[发明专利]一种水电解槽阴阳极互窜监测与提前预警方法及系统

说明书

本发明属于电解槽技术领域，特别涉及一种水电解槽阴阳极互窜监测与提前预警方法及系统。其技术方案为：一种水电解槽阴阳极互窜监测与提前预警方法，包括以下步骤：当阳极单独供水时，检测阴极产气管的回水流量值作为漏水率△A；当阴阳极同时供水时，检测阳极漏水率△A＝|Asubgt;3/subgt;‑Asubgt;4/subgt;|或阴极漏水率△A＝|Asubgt;1/subgt;‑Asubgt;2/subgt;|；其中，Asubgt;1/subgt;为阴极供水流量，Asubgt;2/subgt;为阴极回水流量，Asubgt;3/subgt;为阳极供水流量，Asubgt;4/subgt;为阳极回水流量；若△A≤Asubgt;0/subgt;，则判定系统工作正常；若△A＞Asubgt;0/subgt;，则判定电解槽内发生了阴阳极互窜，并发出报警信号；其中，Asubgt;0/subgt;为设定的极限阈值。本发明提供了一种水电解槽阴阳极互窜监测与提前预警方法及系统。

技术领域

本发明属于电解槽技术领域，特别涉及一种水电解槽阴阳极互窜监测与提前预警方法及系统。

背景技术

水电解制氢是利用太阳能、风能等可再生能源制备绿氢的最佳方案之一。在水电解制氢中，质子交换膜电解水相比传统碱液电解水对可再生能源发电的波动性具有更佳的适应能力。

由于氢气是一种扩散性很强的可燃气体，空气中氢气浓度在4.7％～75％范围内时氢气均能被点燃，空气中氢气浓度在18.3％～59％范围内时氢气易被引爆。因此，利用水电解制氢，系统的安全防爆能力至关重要。

利用质子交换膜电解槽进行水电解制氢，具有单位极板面积产氢量大、产氢压力高的特点。一旦电解槽内产生氧气的阳极区和产生氢气的阴极区发生互窜，造成电解制成的纯氢与纯氧混合，就有发生爆炸的危险。目前，一些相关专利利用各种传感器信号为水电解系统提供了一些安全防爆功能。例如专利201521035814.5提供了一种基于水位传感器触发水罐低液位报警，并联动继电器为电解槽断电，从而为操作人员补水提供时间、保证水电解槽正常运转的防护装置及包含上述防护装置的电解水制氢设备。专利202110507864.2提供了利用电解槽运行中各探测器检测到的液位、电流、温度、压力、气体流量、气体含量等多种参数实现氢气制氢过程中的实时安全监控功能的高安全性水电解制氢系统。专利201811100217.4提供了一种基于气压、温度、水位、散热风扇反馈信号等参数的制氢装置的安全监测系统及其监测方法。

然而，现有质子交换膜电解系统只能通过监测电解槽阳极输出的氧中氢浓度和阴极输出的氢中氧浓度的异常升高来获知电解槽发生了阴阳极区互窜，并报警和停止电解槽供电，但此时电解槽内氢气与氧气已经混合，爆炸风险很高。如何在电解槽启动电解制气之前即可提前检测氢氧互混可能性并报警，对提高电解水设备的安全性、提高电解水寿命将有重要意义。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种水电解槽阴阳极互窜监测与提前预警方法及系统，解决监测电解槽阳极输出的氧中氢浓度和阴极输出的氢中氧浓度的异常升高来获知电解槽发生了阴阳极区互窜而具有滞后性的问题。

本发明所采用的技术方案为：

一种水电解槽阴阳极互窜监测与提前预警方法，包括以下步骤：

当阳极单独供水时，检测阴极产气管的回水流量值作为漏水率△A；当阴阳极同时供水时，检测阳极漏水率△A＝|A₃-A₄|或阴极漏水率△A＝|A₁-A₂|；其中，A₁为阴极供水流量，A₂为阴极回水流量，A₃为阳极供水流量，A₄为阳极回水流量；

若△A≤A₀，则判定系统工作正常；若△A＞A₀，则判定电解槽内发生了阴阳极互窜，并发出报警信号；其中，A₀为设定的极限阈值。