堿性水電解制氫設(shè)備氣密性測試方法編制說明

《堿性水電解制氫設(shè)備氣密性測試方法》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)編制說明一、任務(wù)來源科研機(jī)構(gòu)推動：一些科研機(jī)構(gòu)在對堿性水電解制氫技術(shù)進(jìn)行研究的過程中，發(fā)現(xiàn)缺乏統(tǒng)一的氣密性測試方法標(biāo)準(zhǔn)，影響了研究結(jié)果的可比性和技術(shù)的推廣應(yīng)用。因此，科研機(jī)構(gòu)會積極推動相關(guān)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的制定，將其研究成果和實踐經(jīng)驗轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)，為行業(yè)提供技術(shù)指導(dǎo)。企業(yè)需求驅(qū)動：制氫設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)過程中，需要對設(shè)備的氣密性進(jìn)行檢測，以確保產(chǎn)品質(zhì)量和安全性。如果沒有統(tǒng)一的測試方法標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)在進(jìn)行檢測時可能會采用不同的方法和標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致檢測結(jié)果的差異，影響企業(yè)的生產(chǎn)和市場競爭力。目前行業(yè)內(nèi)還沒有統(tǒng)一規(guī)范的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，急需規(guī)定，也是從再生利用科學(xué)流程等層面給出科學(xué)合理的指標(biāo)，指導(dǎo)現(xiàn)階段產(chǎn)業(yè)科學(xué)發(fā)展。經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)起草組及專家組多次調(diào)研論證，根據(jù)《團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)管理規(guī)定》規(guī)定，特立項本標(biāo)準(zhǔn)。起草單位本標(biāo)準(zhǔn)由中國中小企業(yè)協(xié)會提出并歸口。本標(biāo)準(zhǔn)由西安隆基氫能科技有限公司、江蘇氫瑞科技有限公司、無錫隆基氫能科技有限公司、南通安思卓新能源有限公司、氫源嘉創(chuàng)（浙江）新能源科技有限公司、中國石油天然氣股份有限公司石油化工研究院、金鎧儀器（大連）股份有限公司、國科綠氫（湖州）科技有限公司、華興中科標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)（北京）有限公司參與起草。三、標(biāo)準(zhǔn)的編制原則標(biāo)準(zhǔn)起草小組在編制標(biāo)準(zhǔn)過程中，以國家、行業(yè)現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)為制訂基礎(chǔ)，結(jié)合我國目前氫能源的發(fā)展現(xiàn)狀，按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定及相關(guān)要求編制。四、標(biāo)準(zhǔn)編制過程2023年8月21日，中國中小企業(yè)協(xié)會正式批準(zhǔn)《堿性水電解制氫設(shè)備氣密性測試方法》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)立項。五、標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容本文件規(guī)定了水電解槽密封測試的原理、試驗條件、試劑或材料、儀器設(shè)備、樣品、試驗步驟、計算公式、試驗報告。本文件適用于堿性水電解槽，其他水電解槽可參考使用。實驗裝置電解槽制造企業(yè)、檢測機(jī)構(gòu)須具備檢測密封性能所需的設(shè)備、儀表，裝置由各類逆止閥、壓力表、儲氣罐、氣壓表、氣泵等構(gòu)成，如圖1所示：1電解槽，2陽極逆止閥，3陰極逆止閥，4堿液逆止閥，5堿液槽，6壓力表，7穩(wěn)壓罐出氣逆止閥，8穩(wěn)壓罐，9氣泵出氣逆止閥，10氣泵，11.12.13超聲波檢測器，14陽極泄壓閥，15陰極泄壓閥，16堿液進(jìn)出口閥，17陽極氣壓表，18陰極氣壓表，19電解槽放氣閥電解槽裝配應(yīng)確保墊片按規(guī)定受壓，極框、端壓板同軸度達(dá)到裝配要求。碟簧載荷安裝、設(shè)計滿足GB150要求。壓力傳感器（電磁閥）：量程應(yīng)不大于5kPa，誤差不大于量程的0.5%，分辨率不低于0.5Pa。介質(zhì)供給系統(tǒng)：應(yīng)能提供規(guī)定介質(zhì)壓力，試驗過程中介質(zhì)壓力的波動應(yīng)在規(guī)定值的2%范圍之內(nèi)。泄漏率測試基于理想氣體定律。該測試溫度傳感器量程不大于110℃，誤差不大于全量程的0.05%，分辨率不低于0.01℃。試劑、材料氮氣、氦氣或其他介質(zhì)氣體：純度≥99.999%。純水：純度＞99.9%試驗條件除特殊要求外，試驗應(yīng)在下述環(huán)境條件下進(jìn)行：環(huán)境溫度：25℃±5℃；相對濕度：40%～80%；大氣壓力：8.4×104kPa～1.06×105kPa。樣品樣品為水電解槽成品。試驗步驟電解槽外密封檢驗打開堿液逆止閥4、堿液進(jìn)出口閥16，關(guān)閉閥2、閥3、閥14、閥15、閥19，向水電解槽內(nèi)加注純水或堿液直至液位器顯示注滿電解槽，關(guān)閉逆止閥4、閥16，靜置2h。電解槽注滿純水或堿液并靜置后，巡回檢查所有閥門、法蘭或螺紋連接處，焊縫、墊片等密封點，以無水漬、滴液為合格；（電解槽內(nèi)注滿純水或堿液有浸潤隔膜的作用，防止后續(xù)充氣測試時隔膜漏氣）。排液：排出部分液體到指定位置（在堿液分配孔以上）。打開氣泵，將介質(zhì)氣體通過逆止閥9流入穩(wěn)壓罐，待穩(wěn)壓罐內(nèi)充滿足量氣體后，關(guān)閉逆止閥9，打開穩(wěn)壓罐出氣逆止閥7、陽極逆止閥2、陰極逆止閥3，關(guān)閉泄壓閥14、15、16、19，超聲波檢測設(shè)備有無氣體泄漏檢出。電解槽外密封泄漏率計算打開逆止閥2、3，關(guān)閉泄壓閥14、15、16、19，氣體從穩(wěn)壓罐經(jīng)閥門流入電解槽內(nèi)直至電解槽氣壓穩(wěn)定至設(shè)定壓力，關(guān)閉逆止閥2、3，記錄此時的氣壓、熱力學(xué)溫度。保持一定時間，記錄此時陰極絕對氣壓、熱力學(xué)溫度，泄漏率按照公式1計算。檢測電解槽內(nèi)密封泄漏率向水電解槽內(nèi)加注純水直至液位器顯示注滿，靜置2h。用專用擋板或橡膠塞堵住所有陽極氣液出口，陰極所有氣液出口安裝泄壓閥，僅留一側(cè)陰極用于進(jìn)氣。關(guān)閉泄壓閥，打開壓縮機(jī)，將介質(zhì)氣體通過電磁閥流入穩(wěn)壓罐；打開充氣電磁閥7、閥2，關(guān)閉閥3、14、15、16、19，氣體從穩(wěn)壓罐經(jīng)閥門流入電解槽內(nèi)直至電解槽氣壓穩(wěn)定至（2.5±0.1）kPa，打開閥3，關(guān)閉充氣泵出氣閥9，記錄此時陰極絕對氣壓、熱力學(xué)溫度；保持2h，記錄此時陰極絕對氣壓、熱力學(xué)溫度，打開泄壓閥，排清槽內(nèi)氣體；按式（1）計算陰極的泄漏率，以陰極平均每小時泄漏率均不超過0.5%為合格；檢測電解槽內(nèi)密封泄漏率適用于陰極、陽極內(nèi)密封泄漏率測試，本標(biāo)準(zhǔn)7.3.1~7.3.6為陰極泄漏率測試方法，調(diào)換氣閥開啟、關(guān)閉位置也可用于測試陽極泄漏率，實際過程中測試一個（陰極、陽極）即可。計算公式平均每小時泄漏率按式（1）計算： A=100t1-p式中：A——平均每小時泄漏率，單位為百分比（%）；t——試驗時間，單位為小時（h）；p1——試驗開始時的絕對壓力，單位為兆帕（MPa）；p2——試驗結(jié)束時的絕對壓力，單位為兆帕（MPa）；T1——試驗開始時的氣體熱力學(xué)溫度，單位為開爾文（K）；T2——試驗結(jié)束時的氣體熱力學(xué)溫度，單位為開爾文（K）。試驗報告試驗報告應(yīng)至少包含以下信息：試驗設(shè)備及儀器；試驗樣品：電解槽名稱、編號、結(jié)構(gòu)、規(guī)格尺寸等；試驗條件：環(huán)境溫度、相對濕度、壓力等；實驗結(jié)果：泄漏率值；試驗人員、日期。六、標(biāo)準(zhǔn)水平分析6.1采用國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的程度。經(jīng)查，暫無相同類型的國際標(biāo)準(zhǔn)與國外標(biāo)準(zhǔn)，故沒有相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)、國外標(biāo)準(zhǔn)可采用。6.2與國際標(biāo)準(zhǔn)及國外標(biāo)準(zhǔn)水平對比本標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平。6.3與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)及制定中的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)配套情況本標(biāo)準(zhǔn)的制定與現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)及制定中的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)配套，無重復(fù)交叉現(xiàn)象。6.4設(shè)計國內(nèi)外專利及處置情況經(jīng)查，本標(biāo)準(zhǔn)沒有涉及國內(nèi)外專利。七、與有關(guān)的現(xiàn)行法律法規(guī)和強制性國家標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)配套情況本標(biāo)準(zhǔn)的制定過程、技術(shù)要求的選定、試驗方法的確定、檢驗項目設(shè)置等符合現(xiàn)行法律法規(guī)和強制性國家