本發(fā)明涉及電解水制氫，具體涉及一種電解水用電解槽電極評(píng)價(jià)方法及評(píng)價(jià)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、氫能因其具有環(huán)境友好性、高能量密度、零碳排放和可循環(huán)利用的特點(diǎn)，被認(rèn)為是一種非常有潛力的清潔能源。目前，采用電解水制氫是一種較為方便的制取氫氣的方法，其中，電解水裝置主要分為三種，包括堿性電解水(awe)裝置、質(zhì)子交換膜電解水(pem)裝置以及陰離子交換膜電解水（aem）裝置。在電解水過(guò)程中，水分子中的氫和氧分別在陽(yáng)極的電解槽電極和陰極電解槽電極上釋放，形成氫氣和氧氣。其中，電解槽電極上負(fù)載有不同的催化劑，以加快水的電解，但在電解過(guò)程中，電解槽電極的不同性能對(duì)電解水的影響較大，往往給電解槽電極的設(shè)計(jì)階段以及電解過(guò)程帶來(lái)很大的難度。因此，行業(yè)急需一種非?？陀^(guān)且便捷有效的方法，快速地對(duì)電解槽電極進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)和優(yōu)選。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提出了一種電解水用電解槽電極評(píng)價(jià)方法及評(píng)價(jià)系統(tǒng)，能夠直觀(guān)獲得電解槽電極的評(píng)價(jià)結(jié)果，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果可以?xún)?yōu)選出性能優(yōu)異的電解槽電極，為電解槽電極的改進(jìn)或電解水過(guò)程中的電解槽電極的選擇提供可靠性參考。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種電解水用電解槽電極評(píng)價(jià)方法，包括：

3、提供多個(gè)電解槽電極；

4、將所述電解槽電極安裝在測(cè)試單元中；

5、獲取各所述電解槽電極于不同試驗(yàn)條件下的多個(gè)性能數(shù)據(jù)；

6、對(duì)各所述性能數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，獲得多個(gè)性能指標(biāo)數(shù)據(jù)；以及

7、基于多個(gè)所述性能指標(biāo)數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)所述電解槽電極的綜合性能。

8、在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述電解槽電極包括有效測(cè)試區(qū)域和固定區(qū)域，所述有效測(cè)試區(qū)域和所述固定區(qū)域?yàn)榫匦?，且所述有效測(cè)試區(qū)域和所述固定區(qū)域的中軸線(xiàn)重合。

9、在本發(fā)明一實(shí)施例中，獲得的所述性能指標(biāo)數(shù)據(jù)包括電解槽電極的極化性能、穩(wěn)定性、離子腐蝕性能、抗離子沉淀干擾性能、抗波動(dòng)性能以及法拉第效率性能。

10、在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述電解槽電極的極化性能通過(guò)測(cè)試電解槽電極的陽(yáng)極極化曲線(xiàn)或陰極極化曲線(xiàn)獲得性能數(shù)據(jù)，通過(guò)測(cè)試不同電流密度下的過(guò)電勢(shì)，獲得所述電解槽電極的極化性能。

11、在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述過(guò)電勢(shì)通過(guò)以下公式計(jì)算：

12、ηi,ca=ei,hg/hgo,her+0.924v；

13、ηi,an=ei,hg/hgo,oer-303v；

14、其中，ηi,ca為陰極在i?ma/cm2電流密度下，陰極過(guò)電勢(shì)，ηi,an為陽(yáng)極在i?ma/cm2電流密度下，陽(yáng)極過(guò)電勢(shì)，ei,hg/hgo,her為陰極在i?ma/cm2電流密度下，電化學(xué)工作站相較hg/hgo參比電極對(duì)工作電極施加的電位值，ei,hg/hgo,oer為陽(yáng)極在i?ma/cm2電流密度下，電化學(xué)工作站相較hg/hgo參比電極對(duì)工作電極施加的電位值。

15、在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述電解槽電極的穩(wěn)定性通過(guò)測(cè)試電解槽電極的陽(yáng)極極化曲線(xiàn)或陰極極化曲線(xiàn)獲得性能數(shù)據(jù)，獲得過(guò)電勢(shì)時(shí)間變化的曲線(xiàn)圖，并計(jì)算樣品的衰減速率，獲得穩(wěn)定性指標(biāo)數(shù)據(jù)，所述衰減速率為平均每小時(shí)電壓增加值除以初始過(guò)電勢(shì)。

16、在本發(fā)明一實(shí)施例中，在獲得所述離子腐蝕性能或所述抗離子沉淀干擾性能時(shí)，設(shè)置對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組，獲得所述對(duì)照組和所述實(shí)驗(yàn)組在預(yù)設(shè)電流密度下的電壓隨時(shí)間變化曲線(xiàn)；在獲得所述離子腐蝕性能時(shí)，離子設(shè)置梯度濃度；在獲得所述抗離子沉淀干擾性能時(shí)，離子設(shè)置飽和濃度。

17、在本發(fā)明一實(shí)施例中，在獲得法拉第效率時(shí)，理論產(chǎn)氫摩爾量n理論計(jì)算公式如下：

18、n理論=it/nf；

19、其中，n理論為理論的氫氣產(chǎn)量，i為通過(guò)電解池的直流工作電流，t為時(shí)間，n為反應(yīng)參與的電子數(shù)，取2，f為法拉第常數(shù)；實(shí)際產(chǎn)氫摩爾量n實(shí)際通過(guò)排水法記錄氫氣，電極的法拉第效率 η=n實(shí)際/n理論。

20、在本發(fā)明一實(shí)施例中，在獲得所述抗波動(dòng)性能時(shí)，通過(guò)對(duì)所述電解槽電極進(jìn)行循環(huán)變電流密度進(jìn)行測(cè)試，獲得電壓衰減斜率評(píng)價(jià)所述電解槽電極。

21、本發(fā)明還提供一種電解水用電解槽電極評(píng)價(jià)系統(tǒng)，至少包括：

22、測(cè)試單元，用于測(cè)試電解槽電極的性能；

23、性能數(shù)據(jù)獲取單元，與所述測(cè)試單元電連接，用于獲得不同測(cè)試試驗(yàn)條件下電解槽電極的性能數(shù)據(jù)；

24、數(shù)據(jù)處理單元，與所述性能數(shù)據(jù)獲取單元電連接，用于將所述性能數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得性能指標(biāo)數(shù)據(jù)；以及

25、評(píng)價(jià)單元，與所述數(shù)據(jù)處理單元電連接，用于將所述性能指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

26、綜上所述，本發(fā)明提出一種電解水用電解槽電極評(píng)價(jià)方法及評(píng)價(jià)系統(tǒng)，通過(guò)獲得電解槽電極的多個(gè)性能指標(biāo)數(shù)據(jù)，對(duì)每個(gè)能指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，并綜合對(duì)各性能指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，然后根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)多個(gè)電解槽電極進(jìn)行使用推薦等級(jí)劃分，可以直觀(guān)獲得多個(gè)電解槽電極的評(píng)價(jià)結(jié)果，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果可以?xún)?yōu)選出性能優(yōu)異的電解槽電極，為電解槽電極的改進(jìn)或電解水過(guò)程中的電解槽電極的選擇提供可靠性參考。并且可同時(shí)對(duì)電解槽電極進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，并給出統(tǒng)一的優(yōu)選建議，提高了評(píng)價(jià)過(guò)程的效率和評(píng)價(jià)結(jié)論的可用性。通過(guò)評(píng)價(jià)單元對(duì)各性能指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，并綜合對(duì)個(gè)性能的評(píng)價(jià)結(jié)果，進(jìn)行等級(jí)劃分，可以全面且準(zhǔn)確地對(duì)不同電解槽電極進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)和優(yōu)選。

技術(shù)特征：

1.一種電解水用電解槽電極評(píng)價(jià)方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解水用電解槽電極評(píng)價(jià)方法，其特征在于，所述電解槽電極包括有效測(cè)試區(qū)域和固定區(qū)域，所述有效測(cè)試區(qū)域和所述固定區(qū)域?yàn)榫匦危宜鲇行y(cè)試區(qū)域和所述固定區(qū)域的中軸線(xiàn)重合。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解水用電解槽電極評(píng)價(jià)方法，其特征在于，獲得的所述性能指標(biāo)數(shù)據(jù)包括電解槽電極的極化性能、穩(wěn)定性、離子腐蝕性能、抗離子沉淀干擾性能、抗波動(dòng)性能以及法拉第效率性能。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電解水用電解槽電極評(píng)價(jià)方法，其特征在于，所述電解槽電極的極化性能通過(guò)測(cè)試電解槽電極的陽(yáng)極極化曲線(xiàn)或陰極極化曲線(xiàn)獲得性能數(shù)據(jù)，通過(guò)測(cè)試不同電流密度下的過(guò)電勢(shì)，獲得所述電解槽電極的極化性能。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電解水用電解槽電極評(píng)價(jià)方法，其特征在于，所述過(guò)電勢(shì)通過(guò)以下公式計(jì)算：

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電解水用電解槽電極評(píng)價(jià)方法，其特征在于，所述電解槽電極的穩(wěn)定性通過(guò)測(cè)試電解槽電極的陽(yáng)極極化曲線(xiàn)或陰極極化曲線(xiàn)獲得性能數(shù)據(jù)，獲得過(guò)電勢(shì)時(shí)間變化的曲線(xiàn)圖，并計(jì)算樣品的衰減速率，獲得穩(wěn)定性指標(biāo)數(shù)據(jù)，所述衰減速率為平均每小時(shí)電壓增加值除以初始過(guò)電勢(shì)。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電解水用電解槽電極評(píng)價(jià)方法，其特征在于，在獲得所述離子腐蝕性能或所述抗離子沉淀干擾性能時(shí)，設(shè)置對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組，獲得所述對(duì)照組和所述實(shí)驗(yàn)組在預(yù)設(shè)電流密度下的電壓隨時(shí)間變化曲線(xiàn)；在獲得所述離子腐蝕性能時(shí)，離子設(shè)置梯度濃度；在獲得所述抗離子沉淀干擾性能時(shí)，離子設(shè)置飽和濃度。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電解水用電解槽電極評(píng)價(jià)方法，其特征在于，在獲得法拉第效率時(shí)，理論產(chǎn)氫摩爾量n理論計(jì)算公式如下：

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電解水用電解槽電極評(píng)價(jià)方法，其特征在于，在獲得所述抗波動(dòng)性能時(shí)，通過(guò)對(duì)所述電解槽電極進(jìn)行循環(huán)變電流密度進(jìn)行測(cè)試，獲得電壓衰減斜率評(píng)價(jià)所述電解槽電極。

10.一種電解水用電解槽電極評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其特征在于，至少包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出了一種電解水用電解槽電極評(píng)價(jià)方法及評(píng)價(jià)系統(tǒng)，所述評(píng)價(jià)方法包括：提供多個(gè)電解槽電極；將所述電解槽電極安裝在測(cè)試單元中；獲取各所述電解槽電極于不同試驗(yàn)條件下的多個(gè)性能數(shù)據(jù)；對(duì)各所述性能數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，獲得多個(gè)性能指標(biāo)數(shù)據(jù)；以及基于多個(gè)所述性能指標(biāo)數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)所述電解槽電極的綜合性能。通過(guò)本發(fā)明提出的電解水用電解槽電極評(píng)價(jià)方法及評(píng)價(jià)系統(tǒng)，能夠直觀(guān)獲得電解槽電極的評(píng)價(jià)結(jié)果，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果可以?xún)?yōu)選出性能優(yōu)異的電解槽電極，為電解槽電極的改進(jìn)或電解水過(guò)程中的電解槽電極的選擇提供可靠性參考。

技術(shù)研發(fā)人員：萬(wàn)松,周振聲,請(qǐng)求不公布姓名
受保護(hù)的技術(shù)使用者：成都莒納新材料科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21