CN117782460A - 一种碱水电解槽阴阳极窜漏检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碱水电解槽阴阳极窜漏检测装置，包括气源，进气管路，以及检测管路，所述进气管路与气源相连通，在进气管路上设置有气体压力控制器，所述检测管路排空，在检测管路上设置有气体流量计。本发明的优点是：（1）通过压差法实现了对电解槽阴阳极的窜漏检测，能直接、直观地反应电解槽阴阳极窜漏情况，测量结果具有准确性、无滞后性，测量过程安全无危险，实现了在电解槽开机运行前就可以快速且准确的检测出电解槽阴阳极窜漏情况；（2）检测装置及检测方法简单，适合大规模商业化应用。
Description
技术领域
本发明涉及电解槽技术领域，具体涉及一种碱水电解槽阴阳极窜漏检测装置及检测方法。
背景技术
在现有的电解水制氢技术中，碱性电解槽技术最为成熟、产业化时间最长、生产成本最低，现阶段更具经济性。然而氢气是可燃气体，可燃浓度范围非常宽（体积浓度4.0%～75.6%），最小点火能量极低；同时氢气具有很强的扩散性，极易泄露。因此涉氢安全不容忽视。碱性电解水技术以NaOH、KOH等碱液作为电解质，采用聚苯硫醚、聚砜等作为隔膜，在直流电的作用下，将水电解，在阴阳极分别产生氢气和氧气。相对于混合式碱液循环方式，利用分立式碱液循环制氢装置可从根本上解决运行时分离器中碱液和气体分离不完全，夹带气体进入电解小室的问题，因此可有效提高气体纯度、降低直流电耗。分立式碱液循环电解槽的端压板有如下流道口：阳极产气口、阴极产气口、阴极进碱口、阳极进碱口、阴极排污口、阳极排污口。
然而，电解槽装配工艺参数或工艺流程不当、隔膜穿孔、密封垫圈腐蚀等，这些因素都会造成电解槽气密性不合格，主要表现为外漏和内部窜漏。目前，外漏可通过打压测试来检测；窜漏可通过后处理系统中的氢氧浓度分析仪来检测。但是由于进入分析仪的气体已被稀释，使得结果具有滞后性，不能准确反映电解槽内部实际窜漏情况；此外，该方法具有一定危险性，若电解槽窜漏严重，开机运行会导致着火甚至爆炸。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种能在电解槽开机运行前快速准确的检测出电解槽阴阳极窜漏情况、并且使用安全性高的碱水电解槽阴阳极窜漏检测装置。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种碱水电解槽阴阳极窜漏检测装置，包括气源，进气管路，以及检测管路，所述进气管路与气源相连通，在进气管路上设置有气体压力控制器，所述检测管路排空，在检测管路上设置有气体流量计。
本发明的第二个目的是提供一种能在电解槽开机运行前快速准确的检测出电解槽阴阳极窜漏情况、并且使用安全性高的碱水电解槽阴阳极窜漏检测方法。
一种碱水电解槽阴阳极窜漏检测方法，具体包括以下步骤：
步骤一：测试前管路连接
（1）将检测管路连接电解槽阳极或阴极的流道口，流道口为该极产气口、进碱口、排污口中的其中一个，剩余流道口用堵头密封；
（2）将进气管路连接电解槽另一极的流道口，流道口为该极产气口、进碱口、排污口中的其中一个，剩余流道口用堵头密封；
步骤二：测试中窜漏流量检测
（1）进气管路的气体压力控制器预设压力值p1；
（2）打开气源，从进气管路通气，直至达到预设压力值p1，达到预设压力值p1的时间为t1；
（3）达到预设压力值p1后，稳定时间t2，设定的时间t2为t1的0.5～100倍；
（4）开始测试，通过气体流量计测试检测管路在时间t3内的平均气体流量，此流量即为总窜漏流量；
（5）总窜漏流量除以电解槽小室数量n得到单片窜漏流量；
步骤三：测试后结果分析
将步骤二得到的待测试电解槽单片窜漏流量与正常状态下单片等面积隔膜窜漏流量的正态分布函数进行对比，如待测试电解槽单片窜漏流量高于正常状态下单片等面积隔膜窜漏流量的正态分布函数，则判定为窜漏检测不合格；
其中，正常状态下单片等面积隔膜窜漏流量的正态分布函数为：
；
其中：x为随机变量，指待测试电解槽单片窜漏流量；μ为数学期望值，σ为标准差。
进一步地，前述的一种碱水电解槽阴阳极窜漏检测方法，其中：在步骤二中，进气管路的气体压力控制器预设压力值p1为5～20KPa。
进一步地，前述的一种碱水电解槽阴阳极窜漏检测方法，其中：气源所用气体为氮气或氧气或氩气或氦气。
进一步地，前述的一种碱水电解槽阴阳极窜漏检测方法，其中：在步骤二中，时间t3为30～120s。
通过上述技术方案的实施，本发明的有益效果是：（1）通过压差法实现了对电解槽阴阳极的窜漏检测，能直接、直观地反应电解槽阴阳极窜漏情况，测量结果具有准确性、无滞后性，测量过程安全无危险，实现了在电解槽开机运行前就可以快速且准确的检测出电解槽阴阳极窜漏情况；（2）检测装置及检测方法简单，适合大规模商业化应用。
附图说明
图1为本发明所述的一种碱水电解槽阴阳极窜漏检测装置的结构原理示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
如图1所示，所述的一种碱水电解槽阴阳极窜漏检测装置，包括气源1，进气管路2，以及检测管路3，所述进气管路2与气源1相连通，在进气管路2上设置有气体压力控制器4，所述检测管路3排空，在检测管路3上设置有气体流量计5；
一种碱水电解槽阴阳极窜漏检测方法，具体包括以下步骤：
步骤一：测试前管路连接
（1）将检测管路3连接电解槽6阳极或阴极的流道口，流道口为该极产气口、进碱口、排污口中的其中一个，剩余流道口用堵头密封；
（2）将进气管路2连接电解槽6另一极的流道口，流道口为该极产气口、进碱口、排污口中的其中一个，剩余流道口用堵头密封；
步骤二：测试中窜漏流量检测
（1）进气管路2的气体压力控制器4预设压力值p1；p1为5～20KPa；
（2）打开气源1，从进气管路2通气，直至达到预设压力值p1，达到预设压力值p1的时间为t1；气源所用气体为氮气或氧气或氩气或氦气，优选氮气；
（3）达到预设压力值p1后，稳定时间t2，设定的时间t2为t1的0.5～100倍；
（4）开始测试，通过气体流量计5测试检测管路3在时间t3内的平均气体流量，此流量即为总窜漏流量；时间t3为30～120s；
（5）总窜漏流量除以电解槽小室数量n得到单片窜漏流量；
步骤三：测试后结果分析
将步骤二得到的待测试电解槽单片窜漏流量与正常状态下单片等面积隔膜窜漏流量的正态分布函数进行对比，如待测试电解槽单片窜漏流量高于正常状态下单片等面积隔膜窜漏流量的正态分布函数，则判定为窜漏检测不合格；
其中，正常状态下单片等面积隔膜窜漏流量的正态分布函数为：
；
其中：x为随机变量，指待测试电解槽单片窜漏流量；μ为数学期望值，σ为标准差。
具体实施例一
一种碱水电解槽阴阳极窜漏检测方法，具体包括以下步骤：
步骤一：测试前管路连接
（1）将检测管路3连接电解槽6阳极的产气口，阳极剩余流道口用堵头密封；
（2）将进气管路2连接电解槽6阴极的产气口，阴极剩余流道口用堵头密封；
步骤二：测试中窜漏流量检测
（1）进气管路2的气体压力控制器4预设压力值10KPa；
（2）打开气源1，从进气管路2通气，直至达到预设压力值10KPa，达到预设压力值10KPa的时间为30s；气源所用气体为氮气；
（3）达到预设压力值10KPa后，稳定时间90s；
（4）开始测试，通过气体流量计5测试检测管路3在时间60s内的平均气体流量，此流量即为总窜漏流量；
（5）总窜漏流量除以电解槽小室数量n得到单片窜漏流量；
步骤三：测试后结果分析
将步骤二得到的待测试电解槽单片窜漏流量与正常状态下单片等面积隔膜窜漏流量的正态分布函数进行对比，如待测试电解槽单片窜漏流量高于正常状态下单片等面积隔膜窜漏流量的正态分布函数，则判定为窜漏检测不合格；
其中，正常状态下单片等面积隔膜窜漏流量的正态分布函数为：
；
其中：x为随机变量，指待测试电解槽单片窜漏流量；μ为数学期望值，σ为标准差。
本发明的有益效果是：（1）通过压差法实现了对电解槽阴阳极的窜漏检测，能直接、直观地反应电解槽阴阳极窜漏情况，测量结果具有准确性、无滞后性，测量过程安全无危险，实现了在电解槽开机运行前就可以快速且准确的检测出电解槽阴阳极窜漏情况；（2）检测装置及检测方法简单，适合大规模商业化应用。
以上所述仅是本发明的较佳实施例，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明要求保护的范围。
Claims (5)
1.一种碱水电解槽阴阳极窜漏检测装置，其特征在于：包括气源，进气管路，以及检测管路，所述进气管路与气源相连通，在进气管路上设置有气体压力控制器，所述检测管路排空，在检测管路上设置有气体流量计。
2.一种碱水电解槽阴阳极窜漏检测方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的一种碱水电解槽阴阳极窜漏检测装置，具体包括以下步骤：
步骤一：测试前管路连接
（1）将检测管路连接电解槽阳极或阴极的流道口，流道口为该极产气口、进碱口、排污口中的其中一个，剩余流道口用堵头密封；
（2）将进气管路连接电解槽另一极的流道口，流道口为该极产气口、进碱口、排污口中的其中一个，剩余流道口用堵头密封；
步骤二：测试中窜漏流量检测
（1）进气管路的气体压力控制器预设压力值p1；
（2）打开气源，从进气管路通气，直至达到预设压力值p1，达到预设压力值p1的时间为t1；
（3）达到预设压力值p1后，稳定时间t2，设定的时间t2为t1的0.5～100倍；
（4）开始测试，通过气体流量计测试检测管路在时间t3内的平均气体流量，此流量即为总窜漏流量；
（5）总窜漏流量除以电解槽小室数量n得到单片窜漏流量；
步骤三：测试后结果分析
将步骤二得到的待测试电解槽单片窜漏流量与正常状态下单片等面积隔膜窜漏流量的正态分布函数进行对比，如待测试电解槽单片窜漏流量高于正常状态下单片等面积隔膜窜漏流量的正态分布函数，则判定为窜漏检测不合格；
其中，正常状态下单片等面积隔膜窜漏流量的正态分布函数为：
；
其中：x为随机变量，指待测试电解槽单片窜漏流量；μ为数学期望值，σ为标准差。
3.根据权利要求1所述的一种碱水电解槽阴阳极窜漏检测方法，其特征在于：在步骤二中，进气管路的气体压力控制器预设压力值p1为5～20KPa。
4.根据权利要求1所述的一种碱水电解槽阴阳极窜漏检测方法，其特征在于：气源所用气体为氮气或氧气或氩气或氦气。
5.根据权利要求1所述的一种碱水电解槽阴阳极窜漏检测方法，其特征在于：在步骤二中，时间t3为30～120s。
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| CN (1) | CN117782460A (zh) |
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117968988A (zh) * | 2024-04-02 | 2024-05-03 | 北京英博新能源有限公司 | 一种pem电解槽的气密性检测装置 |
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2023
- 2023-12-11 CN CN202311685425.6A patent/CN117782460A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117968988A (zh) * | 2024-04-02 | 2024-05-03 | 北京英博新能源有限公司 | 一种pem电解槽的气密性检测装置 |
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