CN216160515U - 便携式电解槽检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种便携式电解槽检测装置，包括：电极连接单元、信息获取单元、气体检测单元、壳体、电流输出单元和控制单元；其中，所述壳体与待检测的电解槽相连接，用于容纳电解液；所述控制单元连接所述信息获取单元、所述电流输出单元和气体监测单元，根据所述信息获取单元获取的电解槽信息，确定与所述待检测电解槽对应的电解电流大小和产气速度阈值，以调节所述电流输出单元输出的电解电流大小，通过比较所述气体检测单元获得的产气速度信息和所述产气速度阈值，获得电解槽是否正常的检测结果。

Description

便携式电解槽检测装置

技术领域

本实用新型涉及电解技术领域，更具体地涉及一种便携式电解槽检测装置。

背景技术

随着社会经济的发展，世界"能源危机"日益加剧，寻找和开发可再生绿色能源已越来越引起人们的重视。氢能作为一种清洁可再生的绿色能源，如今已备受世人的瞩目。氢气除了作为绿色能源以外，其生物学价值也非常广泛。有日本医学专家教授研究证实，氢气能帮助人体保持健康，因为氢气能通过选择性抗氧化作用清除体内有害的恶性自由基。

水电解制氢主要有三种，碱性水电解制氢、PEM质子交换膜水电解制氢和固体氧化物水电解制氢技术。PEM电解槽(以下简称电解槽)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99.9％，被认为是最有发展前景的水电解技术。

电解槽是由导电极板、电解腔和涂布有催化剂的质子膜电极等组成。将电解槽正负极连接到外部直流电源上，在催化剂作用的下，水在膜两侧表面分别电解析出氢气和氧气。电解槽在生产装配完成以后需要进行相关性能测试，目前通常是将电解槽正负极连接到外部测试电源，在电解槽的阳极通入纯水，给定所需的电流后，测量记录电解槽的槽压，人为观察电解槽出氢和出氧等情况。如果需要对大量的电解槽进行测试时，现有的测试方法劳动强度大、可靠性低和智能化程度低等缺点，大大降低了电解槽检测的效率。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种便携式电解槽检测装置，用于解决现有技术中对电解槽进行电解检测不便捷和检测效率低等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种便携式电解槽检测装置，用于检测电解槽，所述电解槽于电解过程中产生气体；所述便携式电解槽检测装置包括：壳体，用于容纳电解液，所述壳体上设有进出管路，用于与所述电解槽实现联通；电极连接单元，用于连接所述电解槽的正负电极；信息获取单元，用于获取电解槽信息；气体检测单元，用于检测所述电解槽于电解过程中产生气体的产气速度信息；控制单元，连接所述信息获取单元，用于接收所述电解槽信息，并根据所述电解槽信息确定对应的电解电流大小和产气速度阈值，并根据所述电解电流大小，输出对应的电流控制信号至电流输出单元中；所述控制单元连接所述气体检测单元，用于获取所述产气速度信息，通过比较所述产气速度信息和所述产气速度阈值，检测电解槽是否正常；以及，电流输出单元，连接所述电极连接单元，用于根据所述电流控制信号，确定输出电流大小，并通过所述电极连接单元输出电流至所述电解槽中。

于本实用新型一实施例中，所述控制单元包括微控制电路；所述微控制电路包括MCU 和所述MCU连接的外围电路。

于本实用新型一实施例中，所述电流输出单元包括电流调节电路和直流可调电源电路；所述电流调节电路的一端连接所述控制单元的信号输出端，另一端连接所述直流可调电源电路的控制端；所述电流调节电路包括DAC芯片。

于本实用新型一实施例中，所述便携式电解槽检测装置还包括电压监测单元，所述电压监测单元的输入端连接所述电极连接单元，所述电压监测单元的输出端连接所述控制单元。

于本实用新型一实施例中，所述电压监测单元包括ADC芯片。

于本实用新型一实施例中，所述便携式电解槽检测装置还包括电解液杂质监测单元，设于所述壳体内的下部；所述电解液杂质监测单元的输出端连接所述控制单元。

于本实用新型一实施例中，所述电解液杂质监测单元包括TDS传感器。

于本实用新型一实施例中，所述便携式电解槽检测装置还包括设于所述出水管路和所述进水管路中的电磁阀，和连接各电磁阀的控制端的阀控制单元；所述阀控制单元的输入端连接所述控制单元。

于本实用新型一实施例中，所述信息获取单元包括感应识别设备，用于通过获得所述电解槽的标识信息，获得所述电解槽信息；所述电解槽信息包括电解槽的产气速度相关信息。

于本实用新型一实施例中，所述壳体上设有进水管路和出水管路；所述进水管路用于连接所述电解槽的出水口，所述出水管路用于连接所述电解槽的进水口；以及，所述进水管路上设有过滤杂质用的过滤器。

如上所述，本实用新型提供的所述便携式电解槽检测装置，利用信息获取单元获取待检测电解槽的信息，以确定对应的电解电流大小和产气速度阈值大小；并利用控制单元控制所述电流调节电路输出对应的电流大小至电解槽中，以及利用所述气体检测单元，和基于所述产气速阈值大小，检测电解槽电解时所产生气体的产气速率是否正常，从而检测所述电解槽的电解率是否正常，提高了电解槽电解率的检测效率和准确性。

附图说明

图1显示为本实用新型提供所检测的电解槽的结构示意图；

图2显示为本实用新型所述便携式电解槽检测装置于一实施例中的结构示意图；

图3显示为所述第一壳体和第二壳体于一实施例中的结构示意图；

图4显示为所述微控制电路于一实施例中的电路结构示意图；

图5显示为所述电流调节电路于一实施例中的电路结构示意图；

图6显示为本实用新型所述便携式电解槽检测装置于另一实施例中的结构示意图；

图7显示为本实用新型所述便携式电解槽检测装置于再一实施例中的结构示意图；

图8显示为本实用新型所述便携式电解槽检测装置于又一实施例中的结构示意图

图9显示为所述电磁阀调节电路于一实施例中的电路结构示意图；

元件标号说明

201 第一壳体

201A 进水管路

201B 出水管路

201C 观测窗口

202 第二壳体

203 电极连接单元

203A 正电极连接单元

203B 负电极连接单元

204 信息获取单元

205 气体检测单元

206 电流输出单元

207 控制单元

208 电源单元

209 电压监测单元

210 电解液杂质监测单元

211 电磁阀

212 阀控制单元

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。如在详述本实用新型实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。

在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征“之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

需要说明的是,本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。为使图示尽量简洁，各附图中并未对所有的结构全部标示。

为解决现有技术中存在的问题，本实用新型于提供一种便携式电解槽检测装置，用于对电解槽进行检测，所述电解槽于电解过程中产生至少一种气体；

其中，所述对电解槽进行检测，包括检测电解过程中的电解槽产生气体的产气速度是否满足预设的产气速度阈值范围进行检测，如满足则判定所述电解槽正常，如否则判定电解槽不正常；所述产气速度为单位时间内电解槽电解产生气体的量。

请参阅图1，示出为所述便携式电解槽检测装置于一实施例中所述检测电解槽的结构示意图。于本实施例中，所述电解槽为PEM电解槽，电解液为纯水；所述PEM电解槽于水电解过程中产生包括氧气和氢气。

如图1所示，所述PEM电解槽包括：槽体101和电极102；所述槽体101上设有进水口101A、出水口101B和排气口101C；所述电极102包括正电极102A和负电极102B。其中，所述槽体101用于容纳电解用的水，当所述进水口、所述出水口和各所述排气口关闭时，则所述槽体101内部形成一密闭空间；所述正负电极相对地设置于所述槽体101内的两侧，且于所述槽体外均具有正负电极的输入接口，用于输入电解电流。

请参阅图2，示出为所述便携式电解槽检测装置于本实施例中的结构示意图。如图2所示，所述便携式电解槽检测装置2，包括第一壳体201、第二壳体202、电极连接单元203、信息获取单元204、气体检测单元205、电流输出单元206、控制单元207和电源单元208；其中，所述第一壳体201用于容纳水；所述第二壳体202中设置所述电流输出单元206、所述控制单元207和所述电源单元208；所述第一壳体201和第二壳体202两者之间不连通。

具体的，请参阅图3，示出为所述第一壳体和第二壳体于本实施例中的结构示意图。如图3所示，所述第一壳体201上设有进水管路201A和出水管路201B；所述进水管路201A用于连接所述电解槽的出水口111，所述出水管路201B用于连接所述电解槽的进水口112；通过所述出水管路连接所述电解槽的进水口，和所述进水管路连接所述电解槽的出水口，可以实现所述便携式电解槽检测装置和所述电解槽装置之间的相互联通。

可选的，所述第一壳体201的表面还设有观测窗口201C，用于观测内部水位。

如图3所示，所述电极连接单元203设于所述第二壳体202的外部，包括正极连接单元 203A和负极连接单元203B，分别对应连接电解槽1的所述正电极120A和负电极120B；可选的，所述电极连接单元203包括正负电极测试夹。

如图3所示，所述气体检测单元205包括气体传感器，设于所述第二壳体202的外部，用于在电解槽1执行电解过程中，获取所述电解槽1于电解中所产生气体的产气速度信息。

如图3所示，所述信息获取单元204包括感应识别设备，如RFID设备、红外感应设备等，设于所述第二壳体202的外部；通过获得所述电解槽1的标识信息，以获得所述电解槽 1的电解信息。

具体的，所述电解槽信息包括型号信息、电解功率信息或其他与电解槽产气速度相关的信息。

如图2所示，所述控制单元207连接所述电源单元208，用于获得所述电源单元208输出的电源信号；且所述控制信号207包括第一信号输入接口、第二信号输入接口和第一信号输出接口。

所述控制单元的第一信号输入接口连接所述信息获取单元204，用于接收所述电解槽1 的电解槽信息，以根据所述电解槽1的电解槽信息，确定所述电解槽1对应的电解电流大小，和产气速度阈值；其中，所述电解电流大小为对所述电解槽1进行电解检测时，所采用的电解电流大小；所述产气速度阈值为检测所述电解槽电解过程中所产生气体的速率是否正常时，所采用的产气速度选定值；所述产气速度阈值与所述电解电流大小相关。

所述控制单元的第二信号输入接口连接气体检测单元205，用于输入所述气体的产气速度信息，并基于所述产气速度阈值，检测所述电解槽于电解中的产气信息是否正常。

所述控制单元的第一信号输出接口连接所述电流输出单元206，用于基于所述电解槽信息，输出不同的电流控制信号至所述电流输出单元206。

具体的，所述控制单元207为一微控制电路。请参阅图4，示出为所述微控制电路的示意图。如图4所示，所述微控制电路包括一微控制器MCU和所述MCU连接的外围电路。其中，所述MCU的QJ1引脚(141引脚)连接所述气体检测单元205，所述MCU的SCL1引脚 (10引脚)和SDA1引脚(11引脚)连接所述电流输出单元206。

所述电流输出单元206包括输出端和控制端；所述电流输出单元的输出端包括第一子输出端和第二子输出端，分别对应连接所述正极连接单元203A和所述负极连接单元203B，进而对应连接所述电解槽的正电极和负电极；所述电流输出单元的控制端206C连接所述控制单元的第一信号输出接口，用于接收所述控制单元206输出的各电流控制信号，并根据接收到的各所述电流控制信号，输出对应电流大小的电解电流；于执行电解过程时，所述电源单元208、所述电流输出单元206、所述电极连接单元203和电解槽的正负电极形成电流的通路，则所述电流输出单元206输出与电流控制信号对应的电解电流至电解槽中。

具体的，所述电流输出单元206包括电流调节电路和直流可调电源电路；所述电流调节电路的输入端连接所述控制单元的第一信号输出接口，用于获取所述控制单元输出的电流控制信号；所述电流调节电路的输出端连接所述直流可调电源电路的控制端，用于输出电平信号至所述直流可调电源电路中；其中，所述电平信号与所述电流控制信号相对应。所述直流可调电源电路的输出端分为正负两个输出端口，分别连接所述电解槽的正负电极，用于根据接收到的电平信号输出对应的电解电流至所述电解槽中。

请参阅图5，示出为所述电流调节电路的结构示意图。如图5所示，所述电流调节电路包括DAC芯片；所述DAC芯片的信号输入引脚连接所述MCU的SCL1引脚(10引脚)和 SDA1引脚(11引脚)，用于接收所述MCU输出的电流控制信号；所述DAC芯片的电压输出引脚连接所述直流可调电源的调节端，用于输出对应的电平信号至所述直流可调电源电路的控制端，以使该直流可调电源电路输出对应大小的电流。

可选的，所述DAC芯片采用MCP4725芯片。

所述电源单元208连接所述控制单元、所述电流输出单元，为所述控制单元、所述电流输出单元提供电源。

示例性的，利用所述便携式电解槽检测装置对PEM电解槽进行电解率检测的过程包括：

将所述便携式电解槽检测装置2设于所述PEM电解槽的上方；当所述第一壳体201内装人水后，于重力作用下，水流入PEM电解槽中；利用所述信息获取单元204，获取所述PEM电解槽的电解槽信息，将该电解槽信息输出至所述控制单元207中，以确定所述PEM电解槽的电解电流大小和氢气的产气速度阈值；所述控制单元207控制所述电流输出单元206输出对应的电解电流至所述PEM电解槽的正负电极中，则PEM电解槽中的正负电极之间电流导通后开始电解，产生氢气和氧气；其中，氢气于电解槽的出气口排出；产生的氧气则于所述PEM电解槽槽体内产生压力而将水重新压回所述便携式电解槽检测装置1内，从而使水于所述便携式电解槽检测装置1和PEM电解槽内循环流动。所述便携式电解槽检测装置1中的所述气体检测单元205为氢气检测单元，则所述氢气检测单元对所述电解槽中排气口处的氢气产气速度进行检测，并将该氢气产气速度的检测信息传输至控制单元207中；所述控制单元 207比较该氢气产气速度和所述氢气产气速度阈值大小，当该氢气产气速度不小于所述氢气产气速度阈值，则判定所述PEM电解槽正常，反之亦然。

本实施例提供的所述便携式电解槽检测装置，通过设置信息获取单元，获取待检测电解槽的信息；基于控制单元，获取与所述电解槽信息对应的电解电流大小和产气速度阈值大小，并控制所述电流输出电路输出对应的电解电流大小至电解槽中，以及利用所述气体检测单元，和基于所述产气速阈值大小，检测电解槽电解时所产生气体的产气速率是否正常，从而获得所述电解槽的电解率是否正常的检测结果。

于本实用新型的一个或多个实施例中，如图6所示，所述便携式电解槽检测装置2还包括：电压监测单元209，设于所述第二壳体202内，包括输入端和一个输出；所述电压监测单元的输入端包括两个子输入端，分别对应连接所述正负电极连接单元，用于在电解过程中监测所述电解槽正负电极间的电压信息；所述电压监测单元的输出端连接所述控制单元207，用于输出所述电压信息至所述控制单元207中，使所述控制单元207根据该电压信息和对应监测时刻的电流信息，获取对应监测时刻的实际耗电功率，以便于判定所述电解槽的耗电性能的高低。

示例性的，所述电压监测单元209包括一ADC芯片。

需要注意的是，所述电压监测单元也可以为所述控制单元中MCU自带的ADC模块；具体的，所述MCU的VIN1引脚(46引脚)连接电解槽正极极耳，MCU的GND连接电解槽的负极极耳。

于本实用新型的一个或多个实施例中，如图7所示，所述便携式电解槽检测装置2还包括电解液杂质监测单元210，设于所述第一壳体201内下部，用于监测水中的杂质浓度信息；以及，所述控制单元还包括第三信号输入接口；所述电解液杂质监测单元210的输出端连接所述控制单元的第四信号输入端，用于将获得的所述杂质浓度信息传输至所述控制单元207 中，以使所述控制单元207根据所述杂质浓度信息，控制所述电流输出单元206导通电流或关断电流。

于一具体实施方式中，所述电解液杂质监测单元210包括TDS传感器，用于检测水中的溶解性固体浓度信息。

示例性的，当TDS传感器检测所述便携式电解槽检测装置2中水的TDS值，当TDS值不低于5时，输出导通控制信号至所述控制单元207中，以使所述控制单元207基于该导通控制信号，导通所述电流输出电路206，以输出电解电流至PEM电解槽的正负电极中，则PEM 电解槽中的正负电极之间电流导通后开始电解，产生氢气和氧气；当TDS值大于5时，则输出关断控制信号至所述控制单元207中，以使所述控制单元207基于该关断控制信号，关断所述电流输出电路，即停止输出电解电流至PEM电解槽的正负电极中，使所述PEM电解槽停止电解过程。

于本实用新型的一个或多个实施例中，如图8所示，所述便携式电解槽检测装置2还包括设于所述出水管路201B和所述进水管路201A中的电磁阀211，和连接各电磁阀的阀控制单元212；所述电磁阀211连接所述电源单元；所述阀控制单元212包括一电磁阀调节电路；所述阀控制调节电路的输出端连接各电磁阀211，所述阀控制调节电路的输入端连接所述控制单元的第二信号输出接口，用于根据所述控制单元输出的控制信号对应控制各所述电磁阀打开或关闭，进而控制所述出水管路和所述进水管路的通断。

请参阅图9，示出为所述电磁阀调节电路于一实施例中的结构示意图。如图9所示，电磁阀调节电路包括开关管Q和继电器K，所述开关管的控制端连接所述MCU的dcf输出引脚；当所述MCU的dcf输出引脚输出的高电平时，开关Q导通，继电器导通，则控制所述电磁阀打开；当所述MCU的dcf输出引脚输出的低电平时，开关Q断开，继电器断开，则控制所述电磁阀关闭。

示例性的，当检测水的TDS小于5ppm时，所述控制电路207控制各所述控制阀211关闭，以使所述便携式电解槽检测装置2与所述电解槽1之间的水流通。

需要注意的是，于其他的实施例中，所述气体检测单元，可以用于检测气体的速度、流量或其他用于表征气体生成速度的状态信息。

综上所述，本实用新型提供所述便携式电解槽检测装置，基于信息获取单元获取待检测电解槽的信息，以确定对应的电解电流大小和产气速度阈值大小；并基于控制单元，控制所述电流输出电路输出对应的电流大小至电解槽中，以及利用所述气体检测单元，和基于所述产气速阈值大小，检测电解槽电解时所产生气体的产气速率是否正常，从而检测所述电解槽是否正常；此外，通过设置电压监测单元，并将所述电压监测单元连接控制单元，可以根据电解过程中电压的变化，以监测电解过程中耗电功率的变化，从而可以快速地获得电解槽电解耗能信息，以便于判定电解槽的耗电性能高低。

所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种便携式电解槽检测装置，其特征在于，用于检测电解槽，所述电解槽于电解过程中产生气体；所述便携式电解槽检测装置包括：

壳体，用于容纳电解液，所述壳体上设有进水管路和出水管路，用于与所述电解槽实现联通；

电极连接单元，用于连接所述电解槽的正负电极；

信息获取单元，用于获取电解槽信息；

气体检测单元，用于检测所述电解槽于电解过程中产生气体的产气速度信息；

控制单元，连接所述信息获取单元，用于接收所述电解槽信息，并根据所述电解槽信息确定对应的电解电流大小和产气速度阈值，并根据所述电解电流大小，输出对应的电流控制信号至电流输出单元中；所述控制单元连接所述气体检测单元，用于获取所述产气速度信息，通过比较所述产气速度信息和所述产气速度阈值，检测电解槽是否正常；以及，

电流输出单元，连接所述电极连接单元，用于根据所述电流控制信号，确定输出电流大小，并通过所述电极连接单元输出电流至所述电解槽中。

2.根据权利要求1所述的便携式电解槽检测装置，其特征在于，所述控制单元包括微控制电路；所述微控制电路包括MCU和所述MCU连接的外围电路。

3.根据权利要求1所述的便携式电解槽检测装置，其特征在于，所述电流输出单元包括电流调节电路和直流可调电源电路；所述电流调节电路的一端连接所述控制单元的信号输出端，另一端连接所述直流可调电源电路的控制端；所述电流调节电路包括DAC芯片。

4.根据权利要求1所述的便携式电解槽检测装置，其特征在于，所述便携式电解槽检测装置还包括电压监测单元，所述电压监测单元的输入端连接所述电极连接单元，所述电压监测单元的输出端连接所述控制单元。

5.根据权利要求4所述的便携式电解槽检测装置，其特征在于，所述电压监测单元包括ADC芯片。

6.根据权利要求1所述的便携式电解槽检测装置，其特征在于，所述便携式电解槽检测装置还包括电解液杂质监测单元，设于所述壳体内的下部；所述电解液杂质监测单元的输出端连接所述控制单元。

7.根据权利要求6所述的便携式电解槽检测装置，其特征在于，所述电解液杂质监测单元包括TDS传感器。

8.根据权利要求1所述的便携式电解槽检测装置，其特征在于，所述便携式电解槽检测装置还包括设于所述出水管路和所述进水管路中的电磁阀，和连接各电磁阀的控制端的阀控制单元；所述阀控制单元的输入端连接所述控制单元。

9.根据权利要求1所述的便携式电解槽检测装置，其特征在于：所述信息获取单元包括感应识别设备，用于通过获得所述电解槽的标识信息，获得所述电解槽信息；所述电解槽信息包括电解槽的产气速度相关信息。

10.根据权利要求1所述的便携式电解槽检测装置，其特征在于，所述壳体上设有进水管路和出水管路；所述进水管路用于连接所述电解槽的出水口，所述出水管路用于连接所述电解槽的进水口；以及，所述进水管路上设有过滤杂质用的过滤器。

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