一种用于制造技术

本发明专利技术公开了一种用于

【技术实现步骤摘要】
一种用于PEM电堆进出口的绝缘密封系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及可再生能源水电解制氢的
，尤其是指一种用于
PEM
电堆进出口的绝缘密封系统及其控制方法
。

技术介绍

[0002]PEM
水电解制氢是水电解制氢技术路径之一，具有工作电流密度大
、
总体效率更高
、
氢气体积分数更高
、
产气压力更高
、
动态响应速度更快
、
能适应可再生能源发电的波动性等特点，被认为是极具发展前景的水电解制氢技术
。
[0003]PEM
电解堆是由极板
、
多孔扩散层
、
膜电极等依次重复堆叠，并经绝缘板
、
导电板及端板压装而成
。
为了保持电解堆在长期高压工况内各部件的良好接触与电堆密封性能，密封是成功前最关键的一步
。
尤其是当主流产品的压力等级还处于
3MPa
左右的时候，高压及超高压
PEM
电堆
35MPa、70MPa
的研发
、
性能测试，已达到使用和量产的标准，高压及超高压
PEM
电堆进出口
(
包括进出水口
、
进出气口
)
的密封更是重中之重，只有密封做好，解决结构上的后顾之忧，才能更好的获得实验数据和经验，提高电堆能效，为市场提供更优秀的产品设备/>。
[0004]目前高压及超高压
PEM
电堆进出口采用传统的绝缘密封系统，这对密封材质要求较高，很多密封材料对氢的高压渗透率都比较高，而且还有溶胀现象，比如橡胶，在高压情况下大量氢渗透内部，遇到减压情况，橡胶会被内部的氢撑破橡胶原有结构，对密封圈破坏较大，因此传统的绝缘密封系统，密封性能及安全性都不能很好的满足高压及超高压
PEM
电堆的密封需求
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于
PEM
电堆进出口的绝缘密封系统，能够有效解决现有绝缘密封系统无法满足高压及超高压
PEM
电堆密封需求的问题
。
[0006]本专利技术的另一目的在于提供一种用于
PEM
电堆进出口的绝缘密封系统的控制方法
。
[0007]本专利技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0008]一种用于
PEM
电堆进出口的绝缘密封系统，包括多层密封圈
、
气源装置
、
压力调节模块
、
压力变化测量模块和控制系统，所述
PEM
电堆的绝缘内衬管和绝缘密封法兰之间设置有多层同心设置的密封圈，两两相邻的密封圈之间形成密封腔，所述
PEM
电堆的绝缘内衬管和端极板之间设置有多层同心设置的密封圈，两两相邻的密封圈之间形成密封腔，且位于绝缘内衬管和绝缘密封法兰之间的密封腔与位于绝缘内衬管和端极板之间的密封腔一一对应，所述绝缘内衬管内部并位于每两个对应的密封腔之间设置有连通孔，所述连通孔向上延伸并贯穿绝缘密封法兰，所述气源装置通过输送管路分别与多个连通孔连通，用于向多个密封腔内充入气体，所述压力调节模块设置于输送管路上，用于调节充入每个密封腔的气体压力从而使多个密封腔由内向外层级减压，进而降低单层密封圈所承受的相对压
强，所述压力变化测量模块设置于输送管路上，用于测量每个密封腔的压力变化，所述控制系统与压力变化监控模块电连接，用于根据压力变化监控模块测量的压力变化判断密封泄漏情况，在密封泄漏时能够发出泄漏报警，并按预设停机
。
[0009]进一步，所述绝缘内衬管的两端面分别设置有多个用于安装密封圈的密封槽
。
[0010]进一步，所述绝缘内衬管采用纯钛材质或者耐氢不锈钢材质制成
。
[0011]进一步，所述绝缘内衬管的表面涂覆有绝缘防腐蚀镀层
。
[0012]进一步，所述气源装置采用外部气源或
PEM
电堆内部产生的氢气气源
。
[0013]进一步，所述外部气源为氮气源
。
[0014]进一步，所述输送管路包括主管路和多个支管路，所述主管路与多个支管路连接，多个支管路与多个连通孔一一对应连接，所述主管路上设置有截止阀，用于控制气源装置和连通孔的导通，每个支管路上均设置有压力调节模块和压力变化测量模块，且压力变化测量模块位于靠近连通孔的一侧
。
[0015]进一步，所述压力调节模块为减压阀
。
[0016]进一步，所述压力变化测量模块为压力变送器
。
[0017]本专利技术的另一目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0018]一种用于
PEM
电堆进出口的绝缘密封系统的控制方法，所述气源装置采用外部气源或
PEM
电堆内部产生的氢气气源，该方法包括，
[0019]开启设置于输送管路上的截止阀，通过气源装置向密封圈之间的密封腔内充入气体，同时通过压力调节模块对输送管路的每个支管路上的气体压力进行减压，从而使多个密封腔由内向外层级减压，且同一平面内两两相邻的密封腔之间的压差相等，进而使每层密封圈承受向内的压强并抵消部分挤出力，提高整体密封强度；
[0020]当充入气体压力稳定后，关闭截止阀；
[0021]当
PEM
电堆内部气体外泄入密封腔内时，密封腔的压力会上升至与
PEM
电堆内部压强一致，此时压力变化测量模块监测到密封腔的压力变化超过设定值并反馈至控制系统，进而由控制系统根据反馈判断密封泄漏，并发出泄漏报警后按预设停机；
[0022]当位于外层的密封圈泄漏时，压力变化测量模块监测到密封圈间充入气体压力降低，且当低于设定值时，由控制系统根据反馈判断密封泄漏，并发出泄漏报警后按预设停机
。
[0023]本专利技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
[0024]本专利技术的绝缘密封系统通过设计由内向外层级减压的密封结构，能够有效降低单层密封圈承受的单向相对压强，从而降低高压及超高压
PEM
电堆对密封材料的高要求，且密封效果好
、
安全性高
、
具备泄露实时检测功能
、
成本低
、
易于生产制造等优点，满足高压及超高压电堆的密封需求，为顺利实现高压及超高压
PEM
电堆安全实验和安全生产奠定重要结构基础，为高压及超高压
PEM
电堆密封领域舔砖加瓦，加速行业技术积累推动产业发展
。
附图说明
[0025]图1为本专利技术的绝缘密封系统采用外部气源时的结构示意图
。
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于
PEM
电堆进出口的绝缘密封系统，其特征在于：包括多层密封圈
、
气源装置
、
压力调节模块
、
压力变化测量模块和控制系统，所述
PEM
电堆的绝缘内衬管和绝缘密封法兰之间设置有多层同心设置的密封圈，两两相邻的密封圈之间形成密封腔，所述
PEM
电堆的绝缘内衬管和端极板之间设置有多层同心设置的密封圈，两两相邻的密封圈之间形成密封腔，且位于绝缘内衬管和绝缘密封法兰之间的密封腔与位于绝缘内衬管和端极板之间的密封腔一一对应，所述绝缘内衬管内部并位于每两个对应的密封腔之间设置有连通孔，所述连通孔向上延伸并贯穿绝缘密封法兰，所述气源装置通过输送管路分别与多个连通孔连通，用于向多个密封腔内充入气体，所述压力调节模块设置于输送管路上，用于调节充入每个密封腔的气体压力从而使多个密封腔由内向外层级减压，进而降低单层密封圈所承受的相对压强，所述压力变化测量模块设置于输送管路上，用于测量每个密封腔的压力变化，所述控制系统与压力变化监控模块电连接，用于根据压力变化监控模块测量的压力变化判断密封泄漏情况，在密封泄漏时能够发出泄漏报警，并按预设停机
。2.
根据权利要求1所述的用于
PEM
电堆进出口的绝缘密封系统，其特征在于：所述绝缘内衬管的两端面分别设置有多个用于安装密封圈的密封槽
。3.
根据权利要求1所述的用于
PEM
电堆进出口的绝缘密封系统，其特征在于：所述绝缘内衬管采用纯钛材质或者耐氢不锈钢材质制成
。4.
根据权利要求3所述的用于
PEM
电堆进出口的绝缘密封系统，其特征在于：所述绝缘内衬管的表面涂覆有绝缘防腐蚀镀层
。5.
根据权利要求1所述的用于
PEM
电堆进出口的绝缘密封系统，其特征在于：所述气源装置采用外部气源或
PEM
电堆内部产生的氢气气源
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张进秋，张泰基，马玉南，郑欢欢，张超，
申请(专利权)人：明阳智慧能源集团股份公司，
类型：发明
国别省市：