国家标准 GB/T29411一2012 水电解氢氧发生器技术要求 Technmicalspeeificationofhydrgen-oygengeneratorwithwaterelectrolyte 2012-12-31发布 2013-10-01实施国家质量监督检验检疫总局发布国家标准化管理委员会国家标准
GB/T29411一2012 目次前言范围规范性引用文件术语和定义分类与命名技术要求试验检测安全技术标牌和标志包装和运输附录A(规范性附录)容积法测试气体产量
GB/T29411一2012 前言本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草本标准由全国氢能标准化技术委员会(SAC/Tc309)提出并归口本标准主要起草单位:标准化研究院、娄底德胜能源设备发展有限公司、中冶建筑研究总院有限公司、宁波和利氢能源科技有限公司本标准主要起草人:唐勇、王庆、艾朝阳、刘景凤、梁宝明、聂祯华、杨涛、李小艺、李燕
GB/T29411一2012 水电解氢氧发生器技术要求范围本标准规定了水电解氢氧发生器的分类与命名、技术要求、试验检测,安全技术、标牌和标志、包装和运输本标准适用于氢氧混合气产气量在0.1m/Ah一30m/h的氧氧发生器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 GB150.！压力容器第4部分;制造、检验和验收周期检验计数抽样程序及表(适用于对过段稳定性的检验》 GB/T2829 爆炸性气体环境用电气设备第厅部分正压外壳型"p" GB3836.5 GB/T3985石棉橡胶板不锈钢热轧钢板和钢带 GB/T4237 GB/T4830 工业自动化仪表气源压力范围和质量 GB4962氢气使用安全技术规程 GB/T8175设备及管道绝热设计导则 GB9448焊接与切割安全 GB/T1l352 -般工程用铸造碳钢件 GB/T12332 金属覆盖层工程用镍电镀层 GB/T13306标牌爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 GB50058 复气站设计规范 GB50177 GB50316工业金属管道设计规范术语和定义下列术语和定义适用于本文件 3.1 mixed 氢氧混合气hydrgen-osygen 1gaS 通过水电解氢氧发生器制取的比例为2:l的氢气、氧气的混合气体氢氧发生器hydrogen-osygegenerator 将水电解制取氢氧混合气的装置,由水电解槽、电源、水气分离装置、阻火器等构成水电解槽 watereleetrolyzer 由电极、隔圈、槽体构成的产生氢氧混合气的装置电解槽是氢氧发生器的主体设备,它的性能参
GB/T29411一2012 数将决定水电解制取氢氧混合气的技术性能 3.4 阻火器firearrester 用于防止外部火焰窜人氢氧发生器的设备、管道或阻止火焰在设备、管道间蔓延的装置分类与命名 4.1产品分类水电解氢氧发生器按水电解槽散热方式分为强制风冷型和循环水冷型;按电解电源类型分为高频逆变开关电源型和可控硅模块电源型 4.2产品命名水电解氢氧发生器产品的命名由大写的汉语拼音字母及阿拉伯数字组成,编制方法应符合图1的规定 DQY -电源类型,高频逆变开关为KG,可控硅为MK -水电解槽类型,风冷为A,水冷为w -标准状态的额定氢氧混合气的产气量,单位为m'/" 厂家自定义代号水电解氢氧发生器的代号,取电解,氧,氧的汉语拼音字头图1水电解氢氧发生器产品的命名方法技术要求 5.1通用要求水电解氢氧发生器应符合本标谁的要求,并应按照经规定程序批准的图样及技术文件制造 5.1.1 5.1.2水电解氢氧发生器的基本参数应符合表1的规定表1水电解氢氧发生器的基本参数基本规格/nm/h) 参数名称 20 25 12 15 30 额定产气量/m'/h 1.0 2.0 3,0 5.0 7.0 9.0 12.0 15,0 20.0 25,0 30.0 工作压力/NMP 0.2 二85 电解槽最高工作温度！ C 二3,5 单位产气量能耗/(kw/ /m” 连续工作时间/h >24 电解槽电流稳定性在冷、热状态下的电流波动<3% 注1;连续工作时间是指水电解氢氧发生器在额定产气量连续产气,达到电解槽最高工作温度的极限工作时间注2:标准状态指气体在温度为0C,压力为0.101325MPa条件下的状态
GB/T29411一2012 5.1.3水电解氢氧发生器的使用条件如下环境空气温度为0C十40,最大相对湿度为90% a b使用场所应无严重影响发生器使用的气体燕气、化学沉积、尘垢、霉菌及其他爆炸性、腐蚀性介质,并无剧烈振动和颠簸,并应符合GB4962和GB9448的有关规定; 供电输人电压值应由用户确定,电压等级宜为交流220V,交流380V;电压波动应小于士10%; d) 冷却水的水压宜为0.2MPa一0.4MPa; 仪表或气动用压缩空气的气源压力应按相关要求确定,其质量应符合GB/T4830的规定 5.1.4制造产品所用的主要材料和元器件应具有质量合格证明书,并经核实后方可使用 5.1.5产品中接触腐蚀介质的零部件所用的材料和元器件应能抗腐蚀或采取防腐措施 5.1.6电器元件的温升应满足连续工作的要求 5.1.7水电解氢氧发生器在带电解液的情况下,电解槽与机架之间电解槽对地以及储气罐,滤水器、冷凝器、储液罐与机架之间的绝缘电阻不应低于5MQ,整流器及控制回路与机架之间的绝缘电阻不应低于200MQ. 5.1.8水电解氢氧发生器的实际产气量与额定产气量的偏差不得大于5% 实际单位能耗与规定值的偏差不得超过5% 5.1.9水电解氢氧发生器的显示仪表精度应不低于2.5级 5.1.10验收规则如下: a)根据制造厂与用户协议,验收时可对各项数据和性能进行检查或抽查,并可选用下列方式进行验收 1 制造厂向用户提供水电解氢氧发生器试验报告的副本在制造厂内验收,由用户现场监督 2) 3)在用户指定的安装地点进行验收试验或验收的水电解氢氧发生器有一项指标不合格时,可另抽加倍数量的产品复试不合格项 b 目复试合格,则认为该批产品符合标准在用户按照制造厂使用说明书的要求,正确地使用与存放水电解氢氧发生器的情况下,制造厂 5.1.11 应保证产品在交货一年内能良好运行在此规定时间内,产品因质量问题而引起损坏或不能正常工作时,制造厂应无偿为用户修复和更换零部件或整机 5.2水质要求水电解氢氧发生器用原料水的水质应符合表2的规定表2原料水水质要求单位名称指标电阻率 Qcmm >1.0×X10 铁离子含量 1.0 mg/L <2.0 氧离子含量 mg/I 悬浮物 mg/L <1.0 5.3防护罩/外壳 5.3.1防护罩或外壳应采用不燃材料;最小厚度应大于0.6n -般采用不锈钢板或碳钢板等对 mm，
GB/T29411一2012 面积较大的防护罩,按强度或刚性要求,应采取加强措施或双层结构 5.3.2防护罩或外壳需设保温层时,应按GB/T8175的设计,其保温材料应采用不燃材料,并设置避免材料飞扬,散落的措施 5.3.3防护罩或外壳的内表面应平整、无氢氧混合气积聚空间,并在顶部最高处设排气口若有2处或2处以上顶部有最高处时,则应在每个最高处均设排气口 5.3.4为避免防护罩或外壳内氢氧混合气的积聚,宜在顶部或侧面上部设通风机,有条件时,可接人压缩空气或氮气应在防护罩或外壳方便检查、维修的位置设检查口,维修口,其数量和尺寸应按检查、,维修对象或功能确定,检查口、维修口应设有视窗或盖板水电解槽 5. .4 5. 4.1水电解槽的性能参数、结构应以降低单位产气电能消耗、减少制造成本,延长使用寿命为基本要应合理选择水电解糟的结构型式.电解小室及其电极.隔膜的构造、涂层和材质求 5.4.2水电解槽制取的氢氧混合气比例应为2:1,生产能力应符合表1的规定 5. 4 3 密封垫片的选择应确保水电解槽在工作状态不渗漏,不腐蚀,并能承受槽体开,停车时的工作状态变化,其质量应符合GB/T3985或具体水电解槽槽体设计所选材质的相关标准 5.4.4电解槽上铸钢件应符合GB/T11352的规定 S .4.5水电解槽的电镀零部件的质量应符合下列要求: 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; 镀件的镀层厚度、结合强度及孔隙率的质量符合GB/T12332的规定; 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GB/T2829的规定镀件可以采用相同工艺同时电镀的试件进行试验电解液的配制,充装和使用应方便,安全、可靠,防止跑冒滴漏 5.4.6 5.4.7水电解槽的工作温度限值应符合表1的规定,并应设有自动保护装置 4. 55 电极端板、电极板的制造材料在额定工作状态下累计运行时间应超过36个月 8 5.5水气分离装置和气体冷却装置 5.5.1水气分离装置用于气液分离,气体冷却装置用于氢氧混合气的冷却和减少气体含水量,其制造检验和验收应符合GB150.4的规定 5.5.2水气分离装置和气体冷却装置的材质宜采用不锈钢板.并应符合GB/T4237的规定 5.5.3容器的布置应根据水电解制取氢氧系统的总体设计,并尽力做到顺应制气流程,连接管路短,方便操作和维修 5.5.4气水分离装置或气体冷却装置配置的储气容积,当氢氧发生器额定产气量<3nm/h时,不应大于5L;当3m`'/h<额定产气量<9m'/h时,不应大于8L;当9m'/h<额定产气量<30m'/h时,不应大于15L 5.5.5气体冷却装置应装有回流管路,冷凝后的液体应自动回流 5.6阻火器 5.6.1水电解氢氧发生器的氢氧混合气出气管道及用气设备前管道,应装设阻火器,防止回火导致设备损坏及保护连接管道 5.6.2阻火器应安装在靠近氢氧混合气出气口处,宜采用外置或外挂形式安装 5.6.3阻火器材质应选用耐压、耐腐蚀材料,其承压能力应为工作压力的2倍以上
GB/T29411一2012 5.6.4阻火器可采用干式阻火器或湿式阻火器,并应经阻火性能检测合格 5.6.5阻火器在连续回火(10次以上)的情况下,应能有效阻止火焰返回水电解氢氧发生器阻火后发生器及阻火器应无损坏或失效现象 5.6.6阻火器阻火时噪声不应超过60dB. 氢氧混合气阀门压力调节器/阀用于水电解氢氧发生器排出的氢氧混合气体的压力调节,可采用稳压型和稳流型 5.7.2根据氢氧发生器的制气过程的氢氧混合气流切断、分析测试的要求应在相应的位置设置关闭阀/切断阀压力调节阀,关闭阀/切断阀的工作压力、温度参数.应按其在系统中的所在位置确定,阀门的选择应充分考虑氢氧混合气的特性关闭阀/切断阀可采用手动或电动,当采用电动阀时应按GB50058的规定选用相应防爆等级的阀门 5.7.5压力调节阀、关闭阀/切断阀应耐压、耐腐蚀、气密性好,宜采用不锈钢材质,并应符合GB50177 的有关规定 5.8管路及附件 5.8.1管路的材质应采用耐温、,耐压,耐腐蚀的材料,宜采用直径小于20mm的不锈钢管 5.8.2管路及附件的设置应顺应氢氧混合气生产工艺流程的要求,且应方便运行操作、安装和维修氢氧混合气输送管道的长度不应超过100m 5.8.3对于有热胀冷缩的管段,应结合柔性计算和热补偿要求进行合理设置 5.8.4管道及附件的布置应整齐有序,减少不必要的交叉,适当注意美观 5.8.5管道支架的设置、计算,应符合GB50316的有关规定支架应避免焊接在单体设备上 5 .8.6冷却水管路应根据其工作温度确定是否采取保温措施当需要进行保温时,其保温材料应为不燃材料冷却水管路,设有断水保护装置,并设置报警和停机装置 5.9电气设备及配线 5.9.1直流电源的配置有如下要求 a)每台水电解槽应单独配置直流电源,采用高频开关电源或可控硅模块电源; 直流电源应设有调压功能及自动稳流功能 b 水电解槽用整流器的额定直流电压应大于水电解槽工作电压,调压范围宜为0.6~1.05倍水 c 电解槽额定电压;额定直流电流不应小于水电解槽工作电流,宜为水电解槽额定电流的1.1倍; dD 氢氧混合气生产环境的电气设施的设防,应符合GB50177的有关规定有爆炸危险环境中的电器设备及配线应按GB50058,GB3836.5的有关规定进行选用和配置 55 9. 2 水电解氢氧发生器的防护罩/壳内电气区域应为正压环境,若采用强制通风时,通风机及其电动机均应为防爆型,并符合GB50058和GB3836.5的有关规定 55 9.3电气接地有如下要求水电解槽应按结构特点进行电气接地,对两端分别接人支流电源正负极的水电解槽,其对地电阻应大于1.0MQ. b氢氧混合气设备、管道的法兰、阀门连接处应采用金属(铜质)连接线跨接防爆电器、配线接地电阻应小于0.1Q c
GB/T29411一2012 试验检测仪表精度仪表精度应如表3所示表3仪表精度电压表、电流表、气压表和功率表 0.5级温度计士0.5C 兆欧表 500V、1.0级流量计 2.5级试验 6.2.1试验前准备 6.2.1.1检查各单体设备、附件、阀门等的试验记录或合格证书、压力容器产品检验证等,文件资料齐全,并逐一核对无误后,才能进行试验 6.2.1.2外观检查:目测检查发生器的各单体设备、管路附件连接以及防护罩/外壳的显示仪表、指示灯,开关、接线端子或引线应无破损,标志牌应当清晰完整 6.2.2试验方法氢氧发生器制造后经外观检查,应以水压或气压进行耐压试验,试验压力为设计 6.2.2.1 耐压试验压力的1.05倍,但不得低于0.22MPa 试验时应缓慢升压,达到试验压力后保压10min,然后降至设计压力,检查焊缝,连接部位的泄漏状况,以不漏为合格若以气压进行耐压试验时,应在现场设有相应的防护措施,确保人员、设备安全气密性试验氢氧发生器耐压试验合格后,应以空气或氮气进行气密性试验,试验压力为设 6.2.2.2气计压力试验时应缓慢升压,达到试验压力后保压30min,检查焊缝、连接部位,以不漏气为合格 6.2.2. 3 泄漏量试验在气密性试验合格后,应以空气或氮气进行泄漏量试验,试验压力为设计压力试验时间为24h 试验过程应认真进行温度,压力记录,以平均每小时泄漏率不超过0.5%为合格均每小时泄漏率A按式(1)计算工 e A=- T ！式中 -平均每小时泄漏率,用(%/h)表示 A -试验时间,单位为小时(h) 试验开始,结束时的绝对压力,单位为兆帕(MPa). p1声. T.T -试验开始、结束时的气体绝对温度,单位为开尔文(K) 6.2.2.4防护罩/外壳的通风试验开启通风机检查小时通风换气次数对于接人压力气体的防护翠外走应以1.0的气压进行检在,不泄而为合格 6.3检测 6.3.1检测前的准备 6.3.1.1对氢氧发生器的氢氧混合气管路,宜采用氮气进行吹扫置换
GB/I29411一2012 6.3.1.2原料水、电解液、电源和自控系统均应符合设计要求,达到开机所应具备的条件 6.3.1.3检测现场的生产环境符合设计要求,各种生产辅助系统均应达到开机所应具备的条件 6.3.1.4开机后,逐渐增加负荷直至工作压力、工作温度、氢氧混合气产量达到设计工况,并稳定运行后,开始进行检测,记录 6.3.2检测 6.3.2.1阻火性能检测在距氢氧发生器氢氧混合气输出口阻火器10m外用明火点火,人为造成回火现象;,连续10次;.均应有效阻火 6.3.2.2热保护性能检测氢氧发生器开机后将冷却系统关闭,试验水电解槽温度达到表1规定的工作温度上限时,应自动停机试验应重复5次以上绝缘电阻检测在室温下用500V兆欧表对氢氧发生器相关部分的绝缘电阻进行检测,应符合5.1.7的规定电源短路保护装置检测人为造成电源短路,保护装置应能马上启动试验至少重复5次以上产气量检测氢氧混合气产气量采用容积法检测,见附录A 压力检测装置试验以氮气或空气进行试验,将出气口封闭待压力超过工作压力上限时,应自动停机.将出气口打开,待压力回复至正常工作压力时,应自动开机试验应重复5次以上 6.3.2.7直流电压、电流检测以直流电流表,直流电压表测定水电解槽的槽电流、槽电压必要时以万用表或专用电压表测定每个电解小室电压和各电解小室电压的均匀分布情况 6.3.2.8单位氢氧混合气的电耗氢氧发生器的每立方氢氧混合气的直流电耗w按式(2)计算几UT W= (2 Qo又10 式中 -每立方氢氧混合气的直流电耗,单位为千瓦小时每立方米(kwh/mi') W 水电解槽的槽电流,单位为安培(A) 水电解槽的槽电压,单位为伏特(V); u 检测期间的氢氧混合气产量,单位为立方米每小时(m'/h) Qo 检测时间,单位为小时(h) T 6.3.3检测要求 6.3.3.1在用户现场进行检测的项目、检测要求和合格标准应在供货合同中明确规定,并作为设备验收的依据 6.3.3.2制造厂家应向设备用户提供下列检测记录、资料和报告 a)所订购设备在制造工厂的检测试验资料或报告; b) 订货合同规定的所有检测项目的检测记录、资料和报告安全技术 7.1 -般要求 7. 1.1水电解氢氧发生器的氢氧混合气的生产应随用随开,即用户不使用氢氧混合气必须断开电源停机 7.1.2水电解氢氧发生器至少应安装一级水封式阻火装置,以实现可靠阻火. 7.1.3氢氧混合气压力应稳定可控,且设有2级以上的压力调节控制装置,其精度应为2.5级以上
GB/T29411一2012 7.1.4水电解氢氧发生器内部禁止使用可燃性化学阻燃剂,如“酒精、汽油、正乙婉、LPG”等 7.1.5在盛有氢氧混合气和排放后的氢氧混合气容器上,因可能存有残余气体,不得进行钻孔、切割与焊接等作业 7.1.6水电解氢氧发生器电气控制箱应保持正压,电气设备及配线应按GB50058和GB3836.5的规定进行选用,配置 7.2保护措施 7.2.1电源输人、输出端应可靠绝缘,并采取保护措施,防止人体意外接触 7.2.2水电解氢氧发生器应装有过热自动保护装置,过热自动保护装置在电解槽温升超过规定时,应能可靠地切断电源 7.2.3水电解氢氧发生器外壳的防护等级最低为IP21,壳体、机架严禁带电,有可靠接地装置,接地螺栓直径大于或等于8mm 线路连接应牢固可靠标牌和标志 8.1制作、安装 8.1.1水电解氢氧发生器及其单体设备的标牌制作,安装位置,应符合GB/T13306的规定 8.1.2标牌应固定在易于观察的明显位置 8.2标牌内容 8.2.1标牌的内容应简洁、明确,显示主要性能参数、指标和要求 8.2.2标牌上至少应有项目如下 a)制造厂名注册商标 b)发生器型号出厂编号或制造日期; c) 重量; d e)额定产气量输人电压、相数、频率; 工作气体压力 g 8.3标志在水电解氨银发生器的输人电缆接头、复氧混合气管出口,水管接口.电解液漆加口等处以及接地螺栓附近都应有永久性标志包装和运输 -般要求水电解氢氧发生器(包括附件,备件)在装箱时应加以防震,固定和防雨措施,以适应露天存放及运输的需要 9.2产品随机文件(不含厂家保密的相关技术资料 9.2.1 设备图纸:制造厂家应提供水电解氢氧发生器在安装、运行维护中所需的各种系统流程,设备构
GB/T29411一2012 造和电气等图纸需提供的图纸应包括下列内容: a)工艺流程图,带控制点,管径等; b 水电解氢氧发生器或组件的电气接线图,布线图; 设备总图(应有接管、接线标注); c d)组件内设备及管线图 9.2.2 使用说明书，一般应包括以下内容工作原理介绍; a 电源及管路连接方式; D 使用说明 o' 注意事项; d) 技术参数 e) 故障检查及处理方法 f 9.2.3 装箱清单.出厂合格证明书及产品保修卡运输 9.3.1水电解氢氧发生器应采用木箱包装,以避免运输途中的碰撞,在仪表操作面板处应加装防碰撞包装运输途中除防止碰撞外还应采取防潮防尘措施 9.3.2 水电解氢氧发生器搬运时不可倒置、如需倾斜不得超过30'” 9.3.3
GB/T29411一2012 附录A 规范性附录容积法测试气体产量 A.1容积法测试系统流程如图A.1所示气体来自水电解憎气体E 气体放空说明: 阀1; 阀2; 温度计; 压力表; 阀3; 安全阀图A.1容积法测试系统流程图 A.2测试方法 A.2.1测试前应对贮气罐的结构容积进行实测 A.2.2开阀1,关闭阀2,阀3,准确记录贮气罐内气体的起始压力和温度 A .2.3开阀2,关闭阀1、阀3,记录起始时间 A.2.4经一定时间充灌气体后,关闭阀2,开阀1,记录终止时间、贮气罐内压力和温度 A.2.5气体产量Q(m'/h)按式(A.1)计算口--会 A.1 式中标准状况下气体产量,单位为立方米每小时(m'/h); Q -标准状况下气体压力(0.101325MPa),单位为兆帕(MPa); 起始时贮气罐内气体绝对压力,单位为兆帕(MPa); -终止时贮气罐内气体绝对压力,单位为兆帕(MPa); " T -标准状况下气体温度,单位为开尔文(K); 10o
GB/T29411一2012 起始时贮气罐内气体温度,单位为开尔文(K); T 终止时贮气罐内气体温度,单位为开尔文(K); v -贮气罐结构容积,单位为立方米m'); -测试时间,单位为小时(h).

水电解氢氧发生器技术要求GB/T29411-2012

水电解氢氧发生器技术是利用水进行电解产生氢气和氧气的一种技术，它可以通过再生能源和普通电力等多种方式进行电解。

作为一种新型的能源转化技术，水电解氢氧发生器技术在环保、新能源汽车等领域有着非常广阔的应用前景。为了规范该技术的应用，GB/T29411-2012《水电解氢氧发生器技术要求》被制定出来。

技术要求

根据GB/T29411-2012的规定，水电解氢氧发生器应具备以下技术要求：

安全性：设备应符合国家有关安全规定，电解槽应具有过载保护机构。
气体纯度：氢氧发生器产生的氢气和氧气应达到规定的纯度要求。
稳定性：设备运行稳定，电解效率高，能耗低。
控制性：设备应该配备可编程控制器，方便进行自动化控制。

应用前景

水电解氢氧发生器技术可以应用于多个领域：

新能源汽车：使用水电解氢氧发生器可以产生足够的氢气驱动汽车，从而实现零排放。
工业生产：氢气广泛应用于许多工业领域，如金属冶炼、玻璃制造等。
能源储存：利用水电解氢氧发生器产生的氢气可以作为清洁的能源储存介质，将其与其他再生能源相结合，可以大幅度减少对传统能源的依赖。

总之，水电解氢氧发生器技术具有非常广泛的应用前景，而GB/T29411-2012的发布为该技术的规范化应用提供了有力保障。