本发明专利技术公开了本发明专利技术提供的一种PEM水电解制氢系统纯水物料电导率控制装置及方法，该装置通过在电解槽水物料入口设置电导率仪，主管路设置三通调节阀，当电导率仪检测到纯水物料电导率高于预设阈值时，通过三通调节阀将主循环管路中的部分纯水物料循环回到纯水机入口，由纯水机补充符合电解水制氢水质的要求的纯水物料，以此来控制循环体系中纯水物料电导率维持在恒定范围。本发明专利技术在原制氢系统必要设备的基础上仅增设三通调节阀，形成小循环支路，将高于预设电导率的纯水物料输送回纯水机入水口，并补充低电导率纯水物料的方式实现体系电导率恒定控制，因此该装置降低系统成本，减小去离子柱与水纯化模块安装空间，减小水电解制氢系统体积。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及质子交换膜水电解，尤其涉及一种pem水电解制氢系统纯水物料电导率控制装置及方法。
技术介绍
1、pem水电解制氢使用纯水作为反应物料，反应物料纯水中的离子浓度是影响膜电极性能和耐久性的关键性因素，研究表明金属离子，尤其是fe离子是导致膜电极性能及寿命下降的主要原因。pem水电解制氢要求纯水物料电导率≤1μs/cm，一般pem水电解制氢系统会使用一台纯水机作为纯水物料供给，为了移除电解水制氢过程中产生的热量，一般物料水需使用较高的计量比，因此在pem水电解制氢系统中会设置循环水罐形成内部循环体系，多数的反应物料水需要在体系中停留较长时间，纯水物料与管路长时间接触，会导致纯水物料的电导率增加从而导致膜电极寿命下降。一般采用在循环回路上增设去离子器的方法来保证循环体系物料水电导率维持在标准范围内。在电解槽入口处增设电导率仪，在循环管路或循环罐上增设去离子器，当电导率仪检测到电解槽入口纯水物料不符合水质要求时，启用去离子器降低纯水物料电导率，使物料水电导率维持在标准范围内。该方案存在以下缺陷：需要定期停机更换循环体系中的去离子柱，费时费力，同时增设去离子器等设备会增加系统成本，且占用一定空间，增大系统体积。
2、另外现有技术中采用在主循环回路增设离子交换柱或增设纯化循环支路的方式保证循环体系的水质满足电解槽用水需求。以上方法虽然能有效控制体系的中纯水物料满足水电解需求，但均需在原有设备基础上增设水纯化装置，一方面增加了设备成本，增加系统的复杂性，另一方面纯水模块占用较大空间，降低了设备空间利用率。
/>技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提出一种pem水电解制氢系统纯水物料电导率控制装置，在水电解制氢系统原有设备基础上增设调节阀改变工艺流程实现制氢体系纯水物料电导率的精准控制，具体方案包括：
2、电解槽，所述电解槽通过管路与回流缓冲罐相连接，所述回流缓冲罐的出口端连接有第一三通调节阀，所述第一三通调节阀的一个出口与纯水机的入水口相连接，所述第一三通调节阀的另一个出口与所述纯水机的出口以及所述板式换热器的入口相连接，所述纯水机与板式换热器的入口端相连接，所述板式换热器的入口端与循环水泵相连接，所述板式换热器还与公用工程冷却水入口和冷却水出口相连接，所述循环水泵与电解槽的物料水入口相连接，工作状态下：当电导率仪检测到纯水物料的电导率高于设定值时，所述第一三通调节阀调整两个出口的开度大小，控制一部分物料水通过管路返回至纯水机的入口、少部分物料继续进入换热器中，所述纯水机自动增加纯化并补充符合电导率水的纯水物料，从而控制纯水物料的电导率维持在恒定范围，当纯水物料的电导率降低到设定值后，所述第一三通调节阀调整两个出口开度，控制物料进入循环体系中，纯水机自动降低补充纯水物料的量。
3、所述循环水泵的入口端以及出口端连接有第二三通调节阀和温度传感器。
4、所述第二三通调节阀通过管路分别与循环水泵的入口端、板式换热器的出口端以及板式换热器的入口主管路相连接。
5、所述循环水泵的入口端连接有电导率仪，所述电导率仪根据检测到的循环水泵入口处水的金属离子含量信息判断第一三通调节阀的开度。
6、一种pem水电解制氢系统纯水物料电导率控制方法，基于pem水电解制氢系统纯水物料电导率控制装置实现，包括如下步骤：
7、在水电解系统运行过程中当电导率仪检测到电解槽纯水物料入口电导率超过预设阈值时，控制第一三通调节阀开度，使主循环回路中的部分纯水物料返回到纯水机入水口；
8、纯水机开启，从纯水机储水罐补充对应的水量至主循环管路，新补入主循环管路电导率远低于循环回路中的纯水物料电导率，从而实现循环主回路中纯水物料电导率维持在预设范围内；
9、纯水机补入主循环管路的纯水物料温度低于主管路纯水物料温度，当电解槽入口处的温度传感器检测到温度变化，控制第二三通调节阀工作，控制冷热物料的比例实现温度的调节，维持循环回路中纯水物料的恒定温度。
10、由于采用了上述技术方案，本专利技术提供的一种pem水电解制氢系统纯水物料电导率控制装置及方法，该装置通过在电解槽水物料入口设置电导率仪，主管路设置三通调节阀，当电导率仪检测到纯水物料电导率高于预设阈值时，通过三通调节阀将主循环管路中的部分纯水物料循环回到纯水机入口，由纯水机补充符合电解水制氢水质的要求的纯水物料，以此来控制循环体系中纯水物料电导率维持在恒定范围。
11、与已有关于水电解制氢系统体系电导率控制方案相比较，本专利技术在原制氢系统必要设备的基础上仅增设三通调节阀，形成小循环支路，将高于预设电导率的纯水物料输送回纯水机入水口，并补充低电导率纯水物料的方式实现体系电导率恒定控制。该控制方案，无需额外增设去离子柱或水纯化模块，降低系统成本，减小去离子柱与水纯化模块安装空间，减小水电解制氢系统体积。
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【技术保护点】
1.一种PEM水电解制氢系统纯水物料电导率控制装置，其特征在于包括：电解槽(1)，所述电解槽(1)通过管路与回流缓冲罐(2)相连接，所述回流缓冲罐(2)的出口端连接有第一三通调节阀(4)，所述第一三通调节阀(4)的一个出口与纯水机(3)的入水口相连接，所述第一三通调节阀(4)的另一个出口与所述纯水机(3)的出口以及所述板式换热器(5)的入口相连接，所述纯水机(3)与板式换热器(5)的入口端相连接，所述板式换热器(5)的入口端与循环水泵(8)相连接，所述板式换热器(5)还与公用工程冷却水入口(10)和冷却水出口(11)相连接，所述循环水泵(8)与电解槽(1)的物料水入口相连接，工作状态下：当电导率仪(7)检测到纯水物料的电导率高于设定值时，所述第一三通调节阀(4)调整两个出口的开度大小，控制一部分物料水通过管路返回至纯水机(3)的入口、少部分物料继续进入换热器(5)中，所述纯水机(3)自动增加纯化并补充符合电导率水的纯水物料，从而控制纯水物料的电导率维持在恒定范围，当纯水物料的电导率降低到设定值后，所述第一三通调节阀(4)调整两个出口开度，控制物料进入循环体系中，纯水机(3)自动降低补充纯水物料的量。
2.根据权利要求1所述的一种PEM水电解制氢系统纯水物料电导率控制装置，其特征在于：所述循环水泵(8)的入口端以及出口端连接有第二三通调节阀(6)和温度传感器(9)。
3.根据权利要求2所述的一种PEM水电解制氢系统纯水物料电导率控制装置，其特征在于：所述第二三通调节阀(6)通过管路分别与循环水泵(8)的入口端、板式换热器(5)的出口端以及板式换热器(5)的入口主管路相连接。
4.根据权利要求2所述的一种PEM水电解制氢系统纯水物料电导率控制装置，其特征在于：所述循环水泵(8)的入口端连接有电导率仪(7)，所述电导率仪(7)根据检测到的循环水泵(8)入口处水的金属离子含量信息判断第一三通调节阀(4)的开度。
5.一种PEM水电解制氢系统纯水物料电导率控制方法，基于权利要求1-5所述的任一项PEM水电解制氢系统纯水物料电导率控制装置实现，其特征在于，包括如下步骤：
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【技术特征摘要】
1.一种pem水电解制氢系统纯水物料电导率控制装置，其特征在于包括：电解槽(1)，所述电解槽(1)通过管路与回流缓冲罐(2)相连接，所述回流缓冲罐(2)的出口端连接有第一三通调节阀(4)，所述第一三通调节阀(4)的一个出口与纯水机(3)的入水口相连接，所述第一三通调节阀(4)的另一个出口与所述纯水机(3)的出口以及所述板式换热器(5)的入口相连接，所述纯水机(3)与板式换热器(5)的入口端相连接，所述板式换热器(5)的入口端与循环水泵(8)相连接，所述板式换热器(5)还与公用工程冷却水入口(10)和冷却水出口(11)相连接，所述循环水泵(8)与电解槽(1)的物料水入口相连接，工作状态下：当电导率仪(7)检测到纯水物料的电导率高于设定值时，所述第一三通调节阀(4)调整两个出口的开度大小，控制一部分物料水通过管路返回至纯水机(3)的入口、少部分物料继续进入换热器(5)中，所述纯水机(3)自动增加纯化并补充符合电导率水的纯水物料，从而控制纯水物料的电导率维持在恒定范围，当纯水物料的电导率降低到设定值后，所述第一...
【专利技术属性】
技术研发人员：张晨，刘会兵，陈桂银，许有伟，卫峰，
申请(专利权)人：新源动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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