本技術(shù)涉及水電解制氫，尤其涉及一種pem電解槽測(cè)試系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、質(zhì)子交換膜(proton?exchange?membrane?fuel，pem)電解槽是水電解制氫的主要設(shè)備，在pem電解槽的水槽內(nèi)充入去離子水，在直流電作用下水分子在陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子生成氧氣和氫離子，隨后，電子通過(guò)外電路轉(zhuǎn)導(dǎo)至陰極，氫離子在電場(chǎng)作用下，通過(guò)質(zhì)子交換膜傳導(dǎo)至陰極，并在陰極發(fā)生還原反應(yīng)，得到電子生成氫氣，從而實(shí)現(xiàn)制氫功能。

2、在pem電解槽運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)氫氣和氧氣有一定濃度差或壓差時(shí)會(huì)使陰極氫氣滲透到陽(yáng)極，陽(yáng)極中的水也會(huì)由于電滲拖拽或濃度差擴(kuò)散等原因通過(guò)質(zhì)子交換膜滲透到陰極，陽(yáng)極滲水量和陰極滲氫量的測(cè)試，對(duì)設(shè)計(jì)及優(yōu)化pem電解槽至關(guān)重要，然而，目前的pem電解槽測(cè)試系統(tǒng)難以對(duì)pem電解槽的陽(yáng)極滲水量和陰極滲氫量進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)試。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供了一種pem電解槽測(cè)試系統(tǒng)及方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)難以對(duì)pem電解槽的陽(yáng)極滲水量和陰極滲氫量進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)試的問(wèn)題，本技術(shù)提供的技術(shù)方案如下：

2、一方面，本技術(shù)提供了一種pem電解槽測(cè)試系統(tǒng)，包括直流電源模塊、儲(chǔ)水排氣模塊、水供應(yīng)測(cè)量模塊、含水量測(cè)量模塊、制氫量測(cè)量模塊和測(cè)量數(shù)據(jù)記錄模塊；

3、儲(chǔ)水排氣模塊的出水口與pem電解槽的去離子水進(jìn)口連接，儲(chǔ)水排氣模塊的進(jìn)氣口與pem電解槽的氧氣出口連接；儲(chǔ)水排氣模塊用于向pem電解槽供應(yīng)去離子水；

4、直流電源模塊的供電接口與pem電解槽的電源接口連接；直流電源模塊用于為pem電解槽提供直流電源以使pem電解槽開(kāi)始運(yùn)行，或者為pem電解槽斷開(kāi)直流電源以使pem電解槽結(jié)束運(yùn)行；

5、水供應(yīng)測(cè)量模塊設(shè)置于儲(chǔ)水排氣模塊底部；水供應(yīng)測(cè)量模塊用于測(cè)量pem電解槽開(kāi)始運(yùn)行前儲(chǔ)水排氣模塊的去離子水供應(yīng)量和pem電解槽結(jié)束運(yùn)行后儲(chǔ)水排氣模塊的去離子水剩余量；

6、含水量測(cè)量模塊的進(jìn)氣口與儲(chǔ)水排氣模塊的排氣口連接；含水量測(cè)量模塊用于測(cè)量?jī)?chǔ)水排氣模塊排出的pem電解槽運(yùn)行過(guò)程中陽(yáng)極產(chǎn)生的氧氣與陰極滲入的氫氣的混合氣體中的水含量；

7、制氫量測(cè)量模塊的進(jìn)氣口與pem電解槽的氫氣出口連接；制氫量測(cè)量模塊用于測(cè)量pem電解槽運(yùn)行過(guò)程中陰極產(chǎn)生的氫氣含量；

8、測(cè)量數(shù)據(jù)記錄模塊分別與水供應(yīng)測(cè)量模塊、含水量測(cè)量模塊和制氫量測(cè)量模塊連接；測(cè)量數(shù)據(jù)記錄模塊用于記錄pem電解槽的運(yùn)行時(shí)間和工作電流、去離子水供應(yīng)量、去離子水剩余量、水含量和氫氣含量。

9、在一種可能的實(shí)施方式中，儲(chǔ)水排氣模塊包括去離子水供應(yīng)裝置、供水控制閥、水槽、液位傳感器、第一冷凝器和水泵；去離子水供應(yīng)裝置的出水口與供水控制閥的進(jìn)水口連接；供水控制閥的出水口與水槽的進(jìn)水口連接；水槽的出水口與水泵的進(jìn)水口連接；水泵的出水口與pem電解槽的去離子水進(jìn)口連接；第一冷凝器的進(jìn)氣口與水槽的排氣口連接，第一冷凝器的排氣口與含水量測(cè)量模塊的進(jìn)氣口連接；液位傳感器設(shè)置于水槽的槽體內(nèi)。

10、在一種可能的實(shí)施方式中，儲(chǔ)水排氣模塊還包括電導(dǎo)率儀和第一排水閥；電導(dǎo)率儀設(shè)置于水槽的槽體內(nèi)；第一排水閥設(shè)置于水槽的排水口。

11、在一種可能的實(shí)施方式中，水供應(yīng)測(cè)量模塊包括稱重儀；稱重儀設(shè)置于水槽底部，且稱重儀與測(cè)量數(shù)據(jù)記錄模塊連接。

12、在一種可能的實(shí)施方式中，含水量測(cè)量模塊包括依次連接的濕度計(jì)、第一流量計(jì)；濕度計(jì)和第一流量計(jì)分別與測(cè)量數(shù)據(jù)記錄模塊連接。

13、在一種可能的實(shí)施方式中，含水量測(cè)量模塊還包括第一排氣閥；第一排氣閥設(shè)置于第一流量計(jì)之后。

14、在一種可能的實(shí)施方式中，制氫量測(cè)量模塊包括依次連接的氣水分離裝置、除氧裝置、干燥器和第二流量計(jì)；第二流量計(jì)與測(cè)量數(shù)據(jù)記錄模塊連接。

15、在一種可能的實(shí)施方式中，氣水分離裝置包括第二冷凝器和第二排水閥；第二排水閥設(shè)置于第二冷凝器的排水口。

16、在一種可能的實(shí)施方式中，制氫量測(cè)量模塊還包括第二排氣閥；第二排氣閥設(shè)置于第二流量計(jì)之后。

17、在一種可能的實(shí)施方式中，本技術(shù)提供的pem電解槽測(cè)試系統(tǒng)還包括第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第一壓力傳感器和第二壓力傳感器；第一溫度傳感器和第一壓力傳感器設(shè)置于儲(chǔ)水排氣模塊的出水口與pem電解槽的去離子水進(jìn)口之間的連接管路上；第二溫度傳感器和第二壓力傳感器設(shè)置于儲(chǔ)水排氣模塊的進(jìn)氣口與pem電解槽的氧氣出口之間的連接管路上。

18、另一方面，本技術(shù)提供了一種pem電解槽測(cè)試方法，應(yīng)用于上述pem電解槽測(cè)試控制系統(tǒng)中的pem電解槽測(cè)試控制裝置，包括：

19、確定pem電解槽滿足測(cè)試開(kāi)始條件時(shí)，控制儲(chǔ)水排氣模塊向pem電解槽供應(yīng)去離子水，以使pem電解槽的水槽和管路中充滿去離子水；

20、控制水供應(yīng)測(cè)量模塊測(cè)量pem電解槽開(kāi)始運(yùn)行前儲(chǔ)水排氣模塊的去離子水供應(yīng)量，并傳輸至測(cè)量數(shù)據(jù)記錄模塊進(jìn)行記錄；

21、控制直流電源模塊為pem電解槽提供直流電源，以使pem電解槽開(kāi)始運(yùn)行；

22、控制含水量測(cè)量模塊持續(xù)測(cè)量pem電解槽運(yùn)行過(guò)程中陽(yáng)極產(chǎn)生的氧氣與陰極滲入的氫氣的混合氣體中的水含量，并傳輸至測(cè)量數(shù)據(jù)記錄模塊進(jìn)行記錄；以及控制制氫量測(cè)量模塊持續(xù)測(cè)量pem電解槽運(yùn)行過(guò)程中陰極產(chǎn)生的氫氣含量，并傳輸至測(cè)量數(shù)據(jù)記錄模塊進(jìn)行記錄；

23、確定pem電解槽達(dá)到設(shè)定運(yùn)行時(shí)間后，控制直流電源模塊為pem電解槽斷開(kāi)直流電源，以使pem電解槽結(jié)束運(yùn)行；

24、控制水供應(yīng)測(cè)量模塊測(cè)量pem電解槽結(jié)束運(yùn)行后儲(chǔ)水排氣模塊的去離子水剩余量，并傳輸至測(cè)量數(shù)據(jù)記錄模塊進(jìn)行記錄；

25、控制測(cè)量數(shù)據(jù)記錄模塊記錄pem電解槽的運(yùn)行時(shí)間和工作電流；

26、獲取測(cè)量數(shù)據(jù)記錄模塊記錄的氫氣含量、去離子水供應(yīng)量、去離子水剩余量、陽(yáng)極產(chǎn)生的氧氣與陰極滲入的氫氣的混合氣體中的水含量、pem電解槽的運(yùn)行時(shí)間和工作電流；

27、基于氫氣含量、pem電解槽的運(yùn)行時(shí)間和工作電流，計(jì)算陰極滲氫量；

28、基于去離子水供應(yīng)量、去離子水剩余量、陽(yáng)極產(chǎn)生的氧氣與陰極滲入的氫氣的混合氣體中的水含量、pem電解槽的運(yùn)行時(shí)間和工作電流，計(jì)算陽(yáng)極滲水量。

29、本技術(shù)的有益效果如下：

30、本技術(shù)通過(guò)水供應(yīng)測(cè)量模塊測(cè)量pem電解槽開(kāi)始運(yùn)行前儲(chǔ)水排氣模塊的去離子水供應(yīng)量和pem電解槽結(jié)束運(yùn)行后儲(chǔ)水排氣模塊的去離子水剩余量，并通過(guò)含水量測(cè)量模塊測(cè)量?jī)?chǔ)水排氣模塊排出的pem電解槽運(yùn)行過(guò)程中陽(yáng)極產(chǎn)生的氧氣與陰極滲入的氫氣的混合氣體中的水含量，以及通過(guò)測(cè)量數(shù)據(jù)記錄模塊記錄pem電解槽的運(yùn)行時(shí)間和工作電流，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)去離子水供應(yīng)量、去離子水剩余量、陽(yáng)極產(chǎn)生的氧氣與陰極滲入的氫氣的混合氣體中的水含量、pem電解槽的運(yùn)行時(shí)間和工作電流的測(cè)量與記錄，從而可以基于去離子水供應(yīng)量、去離子水剩余量、陽(yáng)極產(chǎn)生的氧氣與陰極滲入的氫氣的混合氣體中的水含量、pem電解槽的運(yùn)行時(shí)間和工作電流，精準(zhǔn)地測(cè)量出陽(yáng)極向陰極的滲水量，而且通過(guò)制氫量測(cè)量模塊測(cè)量pem電解槽運(yùn)行過(guò)程中的氫氣含量，以及通過(guò)測(cè)量數(shù)據(jù)記錄模塊記錄pem電解槽的運(yùn)行時(shí)間和工作電流，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)氫氣含量、pem電解槽的運(yùn)行時(shí)間和工作電流的測(cè)量與記錄，從而可以基于氫氣含量、pem電解槽的運(yùn)行時(shí)間和工作電流，精準(zhǔn)地測(cè)量出陰極向陽(yáng)極的滲氫量，進(jìn)而可以為設(shè)計(jì)及優(yōu)化pem電解槽提供精準(zhǔn)且有效的數(shù)據(jù)參考。

31、本技術(shù)的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分地可以從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本技術(shù)而了解。本技術(shù)的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在所寫(xiě)的說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)、以及附圖中特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。