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一、任务来源
科研机构推动:一些科研机构在对碱性水电解制氢技术进行研究的过程中,发现缺乏统一的气密性测试方法标准,影响了研究结果的可比性和技术的推广应用。因此,科研机构会积极推动相关团体标准的制定,将其研究成果和实践经验转化为标准,为行业提供技术指导。企业需求驱动:制氢设备生产企业在生产过程中,需要对设备的气密性进行检测,以确保产品质量和安全性。如果没有统一的测试方法标准,企业在进行检测时可能会采用不同的方法和标准,导致检测结果的差异,影响企业的生产和市场竞争力。目前行业内还没有统一规范的团体标准,急需规定,也是从再生利用科学流程等层面给出科学合理的指标,指导现阶段产业科学发展。经标准起草组及专家组多次调研论证,根据《团体标准管理规定》规定,特立项本标准。
起草单位
本标准由中国中小企业协会提出并归口。本标准由西安隆基氢能科技有限公司、江苏氢瑞科技有限公司、无锡隆基氢能科技有限公司、南通安思卓新能源有限公司、氢源嘉创(浙江)新能源科技有限公司、中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院、金铠仪器(大连)股份有限公司、国科绿氢(湖州)科技有限公司、华兴中科标准技术(北京)有限公司参与起草。
三、标准的编制原则
标准起草小组在编制标准过程中,以国家、行业现有的标准为制订基础,结合我国目前氢能源的发展现状,按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定及相关要求编制。
四、标准编制过程
2023年8月21日,中国中小企业协会正式批准《碱性水电解制氢设备气密性测试方法》团体标准立项。
五、标准主要内容
本文件规定了水电解槽密封测试的原理、试验条件、试剂或材料、仪器设备、样品、试验步骤、计算公式、试验报告。
本文件适用于碱性水电解槽,其他水电解槽可参考使用。
实验装置
电解槽制造企业、检测机构须具备检测密封性能所需的设备、仪表,装置由各类逆止阀、压力表、储气罐、气压表、气泵等构成,如图1所示:
1电解槽,2阳极逆止阀,3阴极逆止阀,4碱液逆止阀,5碱液槽,6压力表,7稳压罐出气逆止阀,8稳压罐,9气泵出气逆止阀,10气泵,11.12.13超声波检测器,14阳极泄压阀,15阴极泄压阀,16碱液进出口阀,17阳极气压表,18阴极气压表,19电解槽放气阀
电解槽装配应确保垫片按规定受压,极框、端压板同轴度达到装配要求。
碟簧载荷安装、设计满足GB150要求。
压力传感器(电磁阀):量程应不大于5kPa,误差不大于量程的0.5%,分辨率不低于0.5Pa。
介质供给系统:应能提供规定介质压力,试验过程中介质压力的波动应在规定值的2%范围之内。
泄漏率测试基于理想气体定律。
该测试温度传感器量程不大于110℃,误差不大于全量程的0.05%,分辨率不低于0.01℃。
试剂、材料
氮气、氦气或其他介质气体:纯度≥99.999%。
纯水:纯度>99.9%
试验条件
除特殊要求外,试验应在下述环境条件下进行:
环境温度:25℃±5℃;
相对湿度:40%~80%;
大气压力:8.4×104kPa~1.06×105kPa。
样品
样品为水电解槽成品。
试验步骤
电解槽外密封检验
打开碱液逆止阀4、碱液进出口阀16,关闭阀2、阀3、阀14、阀15、阀19,向水电解槽内加注纯水或碱液直至液位器显示注满电解槽,关闭逆止阀4、阀16,静置2h。
电解槽注满纯水或碱液并静置后,巡回检查所有阀门、法兰或螺纹连接处,焊缝、垫片等密封点,以无水渍、滴液为合格;(电解槽内注满纯水或碱液有浸润隔膜的作用,防止后续充气测试时隔膜漏气)。
排液:排出部分液体到指定位置(在碱液分配孔以上)。
打开气泵,将介质气体通过逆止阀9流入稳压罐,待稳压罐内充满足量气体后,关闭逆止阀9,打开稳压罐出气逆止阀7、阳极逆止阀2、阴极逆止阀3,关闭泄压阀14、15、16、19,超声波检测设备有无气体泄漏检出。
电解槽外密封泄漏率计算
打开逆止阀2、3,关闭泄压阀14、15、16、19,气体从稳压罐经阀门流入电解槽内直至电解槽气压稳定至设定压力,关闭逆止阀2、3,记录此时的气压、热力学温度。
保持一定时间,记录此时阴极绝对气压、热力学温度,泄漏率按照公式1计算。
检测电解槽内密封泄漏率
向水电解槽内加注纯水直至液位器显示注满,静置2h。
用专用挡板或橡胶塞堵住所有阳极气液出口,阴极所有气液出口安装泄压阀,仅留一侧阴极用于进气。
关闭泄压阀,打开压缩机,将介质气体通过电磁阀流入稳压罐;
打开充气电磁阀7、阀2,关闭阀3、14、15、16、19,气体从稳压罐经阀门流入电解槽内直至电解槽气压稳定至(2.5±0.1)kPa,打开阀3,关闭充气泵出气