6上装有液位计7和电导率仪8。
15.实施例2
16.pem制氢测试系统制氢测试工艺
17.pem制氢测试系统与实施例1相同，具体工艺为：去离子水储液罐6中补满去离子水，将板式换热器4通过二次冷水循环管路16通入二次冷水，启动循环水泵5，然后给去离子水储液罐6加热至设定温度，利用电导率仪8监控去离子水的电导率，如果电导率高自动打开排水阀9排去部分去离子水并补充电导率低的去离子水直至电导率降为正常范围，在此过程使用液位计7监测液位避免去离子水不足或溢出；设定伴热加温带11温度保证去离子水温度恒定于设定温度，当电导率达标且去离子水温达到设定温度后，启动蠕动泵10设定
蠕动泵 10供给流量，为被测样品pem17提供燃料，然后被测样品pem17连接已设好电解电压和电解电流的电解电压供给系统3，被测样品pem17在电解电压和电流作用下开始电解水制取氢气；制备出的氢气经过出口管路流入板式换热器4 将高温高湿的氢气降温冷凝分离出大部分的水蒸气，分离后的气水混合物经过管道流入冷凝分水器12，液态水受重力向下流到冷凝分水器12下面，液位达到一定程度后由自动排水阀13自动将冷凝分水器12中的液态水排出，氢气由上端管路经过干燥器切换阀14流入干燥器15通过干燥器内的可恢复型硅干燥剂进行气体干燥，将气体中残留的少量水蒸气分离出去，得到干燥纯净的氢气，由湿度传感器1实时监测氢气的湿度，如果湿度超标触发报警提示更换干燥器 15，此时打开另一个干燥器15的切换阀14关闭当前干燥器的切换阀来更换干燥器15，期间无需停止测试，干燥纯净的氢气经过质量流量计2来计量当前氢气的流量，记录下当前的氢气流量，当前电解电流和电解电压下制备氢气的实际产量和理论产量的对比，完成对被测样品pem17制氢效率的评价。
18.以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的全部实施例。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。