T-CAPID 010-2024 碱性水电解制氢编织网电极技术规范

ICS71.120.10CCSG93CAPIDTechnicalspecificationforwovenwireclothelectrodesinalkalinewaterelIT/CAPID010—2024前言 2规范性引用文件 3术语和定义 4工艺分类 25技术要求和检验方法 26质量文件 87订货信息 88包装、标识、运输与储存 8参考文献 T/CAPID010—2024本文件按照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专利的责任。本文件由中国产业发展促进会提出。本文件由中国产业发展促进会氢能分会归口。本文件主要起草单位：保时来新材料科技（苏州）有限公司、国家电投集团科学技术研究院有限公司、三一氢能有限公司、上海氢器时代科技有限公司、考克利尔竞立（苏州）氢能科技有限公司、中国产业发展促进会氢能分会、天津市大陆制氢设备有限公司、中石化石油化工科学研究院有限公司、宁夏宝丰能源集团股份有限公司、北京中电丰业技术开发有限公司、中船（邯郸）派瑞氢能科技有限公司、阳光氢能科技有限公司、中石油深圳新能源研究院有限公司、西安隆基氢能科技有限公司、中国华能集团公司、深能北方能源控股有限公司、苏州希倍优氢能源科技有限公司、南通安思卓新能源有限公司、北京电力设备总厂有限公司、江苏天合元氢科技有限公司、中国三峡新能源（集团）股份有限公司、三峡科技有限责任公司、中国大唐集团科学技术研究总院有限公司华北电力试验研究院、鄂尔多斯市瀚峡新能源有限公司、西安航天动力研究所、青岛绿色发展研究院有限公司、明阳智慧能源集团股份公司、中车株洲电力机车研究所有限公司、深圳市瑞麟科技有限公司、清华四川能源互联网研究院、航天长征化学工程股份有限公司、内蒙古霍煤鸿骏铝电有限责任公司电力分公司、清华大学、苏州大学、北京化工大学、华北电力大学、南京航空航天大学。本文件主要起草人：张维涛、王博、李峰、李科、孟祥瑞、张宇、黄骞、刘伟、陈俊、杜濮宇、饶洪宇、吴亮、孙婉露、陈学谦、于光远、许卫、荣俊峰、刘飞、王鹏、李猛、王杰鹏、彭超才、陈宏源、陈明、马军、焦乐、任志博、张红庆、徐尚国、倪海宁、陈艳、卞铁铮、韩雷岩、金绪良、季孟波、陈明轩、王昕、邢正阳、詹振翔、夏文杰、马震、张信真、殷雨田、唐城、沈明荣、周俊波、刘建国、金庆峰、彭生杰、韩磊、王俊超。本规范为首次发布。1T/CAPID010—2024碱性水电解制氢编织网电极技术规范本标准规定了碱性水电解制氢编织网电极的制备工艺、技术要求、检验方法、质量文件和包装、标识、运输与储存规范。本标准适用于碱性水电解制氢编织网电极。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/T191包装储运图示标志GB/T228.1金属材料拉伸试验第一部分：室温实验方法GB/T5235加工镍及镍合金牌号和化学成分GB/T17492工业用金属丝编织网技术要求和检验GB/T19356热喷涂-粉末-成份和供货技术条件术语和定义GB/T19923城市污水再生利用工业用水水质GB/T23277贵金属催化剂化学分析方法HG/T5038镍涂层催化剂化学成分分析方法JB/T7860工业网用金属丝QB/T3821轻工产品金属镀层的结合强度测试方法3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1丝径wirediameter金属编织网上金属丝的直径。3.2平纹编织plainweave每根经丝交叉地在每根纬丝上下穿过、每根纬丝也交叉地在每根经丝上下穿过的一种编织方式。3.3斜纹编织twillweave每根经丝交叉地在每两根纬丝上下穿过,每根纬丝也交叉地在每两根经丝上下穿过的一种编织方式。3.4金属丝编织网厚度thicknessofmesh使用千分尺、厚度尺等尺寸测量器具测量得到的编织完成的镍丝网厚度。3.5金属丝编织网目数meshcount1平方英寸（25.4mm*25.4mm）上所具有的网孔个数。3.6平整度flatness将镍丝网平置于硬质平面上，镍丝网表面最高点和最低点的高度差。3.7催化层团聚catalyticlayeragglomeration2T/CAPID010—2024金属丝编织网催化层制备后，催化剂团聚于局部金属丝编织网表面，导致表面不均一的现象。3.8烧网现象netburning金属丝编织网经过热喷涂或其他热加工后高温变色的痕迹。3.9批次bath指一个订单或一份合同所包含的产品数量。3.10活化工艺activating选用雷尼镍催化剂或其他需要进行活化的催化剂层时，需要进行活化。活化工艺是指将电极网浸入活化溶液，激发电极催化活性。4工艺分类4.1金属丝网编织工艺分类金属丝编织网，可使用镍丝网。编织型式宜为平纹编织或斜纹编织，并应按GB/T17492-2019第3.7条的规定执行，经丝、纬丝宜采用彼此交织方式。平纹编织或斜纹编织型式示意图见图1。a）平纹编织图1编织网编织型式4.2电极催化层制备工艺分类金属丝编织网可直接作为碱性水电解制氢电极使用，催化层制备工艺类型可按表1确定。表1催化层制备工艺类型4.3活化工艺分类需要活化的电极和免活化电极。5技术要求和检验方法5.1金属丝编织网5.1.1镍丝a）金属丝编织网编织工艺应使用符合GB/T5235规定的牌号N6的纯镍丝，镍含量应大于99.5wt%，成分要求应按表2确定；b）每批次的镍丝材料应进行化学成分检测，可采用X射线荧光光谱分析仪等检测；3T/CAPID010—2024表2N6牌号化学成分CPS5.1.2丝径a）金属丝编织网常用丝径可用0.19mm和0.25mm镍丝，金属丝编织网编织前丝径最大允许偏差应符合JB/T7860-2000中4.2.1规定的+0.025mm/-0.006mm。编织后丝径最大允许偏差可不做规定；b）丝径测量应按每10kg检测一次；c）丝径可使用千分尺检测，亦可使用光学投影法、扫描法检测。检测不应少于5处，并取算术平均值作为检测值，丝径算术平均值算法应按公式（1）确定：式中：D——丝径；Di——分别为第一次至第n次测量的丝径；n——测试次数，n≥5。5.1.3金属丝强度a）金属丝抗拉强度应大于410MPa；b）金属丝编织网原料的抗拉强度应使用拉伸试验机检测，拉力试验方法应按GB/T228.1执行，试样长度应为10mm或200mm，试验应在10℃-35℃下进行；c）应每批次进行一次检测。5.1.4金属丝编织网厚度a）46目丝径0.25mm金属丝编织网厚度宜为0.52mm-0.60mm；b）40目丝径0.19mm金属丝编织网厚度宜为0.35mm-0.40mm；c）测量取样位置：圆形网选择中心点及边长或半径的1/2处5个位置；方形网取中心点及对角线1/4处5个点，取样示意图见图2；d）试样尺寸：10cm*10cm；e）取样方法：激光切割，或其它不影响金属丝网质量的剪切方法；f）金属丝网厚度宜采用千分尺、厚度尺或游标卡测量，每个试样应测量5-6个数据点，取30个测试结果平均值为金属丝网厚度。图2圆形网、方形网取样区域及每个小样厚度测量位置5.1.5金属丝编织网目数4T/CAPID010—2024a）碱性水电解电极金属丝编织网目数宜为40目、46目或60目；b）应每批次抽检5%；c）网孔目数测定可采用下列方法中任意一种：1）在低倍读数放大镜下分别数出经丝方向和纬丝方向1英寸内金属丝数目（见图3按公式（2）计算，得出1平方英寸内网孔数目：式中：Mesℎ——目数；NLo——1英寸长度经丝的数目；NLa——1英寸长度纬丝的数目。2）采用显微镜分别数出经丝和纬丝1英寸长度内金属丝数目，按公式（2）计算，得出1平方英寸内网孔数目；3）采用光学干涉方法分别数出经丝和纬丝1英寸长度内网孔的数目，按公式（2）计算，得出1平方英寸内网孔数目；4）采用投影仪，图像分析仪或光学扫描仪器测量经丝和纬丝1英寸长度内网孔的数目，按公式（2）计算，得出1平方英寸内网孔数目。图3使用放大镜测量金属丝编织网目数示意图5.1.6金属丝编织网直径a）金属丝编织网直径应按买方设计要求确定；b）使用钢板尺和卷尺测量电极直径；c）使用钢板尺任意取两条经圆周的弦线，分别做两条弦线的中垂线，标定圆心，再使用卷尺测量相互垂直的两个方向直径，测量直径示意图见图4；d）订货方应根据碱性电解槽设计要求提出外径尺寸及可接受的尺寸公差。应每批次抽检5%。图4测量镍丝网直径示意图5T/CAPID010—20245.1.7比重a）40目丝径0.19mm金属丝编织网比重宜为0.72kg/m2-0.80kg/m2；b）46目丝径0.25mm金属丝编织网比重应大于1.52kg/m2；c）应测量金属丝网质量和面积，计算金属丝网比重；d）金属丝编织网比重应按公式（3）计算：式中：P——金属丝编织网网比重，单位：kg/m2；m——金属丝编织网质量，单位：kg；A——金属丝编织网面积，单位：m2。常见编织网要求:0.25mm丝径，46目斜纹编织网：大于1.52kg/m2；0.19mm丝径，40目平纹编织网：大于0.72kg/m2；应每批次抽检5%。5.1.8金属丝编织网外观a）金属丝编织网缺陷可通过目视检查。金属丝编织网表面不应有油膜等异物，不应有断丝、破洞、裂口、半截纬、稀密道、跳丝、纬丝松线、经丝松线、经丝疏道等缺陷；b）外观检测应全数检查。金属丝编织网缺陷定义应符合表3的规定。表3金属丝编织网缺陷定义12编织过程中超负荷拉力拉伸金属丝网造成的撕裂，裂3456785.2催化层5.2.1催化层材料化学成分a）化学成分应按电极设计或甲方要求确定；b）雷尼镍、合金、其他非贵金属催化剂成分检测应按GB/T19356或HG/T5038执行；c）贵金属催化剂成分检测应按GB/T23277执行；d）化学成分检测可采用原子吸收光谱、火焰发射光谱、X射线荧光分析、化学分析等试验方法。应每批次进行检测。5.2.2增重率a）增重率应按电解槽和电极设计参数或甲方要求确定；b）应使用电子秤测量，电子秤的最小刻度不应大于称量镍丝网重量的0.01%；c）测量方法：涂层制备前，应按编号顺序，对电极网称重并记录；涂层制备后，应再次称重并记录；按公式（4）计算电极网每平米涂层增重率：式中：W——增重率，%；6T/CAPID010—2024M2——涂层制备后的质量，单位：g；M1——涂层制备前的质量，单位：g；A——电极网的面积。检测频率：应每批次抽检5%。5.2.3催化层结合强度测试a）活化后催化层与基材的结合强度测试可使用QB/T3821-1999中2.1的弯曲法或2.9的阴极处理法；b）测试后，目视检查电极网，不应有块状涂层脱落造成裸露基材的现象；c）采用弯曲法测试时，金属涂层结合强度测量应采用180°对折法，并应按下列步骤执行：1）具体地，采用5.1.4的方法取样，先称量试样重量，将镍丝网试样沿中心线对折，催化层面向外，置于不锈钢平台，见示意图5a；2）使用5kg重物且与被测电极试样接触面的面积大于被测试样面积，压在对折试样上，压板下放过程中轻拿轻放，直至弯曲180°并保持10秒，见示意图5b；3）测试后，目视检查电极网，不应有块状涂层脱落造成裸露基材的现象。a）对折试样图5弯曲测试示意图5.2.4催化层厚度均匀性a）采集催化层制备后未进行活化的电极网试样，取样位置同5.1.4节；b）采用千分尺、厚度尺或游标卡测量电极网厚度，每个试样测量6个数据点，最大值与最小值差不得大于0.05mm。5.2.5催化层外观电极网热喷涂镍涂层后，目视检查，表面涂层应涂敷均匀，无涂层脱落。外观应进行全数检测。不允许有下列缺陷：a）催化层团聚；b）烧网；c）划伤、穿孔；d）其他影响产品质量的其他缺陷等。表4电极网涂层缺陷定义1催化制备过程导致沉积不均匀，局部涂层出现颗粒状2制备过程金属丝网局部受热过高，金属丝网基体熔化甚345.3活化7T/CAPID010—2024对于需要活化的电极网制备工艺，适用此项。5.3.1活化流程活化宜按下列流程执行：a）将电极网放入活化液中浸泡；b）取出电极网用水清洗；c）烘干至电极网表面无明显水渍。其中，活化溶液应使用10wt%-30wt%的氢氧化钾溶液或相同碱性的氢氧化钠溶液，活化温度应为30℃-90℃,活化时间不应低于24小时，再生水用于工业用水源水质标准应符合GB/T19923-2024中4.2的规定,见下表5。表5再生水用于工业用水源的水质标准12悬浮物（SSmg/L）———3——45生化需氧量（BODmg/L）6化学需氧量（CODmg/L）——7—8—9—5.3.2活化减重应使用电子秤测量，电子秤的最小刻度不应大于称量镍丝网重量的0.01%。活化后减重率应小于30%。应按下列步骤执行：a）活化前，按编号顺序，将电极网称重并记录；b）活化后，再次称重并记录；c）按公式（5）计算活化减重率。式中：X——活化后减重率；MA——催化层制备后活化前电极网质量；MB——活化干燥后电极网质量。检测频率：应每批次抽检5%。5.3.3活化外观电极网催化层活化后，应目视检查。表面涂层应保持均匀，无明显涂层脱落。外观应全数检测，不应有下列缺陷：a）白色结晶等异物；b）裸露基体的涂层脱落。5.4电极性能a）电极析氢过电位应小于250mV@2500A/m2或小于350mV@5000A/m2；电极析氧过电位应小于300mV@2500A/m2或小于400mV@5000A/m2；b）测试方法应符合下列规定：8T/CAPID010—20241）在2500A/m2和5000A/m2下的过电位可采用工作电极、对电极和参比电极三电极法测试；2）电极面积为1cm*1cm，碱液浓度为30wt%KOH、温度为80℃、工作电极与参比电极间距为2mm、搅拌速率为500r/min，参比电极为饱和甘汞电极或汞/氧化汞电极。5.5检测频率：上述技术要求和检验方法中有规定检测频率的，应按规定执行，未规定检测频率的应为型式试验，供货方需提供型式试验报告。6质量文件供货商应提供出厂合格证和检查报告，应包含：a）生产日期和编号，b）订单号，c）金属丝材质证明，d）金属丝编织网厚度，e）电极外径尺寸，f）金属丝编织网目数，g）金属丝编织网编织型式，h）金属丝编织网外观检查报告，i）催化剂材质证明（必要时j）催化层增重（必要时k）活化减重（必要时），l）弯曲检测。7订货信息7.1基本信息订货商应提供包含以下内容的基本信息：b）尺寸，c)编织型式，d)工艺形式，e)数量，f）订单或合同编号。7.2附加信息订货时订货人提出其他额外的要求，如：a)是否需要文件提交及文件提交内容；b)是否有本标准规定之外的要求。8包装、标识、运输与储存8.1包装采用硬质材料包装箱，确保防潮、防晒、防撞击。8.2标