碱性水电解制氢系统性能测试规范 Test Specification for Alkaline Water Electrolysis Hydrogen Production
System

(征求意见稿)

目次
前言...........................    ... . .... ............ ............ . ....II    
碱性水电解制氢系统性能测试规范............................................... .... ....., 11范围................................................................................ I2 规范性引用文件......................................................................13 术语和定义.............................. ............................................14符号............................. . .... ...... ..... . . ... .................... .... . . ....55测试总则............................................................................ 66测试条件............ ............. .... ........ .... . .... .... .... .... .................67测量仪器............................................................................78测试准备...................................... ............ ..................... ..... 89测试项目及方法............................................................ ..........910测试报告.................. ................. .... ....... .... . .....................19附录A.................................................................................21
前言

本标准依据GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本文件由中国电力企业联合会提出。本文件由xx归口.本文件起草单位:本文件主要起草人:

碱性水电解制氢系统性能测试规范
1范围
本文件规定了碱性水电解制氢系统的测试总则、测试条件、测量仪器、测试准备、测试项目及方法、
测试报告等。
本文件适用于额定产氢量200Nm3/h及以上、应用于可再生能源制氢场景的碱性水电解制氢系统，其他产氢量和应用场景的碱性水电解制氢系统可参照执行。

2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件: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/T3634.2氢气第2部分:纯氢、高纯氢和超纯氢 GB3836.1爆炸性环境第1部分:设备通用要求
GB3836.14爆炸性环境第14部分:场所分类爆炸性气体环境 GB/T3863工业氧
GB/T6285气体中微量氧的测定电化学法
GB12358作业场所环境气体检测报警仪通用技术要求 GB16808可燃气体报警控制器
GB/T19774水电解制氢系统技术要求 GB/T24499氢气、氢能与氢能系统术语 GB/T 29729氢系统安全的基本要求
GB32311水电解制氢系统能效限定值及能效等级 GB/T37562压力型水电解制氢系统技术条件 GB/T37563压力型水电解制氢系统安全要求 GB50177氢气站设计规范
GB50058爆炸危险环境电力装置设计规范
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1端板End plate
位于电解槽电流流动方向的两端，用于给叠在一起的电解槽组件传送所需压紧力的部件。
3.2极板Polar plate
电解槽中隔离电解小室、引导流体流动、传导电子的导电板。
3.3电极Electrode assembly
电解槽中由催化材料组合而成的具有电化学反应功能的组件。
3.4电解槽体积Volume of electrolyzer
电解槽所有极板占有的最大空间，不包含端板等附件，单位为m’。
3.5有效电解面积Effective electrolytic area
有效电解面积是指水电解制氢系统在运行过程中单个小室可以参与电解水反应的电极面积,单位为 m²。
注:一般认为同一个电解槽的每个电解小室的有效电解面积相同。
3.6电流密度Current density
单位有效电解面积上通过的电流，单位为A/m²。
3.7小室电压极差Cell voltage range
小室电压的最大值和最小值之间的差距，单位为mV.
3.8小室电压标准差Cell voltage standard deviation
反映各个小室电压与平均小室电压之间偏离程度的量，单位为mV。
3.9热中性电压Thermoneutral voltage
电解小室实现电化学反应可持续热平衡操作(不产生废热，不对外吸收热)的最小电压，单位为V.
3.10最大工作电压Maximum operating voltage
电解槽允许工作的最大电压，由制造商指定，单位为V.
3.11额定工况Rated operating status
碱性水电解制氢系统产品备案标志牌或铭牌标称的运行工况。
注;标志牌或铭牌主要技术参数应至少包括氢气产量(Nm/h)、额定电流(A)、工作压力(MPa)、工作温度(℃).
3.12额定氢气产量Rated hydrogen production
碱性水电解制氢系统产品备案标志牌或铭牌标称的氢气产量，单位为Nm/h。
注:本规范中氢、氧气体积为标准状态，即0℃，101.325kPa(绝压)状态下的气体体积，单位为 Nm.
3.13电解槽单位体积产氢量Hydrogen production per unit volume of electrolyzer单位产氢量所对应的电解槽体积，单位为NmH,/(m³-h)。
3.14直流电耗DC power consumption
在额定工况运行条件下，生产标准状态下1Nm3氢气所消耗的直流电量，单位为kWh/Nm。注:本定义仅针对电解过程直接消耗的直流电能，不包含辅助设备能耗。
3.15制氢系统单位能耗Rated energy consumption of hydrogen producing system by water electrolysis在额定工况运行条件下，生产标准状态下1Nm’氢气所消耗的电量，单位为kWhNm’。
注;本标准中制氢系统能耗指水电解直流电耗及制氢系统内碱液循环泵及控制等辅助设备用交流电耗，辅助设备包含的范围由制造商指定。
3.16电流效率Current efficiency
在额定工况条件下，制取1Nm’氢气所需理论电量与氢气产量的乘积与电解槽输入电流之比，用百分数表示。
3.17电解槽能效Stack energy efficiency
在额定工况条件下，电解小室的热中性电压与平均小室电压之比，用百分数表示。
3.18电解槽总效率Stack total efficiency
电解槽能效与电流效率的乘积，用百分数表示。
3.19制氢系统总效率Overall efficiency of hydrogen producing system by water electrolysis在额定工况条件下，氢气高热值与制氢系统单位能耗之比，用百分数表示。
3.20活化Activation
在供应商提供的设定条件下运行电解槽使其达到设计性能或最优性能的过程。
3.21极化曲线Polarization curve
电解槽阴、阳极电势或两者的电势差随电流或电流密度变化的曲线。
3.22衰减速率Decay rate
单位时间内电解槽平均小室电压的上升值，单位为μV/h。
3.23冷态Cold state
碱性水电解制氢系统在环境温度下，既没有功率输入也没有输出的非运行状态。
3.24待机状态Standby state
碱性水电解制氢系统存在功率输入、没有输出、但允许快速启动的运行状态。
3.25标称功率Nominal power
碱性水电解制氢系统中电解槽的额定功率，由制造商指定，单位为MW。
3.26功率安全可调范围Power safety adjustable range
碱性水电解制氢系统中电解槽可安全稳定运行的最小功率和最大功率与标称功率之比的范围(以百分数区间形式表示，标称功率为100%)。
3.27最小-最大功率响应时间Minimum-maximum power response time
碱性水电解制氢系统从最小功率切换至最大功率需要的时间，单位为s。
3.28最大-最小功率响应时间Maximum-minimum power response time
碱性水电解制氢系统从最大功率切换至最小功率所需要的时间，单位为s.
3.29标称-最大功率响应时间Nominal-maximum power response time
碱性水电解制氢系统从标称功率切换至最大功率所需要的时间，单位为s。
3.30标称功率-待机状态响应时间Nominal power-standby response time
碱性水电解制氢系统从标称功率切换至待机状态所需要的时间，单位为s。
3.31冷启动时间Cold start-up time
碱性水电解制氢系统从冷态启动到标称功率所需要的时间，单位为min。
3.32热启动时间 Hot standby start-up time
碱性水电解制氢系统从待机状态到标称功率所需要的时间，单位为 min。

4 符号
本标准中所用的符号及其含义列于表1，包括相应的单位。
表 1 符号
    符号    定义    单位
        电解槽体积    ㎡
    R    极板半径(圆形槽)    m
    L    不含端板的电解槽长度    m
    R:    有效电解半径    m
    W    电解槽宽度(方形槽)    m
    H    电解槽高度(方形槽)    m
    L    电极接触碱液的最大长度(方形槽)    m
        电极接触碱液的最大宽度(方形精)    m
    A    有效电解面积    ㎡²
    ΔU    小室电压极差    mV
        小室电压标准差    mV
    Umax    小室电压最大值    V
    Umin    小室电压最小值    
    Uin    电解精输入端总电压    
    Ui    第i个电解小室的小室电压    V
    n    电解小室数    
        氢气产量    Nm/h
        测试开始时刻的氢气累积流量(流量计法)    Nm
        测试结束时刻的氢气累积流量(流量计法)    Nm
    t    氢气产量测试时间    h
    Waw    单位产氢量原料水消耗量    L/Nm
    Qew    额定工况原料水消耗量    L/h