一种固态电解质水电解测试台及其使用方法
阅读说明：本技术 一种固态电解质水电解测试台及其使用方法 (Solid electrolyte water electrolysis test bench and use method thereof ) 是由 关晓雨 王志强 常昊 王朝云 于 2021-06-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种固态电解质水电解测试台及其使用方法,涉及水电解技术领域；为了解决固态电解质水电效率的问题；具体包括水电解系统、氢气系统、氧气系统、水热系统、电力系统和控制系统,所述水电解系统设置于水热系统中,且水热系统的输出端通过导线与氢气系统和氧气系统相连接,水热系统的输入端通过导线与控制系统的输出端相连接,电力系统通过导线与水热系统和控制系统相连接,所述的氢气系统包括水氢气分离器、氢气电磁阀、氢气温度传感器、氢气压力传感器、氢气调节阀、储氢罐,且水氢气分离器、氢气调节阀和储氢罐依次设置于水电解系统的氢气出口。本发明具有良好的安全性能、柔顺性、易于加工成膜、优异的界面接触等优势。(The invention discloses a solid electrolyte water electrolysis test bench and a use method thereof, relating to the technical field of water electrolysis; in order to solve the problem of solid electrolyte hydroelectric efficiency; the water electrolysis system is arranged in the hydrothermal system, the output end of the hydrothermal system is connected with the hydrogen system and the oxygen system through leads, the input end of the hydrothermal system is connected with the output end of the control system through leads, the electric system is connected with the hydrothermal system and the control system through leads, the hydrogen system comprises a water-hydrogen separator, a hydrogen electromagnetic valve, a hydrogen temperature sensor, a hydrogen pressure sensor, a hydrogen regulating valve and a hydrogen storage tank, and the water-hydrogen separator, the hydrogen regulating valve and the hydrogen storage tank are sequentially arranged at a hydrogen outlet of the water electrolysis system. The invention has the advantages of good safety performance, flexibility, easy processing into a film, excellent interface contact and the like.)
技术领域
本发明涉及水电解技术领域，尤其涉及一种固态电解质水电解测试台及其使用方法。
背景技术
随着人类社会的不断发展，能源革命朝着减碳加氢的趋势进行，而氢能源由于资源广泛，来源多样，能量密度高，清洁无污染等优势备受人们的关注，近年来氢能的发展驶向了高速路，尤其是近年来燃料电池的大规模推广更是促成了氢能的快速发展，全球目前已建成了上百座加氢站，用于氢能与燃料电池行业的示范运营，为后续的大规模商业化应用奠定了基础。
目前氢气的来源主要分为灰氢、蓝氢与绿氢，其中化石能源制氢被称为灰氢，采用化石能源制氢同时进行碳捕集被称为蓝氢，采用可再生能源通过水电解制氢被称为绿氢。绿氢的路线不受化石能源的限制，来源广泛，清洁无污染，被认为未来理想的制氢路线，其中水电解技术是实现这一路线的关键技术。而固态电解质水电解(SPE)由于电流密度大，转化效率高等优势被认为未来大规模制氢的理想方式，因此对于固态电解质水电解技术成为了近期的热点课题。由于固态电解质水电解技术与碱性水电解技术相比，其核心的电解质类型不同，相关的表征方法不尽相同，因此亟需一种固态电解质水电解测试台及其使用方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种固态电解质水电解测试台及其使用方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种固态电解质水电解测试台，包括水电解系统、氢气系统、氧气系统、水热系统、电力系统和控制系统，所述水电解系统设置于水热系统中，且水热系统的输出端通过导线与氢气系统和氧气系统相连接，水热系统的输入端通过导线与控制系统的输出端相连接，电力系统通过导线与水热系统和控制系统相连接。
优选地：所述的氢气系统包括水氢气分离器、氢气电磁阀、氢气温度传感器、氢气压力传感器、氢气调节阀、储氢罐，且水氢气分离器、氢气调节阀和储氢罐依次设置于水电解系统的氢气出口。
进一步地：所述氢气温度传感器与氢气压力传感器设置于水氢气分离器中，氢气电磁阀设置于水氢气分离器的输出端。
在前述方案的基础上：所述的氧气系统包括水氧气分离器、氧气电磁阀、氧气温度传感器、氧气压力传感器和氧气调节阀，且氧气分离器和氧气调节阀依次设置于水电解系统中的氧气出口。
在前述方案中更佳的方案是：所述氧气温度传感器和氧气压力传感器设置于水氧气分离器，氧气电磁阀设置于水氧气分离器的输出端。
作为本发明进一步的方案：所述的水热系统包括水箱、水泵、水路温度传感器和水路压力传感器，且水箱和水泵依次通过水路导管连接水电解系统的循环出口。
同时，所述水箱内部设置有加热装置，水路温度传感器与水路压力传感器设置于水路导管内。
作为本发明的一种优选的：所述的电力系统包括供电系统与电化学工作站，且供电系统设置于水电解系统输入端和输出端，供电系统通过导线与水氢分离器、氢气电磁阀、氢气温度传感器、氢气压力传感器、氢气调节阀、氧气分离器、氧气电磁阀、氧气温度传感器、氧气压力传感器、氧气调节阀、水泵、水路温度传感器和水路压力传感器相连接。
同时，所述电化学工作站设置于水电解系统内。
一种固态电解质水电解测试台的使用方法，包括以下步骤：
S1：将水电解池测试样品装夹在水电解测试台中，将测试台通电，检查各模块功能是否正常；
S2：首先打开水箱中的加热装置，将水箱中的水达到被测温度，打开水泵，将去离子水循环至被测水电解池样品内部；
S3：打开供电系统在水电解池样品上缓慢施加电压，进行电解操作直至性能稳定；
S4：通过控制系统采集各项子系统的温度、压力以及供电系统的电压电流信息，完成对水电解池的活化与测试；
S5：此外，可以通过电化学工作站与水电解池相连，测试各项电化学表征如线性扫描，循环伏安扫描等测试。
本发明的有益效果为：
1.该一种固态电解质水电解测试台及其使用方法，可以对固态电解质水电解池进行活化与测试，且具有良好的安全性能、柔顺性、易于加工成膜、优异的界面接触等优势。
2.该一种固态电解质水电解测试台及其使用方法，可以对固态电解质水电解池进行电化学表征，且节省了拆装电解池堆的时间，可极大提高SPE水电解池的再生效率。
3.该一种固态电解质水电解测试台及其使用方法，采用模块化设计，测试台易于操作，便于维修，且采用成本低廉的再生方法，即可高效、快速的延长SPE水电解池的寿命，降低了SPE水电解池的运营成本。
附图说明
图1为本发明提出的一种固态电解质水电解测试台的示意图；
图2为本发明提出的一种固态电解质水电解测试台的流程结构示意图。
图中：1-水电解系统、2-氢气系统、21-水氢分离器、22-氢气电磁阀、23-氢气温度传感器、24-氢气压力传感器、25-氢气调节阀、26-储氢罐、3-氧气系统、31-水氧分离器、32-氧气电磁阀、33-氧气温度传感器、34-氧气压力传感器、35-氧气调节阀、4-水热系统、41-水箱、42-水泵、43-水路温度传感器、44-水路压力传感器、5-电力系统、51-供电系统、52-电化学工作站、6-控制系统。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
实施例1：
一种固态电解质水电解测试台，如图1-2所示，包括水电解系统1、氢气系统2、氧气系统3、水热系统4、电力系统5和控制系统6，所述水电解系统1设置于水热系统4中，且水热系统4的输出端通过导线与氢气系统2和氧气系统3相连接，水热系统4的输入端通过导线与控制系统6的输出端相连接，电力系统5通过导线与水热系统4和控制系统6相连接。
如图2所示，所述的氢气系统2包括水氢气分离器21、氢气电磁阀22、氢气温度传感器23、氢气压力传感器24、氢气调节阀25、储氢罐26，且水氢气分离器21、氢气调节阀25和储氢罐26依次通过导线连接于水电解系统1的氢气出口，氢气温度传感器23与氢气压力传感器24通过螺栓连接于水氢气分离器21中，氢气电磁阀22通过螺栓连接于水氢气分离器21的输出端。
如图2所示，所述的氧气系统3包括水氧气分离器31、氧气电磁阀32、氧气温度传感器33、氧气压力传感器34和氧气调节阀35，且氧气分离器31和氧气调节阀32依次通过导线连接于水电解系统1中的氧气出口，氧气温度传感器33和氧气压力传感器34通过螺栓连接于水氧气分离器31，氧气电磁阀35通过螺栓连接于水氧气分离器31的输出端。
如图2所示，所述的水热系统4包括水箱41、水泵42、水路温度传感器43和水路压力传感器44，且水箱41和水泵42依次通过水路导管连接水电解系统1的循环出口，水箱41内部设置有加热装置，水路温度传感器43与水路压力传感器44通过螺栓连接于水路导管内。
如图2所示，所述的电力系统5包括供电系统51与电化学工作站52，且供电系统51通过导线连接于水电解系统1输入端和输出端，供电系统51通过导线与水氢分离器21、氢气电磁阀22、氢气温度传感器23、氢气压力传感器24、氢气调节阀25、氧气分离器31、氧气电磁阀32、氧气温度传感器33、氧气压力传感器34、氧气调节阀35、水泵42、水路温度传感器43和水路压力传感器44相连接，电化学工作站52通过螺栓连接于水电解系统1内。
本实施例在使用时,将水电解池测试样品装夹在水电解测试台中，将测试台通电，检查各模块功能是否正常；首先打开水箱中的加热装置，将水箱中的水达到被测温度，打开水泵，将去离子水循环至被测水电解池样品内部；打开供电系统在水电解池样品上缓慢施加电压，进行电解操作直至性能稳定；通过控制系统采集各项子系统的温度、压力以及供电系统的电压电流信息，完成对水电解池的活化与测试；此外，可以通过电化学工作站与水电解池相连，测试各项电化学表征如线性扫描，循环伏安扫描等测试。
实施例2：
一种固态电解质水电解测试台的使用方法，包括以下步骤：
S1：将水电解池测试样品装夹在水电解测试台中，将测试台通电，检查各模块功能是否正常；
S2：首先打开水箱中的加热装置，将水箱中的水达到被测温度，打开水泵，将去离子水循环至被测水电解池样品内部；
S3：打开供电系统在水电解池样品上缓慢施加电压，进行电解操作直至性能稳定；
S4：通过控制系统采集各项子系统的温度、压力以及供电系统的电压电流信息，完成对水电解池的活化与测试；
S5：此外，可以通过电化学工作站与水电解池相连，测试各项电化学表征如线性扫描，循环伏安扫描等测试。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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