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PEM电解水制氢测试解决方案

发布时间:2023.02.22  点击量:

       在“双碳”目标背景下,氢能在国家战略层面的战略地位愈发凸显。将电解水技术与可再生能源发电相结合,可将多余的电能以化学能的方式储存在氢气中,平抑可再生能源波动,提高消纳水平,推进能源清洁化替代。
质子交换膜(PEM)电解水技术具有直流电耗低、电流密度高、电解槽体积小、运行压力高并可差压运行、功率调节范围宽等优势,与波动性较大的风电和光伏有很好的适配性,近年来发展迅速。

       制氢系统的运行效率与电解槽的性能直接相关,根据《低温水电解制氢系统稳动态及电能质量性能测试方法》,制氢系统的测试方案包括稳态运行性能(产氢试验、能耗试验、效率试验)和暂态运行性能(启动试验、关机试验、热待机状态试验、调节范围试验、暂态响应试验等)。针对PEM电解槽的性能测试,欧盟委员会联合研究中心(JRC)提出了相应的测试流程,如极化曲线、电化学测试、敏感性测试、耐久性测试、单体一致性分析、氢中氧/氧中氢在线测试等。以极化曲线的测试为例:在恒定槽温以及恒定气压的条件下,以一定步长的供电电流的变化引起电解槽电压改变,通过I-V曲线检测电解槽的性能。科威尔PEM电解槽测试台正是参考以上标准进行设计。

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产品外观示意图

      HETS-PWE-S系列旨在为PEM电解槽制氢提供一个精确、可靠和便捷的测试平台,分为桌面式(单池)、台架式以及集装箱式。由气液分离单元、气体浓度监测单元、气体冷却干燥及水热管理模块、压力联动控制模块、测控单元与安全保护模块等组成。通过测试系统平台的在线数据监测和处理,分析被测电解槽的性能、寿命、可靠性和安全性等,适用于PEM电解槽的研发、检定和下线测试。下图为500W电解槽测试台的相关测试数据。



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极化复合电压方波耐久测试


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电解槽耐久测试温度控制


  • 高精度、高可重复性的电化学测试能力;

  • 氢气/氧气自动背压控制,满足常压到高压范围阴阳极均压、差压的控制能力;

  • 具备水路温度/压力/流量精确调节、电导率在线监测、自动补水、电解液回收(大功率测试台)等功能;

  • 具备高效气水分离、氧中氢/氢中氧(选配)浓度在线检测、氮气自动吹扫等功能;

  • 具备强大的数据记录与分析、软硬件多级安全保护策略和功能;

  • 具备自定义脚本、单电池电压监测、高精度数据采集和控制功能,满足7×24小时无人值守全自动运行;

  • 10%~150%宽功率工况精确调控能力;

  • 系统设计美观,各类接口功能齐全,操作方便,结构模块化设计方便运输及现场安装;

  • 系统兼具对AEM电解槽单池制氢系统进行测试的功能(桌面式测试台)。

       电解槽测试系统产品已有完整谱系,包括单池、多通道单池、短堆以及兆瓦级等,产品应用于多家企业和高校,如上海电气、华电重工、阳光氢能、亿华通、东岳集团、中国科学技术大学和天津大学等。