一种电解槽隔膜完整性在线测试系统及使用方法技术方案

本发明专利技术属于电解水制氢技术领域，公开了一种电解槽隔膜完整性在线测试系统及使用方法，包括电解槽、四个储液罐、四个压力表、两个水泵、两个流量计、pH计和调节阀，电解槽中设有隔膜；隔膜将电解槽分割成阴极室和阳极室；四个储液罐分别设置于电解液管道的出口端或入口端，四个压力表设置于与电解槽电极板相邻电解液出入管道上；变频泵设置于电解槽阴极板电解液进入管道上，恒速泵设置于阳极室电解液进入管道上，流量计设置于电解液出口管道上。本发明专利技术在不破坏电解槽结构的前提下，能够有效检查隔膜的完整性并对有破损的部位进行定位，有效避免了对电解槽本体的破坏，减少了维护的成本，不污损电解槽，不影响其运行性能。不影响其运行性能。不影响其运行性能。

【技术实现步骤摘要】
一种电解槽隔膜完整性在线测试系统及使用方法


[0001]本专利技术属于电解水制氢
，具体涉及一种电解槽隔膜完整性在线测试系统及使用方法。

技术介绍

[0002]氢气是一种重要的工业原料，也是一种清洁能源，由于氢气的化学性质活泼，因此氢气在自然界中存在的丰度极低，无法直接获取，需要采用人工的方法制取。氢气可以通过煤气化或者石油裂解产生，还可以通过电解水产生，在工业生产和能源转化利用日趋清洁低碳的趋势下，电解水制氢的产量将日益提升，在氢的总产量的比例也会日益提升。在此背景下，电解水制氢设备的尺寸和功率将进一步提升。
[0003]电解水的原理是在电解池中的两个导电极板上通入直流电，通过电化学过程将水分子通过氧化还原反应解离为氢气与氧气，分别在阴、阳两极析出。水电解技术目前主要有碱性水电解和质子交换膜电解(PEM)技术。碱性水电解装置造价低，更适合于大规模制氢应用。
[0004]碱性电解槽一般采用压滤式双极结构，电解槽由多个尺寸和结构相同的单元小室串联组成。这些小室通过端压板和紧固螺栓等紧固件牢固的压叠在一起，构成完整的电解槽。作为结构单元的电解小室由阴阳极、隔膜及密封垫片组成。阴极、阳极电极板之间夹持隔膜，隔膜一般采用微孔渗透膜，阻隔阴阳极产生的氢气和氧气发生混合产生危险，也保证氢气、氧气产品的纯度，同时隔膜允许溶液中水和氢氧根离子的渗透，保证电解池中电解质在阴阳极间的交换，以维持电解过程持续稳定。同时隔膜的电阻不能过高，避免隔膜两侧之间的电压降产生电耗，因此隔膜的孔隙率要尽可能高。
[0005]电解槽在运行过程中碱液在电解槽内长时间循环，会对隔膜产生冲刷，另外碱液液循环泵的启停、电解槽通电后产气都会对隔膜产生冲击，容易发生破裂，一旦发生破裂就会失去阻隔氢氧混合的作用而发生危险。以往只能在电解槽检修的过程中，将电解槽拆解开后检查隔膜的完整性，随着电解槽的尺寸不断增大，拆解电解槽的难度越来越大，需要特定的场地和大型机械，而且拆解电解槽需要打开电解小室不可避免的要破坏密封结构，复原过程中需要使用新的密封垫片，因此检修和维护的成本较高。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种隔膜完整性测试系统及使用方法，以解决电解槽隔膜破裂不完整，维修成本高的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种电解槽隔膜完整性在线测试系统，其特征在于，包括：电解槽和四个储液罐，其中：
[0009]所述电解槽中设有隔膜；所述隔膜将电解槽分割成阴极室和阳极室；并在阴极室和阳极室上分别设置有电解液流入和流出开口；
[0010]四个储液罐包括第一储液罐、第二储液罐、第三储液罐和第四储液罐；
[0011]第一储液罐通过第一管道连接阴极室电解液流入开口，第四储液罐通过第二管道连接阴极室电解液流出开口；
[0012]第二储液罐通过第三管道连接阳极室电解液流入开口，第三储液罐通过第四管道连接阳极室电解液流出开口。
[0013]进一步地，所述装置还包括四个压力表，其中
[0014]所述四个压力表包括第一压力表、第二压力表、第三压力表和第四压力表；
[0015]所述第一压力表设置于第一管道上；
[0016]所述第二压力表设置于第三管道上；
[0017]所述第三压力表设置于第四管道上；
[0018]所述第四压力表设置于第二管道上。
[0019]进一步地，所述装置还包括两个水泵和两个流量计，
[0020]所述两个水泵包括变频泵和恒速泵，其中，
[0021]所述变频泵设置于第一管道上；
[0022]所述恒速泵设置于第三管道上；
[0023]所述两个流量计包括第一流量计和第二流量计，其中
[0024]所述第一流量计设置于第四管道上；
[0025]所述第二流量计设置于第二管道上。
[0026]进一步地，所述电解槽隔膜完整性在线测试装置还包括pH计和调节阀，其中
[0027]所述pH计设置于所述第二管道上；
[0028]所述调节阀设置于所第四管道上。
[0029]进一步地，所述装置还包括变频器，所述变频器与所述变频泵相连接。
[0030]进一步地，所述第一储液罐和第三储液罐为氢氧化钾溶液储液罐，所述第二储液罐(2
‑
2)和第四储液罐为水溶液储液罐。
[0031]一种电解槽隔膜完整性在线测试系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0032]步骤1、启动恒速泵和变频泵，并调整两泵速相同，使电解槽第一管道上压力表的读数与第三管道上压力表的读数相同，第二管道上压力表读数和第四管道上压力表读数相同，并待第一流量计、第二流量计和pH计波动稳定后记录数值；
[0033]步骤2、调节调节阀阀门和变频器的大小，使变频泵泵速高于恒速泵泵速，第一压力表和第三压力表读数高于第二压力表和第四压力表读数，记录第一流量计、第二流量计流速的变化曲线和pH计pH值变化曲线；
[0034]步骤3、对电解槽进行水平翻转，将电解槽阴极室和阳极室管道上的系统元件进行置换连接；
[0035]步骤4、重复步骤1和步骤2，得到的pH变化曲线在从低到高线性增加的趋势中浓度陡增，且pH变化曲线中陡增发生的时间与上一次出现的时间不一致，则电解槽隔膜出现破损。
[0036]进一步地，所述置换连接为：
[0037]第一储液罐、第一压力表和变频泵换位于电解槽阳极室第三管道上；
[0038]第二储液罐、第二压力表和恒速泵换位于阴极室第三管道上；
[0039]第三储液罐、第三压力表、调节阀和第一流量计换位于阴极室第二管道上；
[0040]第四储液罐、第四压力表、pH计和第二流量计换位于阳极室第四管道上。
[0041]进一步地，所述陡增为pH变化曲线斜率增加20％以上。
[0042]进一步地，所述第一流量计和第二流量计的波动稳定为第一流量计和第二流量计的读数波动小于1％，所述pH值的波动稳定为3分钟或5分钟内pH值波动小于0.1
[0043]相较于现有技术，本专利技术的优点在于：
[0044]1)通过管道将储液罐中的电解液输送至电解槽阴极室和阳极室的系统对隔膜完整性进行在线检测，该装置结构简单，检测过程中不会引入外部杂质进入电解槽中，保证了电解槽内部的良好环境和对隔膜完整性检测的外部影响；
[0045]2)通过压力表、水泵、流量计、pH计和调节阀构成的隔膜完整性测试系统，能够在不破坏电解槽结构的前提下，利用隔膜是否完整条件下电解小室中隔膜两侧液体渗透性的差异，对隔膜完整性进行在线监测，不会污染电解槽，不影响电解槽的运行性能；
[0046]3)通过pH计对电解槽一侧出口液体pH值的检测和电解槽隔膜完整性在线测试系统的使用方法，绘制pH值得变化曲线，以此为指标，检查隔膜的完整性并对有破损的隔膜进行定位，有效避免了对电解槽本体的破坏，减少了维护维修成本。
附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解槽隔膜完整性在线测试系统，其特征在于，包括：电解槽(1)和四个储液罐，其中：所述电解槽(1)中设有隔膜；所述隔膜将电解槽(1)分割成阴极室和阳极室；并在阴极室和阳极室上分别设置有电解液流入和流出开口；四个储液罐包括第一储液罐(2
‑
1)、第二储液罐(2
‑
2)、第三储液罐(2
‑
3)和第四储液罐(2
‑
4)；第一储液罐(2
‑
1)通过第一管道连接阴极室电解液流入开口，第四储液罐(2
‑
4)通过第二管道连接阴极室电解液流出开口；第二储液罐(2
‑
2)通过第三管道连接阳极室电解液流入开口，第三储液罐(2
‑
3)通过第四管道连接阳极室电解液流出开口。2.根据权利要求1所述的一种电解槽隔膜完整性在线测试系统，其特征在于，所述装置还包括四个压力表，其中所述四个压力表包括第一压力表(3
‑
1)、第二压力表(3
‑
2)、第三压力表(3
‑
3)和第四压力表(3
‑
4)；所述第一压力表(3
‑
1)设置于第一管道上；所述第二压力表(3
‑
2)设置于第三管道上；所述第三压力表(3
‑
.3)设置于第四管道上；所述第四压力表(3
‑
4)设置于第二管道上。3.根据权利要求1所述的一种电解槽隔膜完整性在线测试系统，其特征在于，所述装置还包括两个水泵和两个流量计，所述两个水泵包括变频泵(4
‑
1)和恒速泵(4
‑
2)，其中，所述变频泵(4
‑
1)设置于第一管道上；所述恒速泵(4
‑
2)设置于第三管道上；所述两个流量计包括第一流量计(5
‑
1)和第二流量计(5
‑
2)，其中所述第一流量计(5
‑
1)设置于第四管道上；所述第二流量计(5
‑
2)设置于第二管道上。4.根据权利要求1所述的一种电解槽隔膜完整性在线测试系统，其特征在于，所述电解槽隔膜完整性在线测试装置还包括pH计(6)和调节阀(7)，其中所述pH计(6)设置于所述第二管道上；所述调节阀(7)设置于所第四管道上。5.根据权利要求1
‑
5所述的一种电解槽隔膜完整性在线测试系统，其特征在于，所述装置还包括变频器(8)，所述变频器(8)与所述变频泵(4
‑
1)相连接。6.根据权利要求1所述的一种电解槽隔膜完整性在线测试系统，其特征在于，所述第一储液罐(2
‑
1)和第三储液罐(2
‑
3)为氢氧化钾溶液储液罐，所述第二储液罐(2
‑
2)和第四储液罐(2
‑
4)为水溶液储...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金意，任志博，余智勇，张畅，王鹏杰，张欢，张竹砚，
申请(专利权)人：四川华能氢能科技有限公司华能集团技术创新中心有限公司四川华能太平驿水电有限责任公司四川华能宝兴河水电有限责任公司四川华能嘉陵江水电有限责任公司四川华能东西关水电股份有限公司四川华能康定水电有限责任公司四川华能涪江水电有限责任公司华能明台电力有限责任公司，
类型：发明
国别省市：