路径: 主页 > GB/T > 第537页 > GB/T 37562-2019 | 标准编号 | GB/T 37562-2019 (GB/T37562-2019) | | 中文名称 | 压力型水电解制氢系统技术条件 | | 英文名称 | Technical conditions of pressurized water electrolysis system for hydrogen production | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | F19 | | 国际标准分类 | 27.180 | | 字数估计 | 22,263 | | 发布日期 | 2019-06-04 | | 实施日期 | 2020-01-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 37562-2019: 压力型水电解制氢系统技术条件
GB/T 37562-2019 英文名称: Technical conditions of pressurized water electrolysis system for hydrogen production
1 范围
本标准规定了压力型碱性水电解制氢系统和质子交换膜(PEM)水电解制氢系统的术语和定义、分类与命名、技术要求、试验与检测、标志、包装。
本标准适用于工作压力大于或等于0.3MPa且小于或等于5.0MPa的压力型碱性水电解和压力
型PEM水电解制氢系统。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 150(所有部分) 压力容器
GB/T 151 热交换器
GB/T 629 化学试剂 氢氧化钠
GB/T 1972 碟形弹簧
GB/T 2306 化学试剂 氢氧化钾
GB/T 2829 周期检验计数抽样程序及表(适用于对过程稳定性的检验)
GB/T 3634.2 氢气 第2部分:纯氢、高纯氢和超纯氢
GB 3836.1 爆炸性环境 第1部分:设备 通用要求
GB 3836.14 爆炸性环境 第14部分:场所分类 爆炸性气体环境
GB/T 3863 工业氧
GB 4793.1 测量、控制和实验室用电气设备的安全要求 第1部分:通用要求
GB 5226.1 机械电气安全 机械电气设备 第1部分:通用技术条件
GB/T 5831 气体中微量氧的测定 比色法
GB/T 5832.1 气体分析 微量水分的测定 第1部分:电解法
GB/T 5832.2 气体分析 微量水分的测定 第2部分:露点法
GB/T 6285 气体中微量氧的测定 电化学法
GB/T 8984 气体中一氧化碳、二氧化碳和碳氢化合物的测定 气相色谱法
GB/T 12241 安全阀 一般要求
GB 12358 作业场所环境气体检测报警仪 通用技术要求
GB/T 13306 标牌
GB/T 13384 机电产品包装通用技术条件
GB 16808 可燃气体报警控制器
GB/T 16895.23 低压电气装置 第6部分:检验
GB/T 19142 出口商品包装 通则
GB/T 19774 水电解制氢系统技术要求
GB/T 24499 氢气、氢能与氢能系统术语
GB/T 28060 进出境货物木质包装材料检疫管理准则
GB/T 34542.1 氢气储存输送系统 第1部分:通用要求
GB/T 37563 压力型水电解制氢系统安全要求
GB 50030 氧气站设计规范
GB 50058 爆炸危险环境电力装置设计规范
GB 50177 氢气站设计规范
HG20202 脱脂工程施工及验收规范
JB/T 4711 压力容器涂敷与运输包装
TSG21 固定式压力容器安全技术监察规程
3 术语和定义
GB/T 19774、GB/T 24499界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
压力
垂直作用在容器单位表面积上的力。在本标准中,除注明者外,压力均指表压力。
3.2
压力型水电解制氢系统
由具有规定压力的水电解槽及其附属设备、管道及其附件、箱体等共同构成的水电解制氢系统。
3.3
碱性水电解制氢系统
由碱性水电解槽及其附属设备、管道及其附件、箱体等共同构成的水电解制氢系统。
3.4
PEM水电解制氢系统
由PEM水电解槽及其附属设备、管道及其附件、箱体等共同构成的水电解制氢系统。
3.5
箱体
在制氢系统中,起到对电气系统与工艺系统进行分隔、保护和支撑的设备柜。
3.6
吹扫
使用氮气或无油干燥空气,将设备加工过程中系统内部产生的粉尘、颗粒及易燃液体吹除清理。
3.7
置换 replacement使用除CO2 以外的,如N2 或其他惰性气体将制氢系统内所有设备和管线中的空气、易燃易爆和有毒有害气体吹除,并使用这种气体对所有设备和管线填充并密封。
3.8
标准状况
气体在温度为0℃,压力为101.325kPa条件下的状态。
4 分类与命名
4.1 压力型碱性水电解制氢系统
压力型碱性水电解制氢系统的产品命名应由大写的汉语拼音字母和阿拉伯数字组成。产品纯度可按照GB/T 19774中有关要求执行。
4.2 压力型PEM水电解制氢系统
压力型PEM水电解制氢系统的产品命名应由大写的汉语拼音字母和阿拉伯数字组成。产品纯度
可按照GB/T 19774中有关要求执行。
5 技术要求
5.1 压力型水电解制氢系统
5.1.1 通用要求
碱性水电解制氢系统、PEM水电解制氢系统的典型系统框图参见附录A。
5.1.2 工作条件
5.1.2.1 制氢系统工作环境应清洁、通风良好,工作环境温度宜为5℃~45℃。
5.1.2.2 制氢系统所处的场所属于有爆炸危险环境,其爆炸危险区域等级范围划分应符合GB 50177、GB 50058的要求,电气设施的设防等级应为1区。
5.1.2.3 碱性水电解制氢系统电解槽的工作温度宜为80℃±5℃,PEM 水电解制氢系统的工作温度
宜为60℃±5℃。
5.1.2.4 对于压力型水电解制氢系统,当用户要求压力较高时,应尽量提高工作压力,以减少压缩能耗。
5.1.2.5 碱性水电解制氢系统的原料水品质应符合表1的规定。
5.1.2.6 碱性水电解制氢系统采用的氢氧化钾或氢氧化钠应符合GB/T 2306、GB/T 629的规定。
5.1.2.7 碱性水电解制氢系统运行中,电解液质量要求应符合表2的规定。
5.1.2.8 PEM水电解槽要求原料水至少应符合表3的规定。
可溶性硅(以SiO2 计) mg/L ≤0.02
5.1.2.9 冷却水的水压宜为0.15MPa~0.35MPa。循环冷却水的水质应符合表4的要求。
5.2 单体设备
5.2.1 通用要求
5.2.1.1 水电解制氢系统的单体设备应根据类型、规模、功能要求等确定。
5.2.1.2 水电解制氢系统单体设备的结构、工作参数应满足或优于水电解制氢系统的功能要求。
5.2.1.3 单体设备内部或连接部位的内表面、零部件、密封件的材料,在电化学反应或与氢气/氧气接触的过程中应具有下列特性:
a) 在规定的工作条件下具有良好的化学稳定性,在运行中不会发生各种形式的催化反应、电化学
反应或其他形式的化学反应引起的寄生性副反应,以避免这些反应形成对氢气/氧气的污染。
b) 应符合各项机械性能要求,并在工作条件下保持稳定的力学性能。
c) 所选用材料的化学成分、金相组织,不应发生或避免发生氢脆。
d) 所选用材料的化学成分、金相组织,在运行中不发生应力腐蚀、裂纹或氧腐蚀。
5.2.1.4 任何条件下与氧气接触材料的自燃温度应比可承受的最高操作温度高50℃。
5.2.2 水电解槽
5.2.2.1 水电解槽是水电解制氢系统的主体设备,它的性能参数将决定水电解制氢的技术性能。
水电解槽的性能参数、结构设计应以降低单位氢气的电能消耗、减少制造成本、延长使用寿命为基本要求。应合理选择水电解槽的结构形式、电解小室及隔膜的构造、涂层和材质。
5.2.2.2 水电解槽的氢气生产能力、纯度和杂质含量应按制造厂家的企业标准和用户的要求协商确定。
5.2.2.3 水电解槽电解小室的电极材质、涂层或催化剂等应根据电解槽类型/工作参数等因素确定。
如果使用复极式结构,要求电极有良好的体积导电率。同时隔膜应能够阻断正负极室之间的气体
交换,以保证氢气与氧气的纯度。
PEM水电解槽中“电解小室”的极板基材宜采用钛板。负极侧可采用金属铂作为催化剂,正极侧可采用钌铱合金或他们的氧化物或混合物作为催化剂。
5.2.2.4 PEM水电解槽以质子交换膜作为电解质,质子交换膜应具有足够化学稳定性以及质子交换能力,并保证足够的机械强度和热稳定性,一般要求膜材料致密不透气,厚度为150μm~250μm。
5.2.2.5 密封垫片的选择应确保水电解槽在工作状态不渗漏,并能承受槽体开、停车时的工作状态
变化。
5.2.2.6 碟形弹簧的制造要求应符合GB/T 1972的规定。
5.2.2.7 焊缝不得有气孔、夹渣和裂纹等缺陷。
5.2.2.8 水电解槽的电镀零部件的质量、检查应符合下列要求:
a) 镀件的镀层表面不得鼓泡、起皮、局部无镀层和划伤等严重缺陷。镀层表面质量应进行100%检验。
b) 镀件的镀层厚度、结合强度及孔隙率的检验抽样和抽样方法按照GB/T 2829的规定。镀件可
以采用相同工艺同时电镀的试件进行试验。
5.2.3 压力容器
5.2.3.1 压力容器的材料、设计、制造、检验和验收应符合TSG21、GB/T 150的规定。
5.2.3.2 各类压力容器的材质选择,应充分考虑该容器氢侧和氧侧不同的使用要求和运行状态。
5.2.4 箱体
5.2.4.1 箱体内电气隔间应始终相对大气保持不小于5Pa的正压,并应根据箱体内部正压值、箱体的体积等确定排气量。
5.2.4.2 电气隔间与制氢隔间之间应采用无孔、洞的隔板分隔,当必须要穿孔时应在箱体底部开孔。
5.2.4.3 箱体应根据规模、功能要求确定,并应符合下列要求:
a) 箱体应有足够的强度、刚度和耐久性,以保障全部设备和管路的安全。箱体同时要承担制氢系
统在搬运、安装和操作过程中的受力和震动。
b) 箱体应采用抗腐蚀材料制造,如不锈钢板或镀镍钢板,其厚度应不小于0.6mm。
c) 箱体的绝缘材料应通过机械或其他适当的方法进行固定,并应防止任何形式的移动和毁坏。
d) 箱体的内表面应平整,无氢气聚集空间,并在顶部设置排气口。如果有多处氢气聚集的空间,
则应设置多处排气口,或在相关“空间内”设置通气孔洞。
e) 箱体内应在方便检查和维修的位置设置检查口和维修口,检查口应设有视窗或盖板。
f) 箱体内应设置固定式氢气检测报警仪,其技术性能应符合GB 12358和GB 16808的规定。氢
气检测报警仪监测空气中的氢气浓度,当达到0.4%(体积分数)时,应报警并开启事故风机。
5.2.4.4 箱体应设有将水电解生成的氧气/氢气排放到室外指定区域的管路及其附件。对小型设备也可选择将气体排放到室内,但此时应在室内装设富氧监测系统或氢气报警系统。
5.2.5 氢气罐
5.2.5.1 制氢系统应根据氢气使用特点和用户对氢气的要求设置相应的氢气罐。
5.2.5.2 氢气罐的储存容量应根据氢气产量、用氢特点、氢气压力等参数确定。
5.2.6 氧气罐
5.2.6.1 制氢系统应根据用户对氧气的要求进行处置,可回收利用或直接排入大气,当回收利用时,应符合GB 50177的有关规定,应对回收利用的氧气按要求设置相应的氧气罐。
5.2.6.2 氧气罐的储存容量应根据用氧特点、氧气产量、氧气压力等参数确定。
5.2.6.3 氧气罐及其连接管道和附件均应按HG20202严格进行脱脂处理。
5.2.7 氢气纯化单元
5.2.7.1 氢气纯化器主要用于去除氢气中的氧气和水分等杂质。可采用催化法去除氧气杂质、采用吸附法去除氢气中的水分。
5.2.7.2 氢气纯化器中各类压力容器的设计、制造检验和验收均应符合TSG21、GB/T 150、GB/T 151中的规定。
5.2.7.3 宜采用自动控制装置对氢气纯化过程和温度等进行控制。
5......
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