DB51T 3361-2026 质子交换膜电解槽稳态运行寿命评估方法

ICS27.180DB51CCSF19四川省地方标准DB51/T3361—2026质子交换膜电解槽稳态运行寿命评估方法2026-05-29发布2026-06-29实施四川省市场监督管理局发布DB51/T3361—2026目次HYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINK\l"br9"极化曲线测试HYPERLINK\l"br9".........................................................HYPERLINK\l"br9"HYPERLINK\l"br9"6IDB51/T3361—2026前言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第部分：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。本文件由四川省经济和信息化厅提出、归口、解释并组织实施。工学院、清华四川能源互联网研究院。显、李红娇、贺明智、郭恒、周卫江、李汶颖。IIDB51/T3361—2026质子交换膜电解槽稳态运行寿命评估方法1范围本文件规定了质子交换膜(PEM)电解槽在稳态工况下的测试条件和仪器设备要求，给出了相关的检查、测试和寿命评估方法。本文件适用于PEM电解槽、碱性(ALK)制氢电解槽、阴离子交换膜(AEM)等制氢电解槽的稳态运行寿命评估。2规范性引用文件文件。GB/T4844纯氦、高纯氦和超纯氦GB/T8979纯氮、高纯氮和超纯氮GB/T24499氢气、氢能与氢能系统术语GB/T32194手持式数字多用表GB/T45539PEM电解槽技术要求GB/T45541—2025PEM电解槽性能测试方法JRC122565—2021欧盟低温电解水测试规程(EUharmonisedprotocolstestingoflowtemperaturewaterelectrolysers)3术语和定义GB/T24499、GB/T45539界定的以及下列术语和定义适用于本文件。衰减率degradationrate在额定工况下，PEM电解槽运行一段时间后，电解电压差与测试时长的比率，单位为μV/h。氧中氢hydrogeninoxygenPEM电解槽在额定工况下稳定运行，阳极氧气中氢气的含量，vol%。氢中氧oxygeninhydrogenPEM电解槽在额定工况下稳定运行，阴极氢气中氧气的含量，vol%。稳态steadystatePEM电解槽的运行参数，如电流密度、电解槽温度、气体压力、进水流量等保持稳定状态。4测试条件与仪器设备1DB51/T3361—2026测试条件测试条件应符合GB/T45541—2025中第6.1条的要求。其它测试仪器应符合GB/T45541—2025中第6.2条的要求。此外，本文件所涉及的其它试剂与仪器还应符合表1的要求。表1其它技术要求名称要求万用电压表高纯氮气高纯氦气应符合GB/T32194应符合GB/T8979应符合GB/T48445基础检查应参照GB/T455412025中第章的方法对PEM电解槽进行基础检查：a)检查PEM电解槽产品说明书；b)采用目视法检查PEM电解槽的外观结构是否完好，有无损坏、划伤等缺陷；c)采用目视法检查PEM电解槽标签是否粘贴在设计位置，标签的内容是否完整清晰；d)应对PEM行正常运行试验前，用电压表检查PEM电解槽接线端子极性；e)PEM电解槽如有巡检线，应进行检查，避免短路、断路等现象；f)PEM电解槽应使用万用表，根据质子传导特性，检查单电解池是否短路；g)PEM的需要。6安全测试泄漏测试PEM电解槽在运行之前，需要进行泄漏测试，验证结构密封的完整性。试验压力不低于电解槽设计压力的1.1倍，应参照GB/T45541—2025中第章对电解槽进行泄漏测试，具体步骤如下：a)将PEM封闭PEM电解槽其他进出口；b)向阳极腔、阴极腔通入高纯氮气，缓慢升压至规定试验压力的10%，采用涂刷检漏液检漏工具的方法对所有接头、连接部件及PEM电解槽进行初次检查；确认无泄漏后，再继续升压至规定试验压力的；如无异常现象，其后按规定试验压力的10%逐级升压，直至达到试验压力，关闭氮气气源；c)其它异常现象。记录试验开始时气体温度、试验开始时PEM电解槽绝对压力；d)记录试验结束时PEM电解槽绝对压力、试验结束时气体温度，推荐试验时间不低于12h；e)电解槽的泄漏率按公式计算。2DB51/T3361—2026100푡푥푃(푇273.15)푞=×(1−21)·············································(1)푃(푇273.15)12式中：q—泄漏率，单位为百分比每小时；x—试验时间，单位为小时；P2—试验结束时电解槽绝对压力，单位为兆帕(MPa)；T1—试验开始时气体温度，单位为摄氏度；P1—试验开始时电解槽绝对压力，单位为兆帕(MPa)；T2—试验结束时气体温度，单位为摄氏度；电解槽的泄漏率应满足系统安全运行的要求，推荐泄漏率应低于0.5%/h。内窜测试PEM电解槽泄漏试验合格后，以高纯氦气为测试气体进行内窜测试，防止气体互窜。参考GB/T45541—2025中第51.1倍，PEM电解槽在最大允许工作压差下保持30min，计算内窜速率。内窜测试步骤如下：a)氢侧()的出气口连接气体流量计，将PEM电解槽其他腔体进出口全部封闭；b)在氢侧的进口通入测试气体，缓慢调整压力至试验压力，期间保持两侧压力符合测试要求；c)5min体内窜流量L；d)按公式(2)计算电解槽的内窜速率。2×푅×퐿x=·························································(2)푛×퐴×푡푐式中：X—氢侧向氧侧的窜气速度，单位为毫升每平方厘米分钟[mL/(cm2·min)]；R—修正系数，取1.414(若无氦气条件，也可采取氮气进行测试，取3.74)；L—氢侧向氧侧的氮气窜气流量，单位为毫升(mL)；n—电解槽节数；A—单电解池的活性面积，单位为平方厘米(cm2；c—内窜流量测试时间，单位为分钟(min)。电解槽的内窜速率应满足系统安全运行的要求，推荐内窜速率应低于0.0001mL/(cm²・min)。7稳态运行寿命评估电解槽活化PEM电解槽活化具体步骤如下：a)确认PEM电解槽水、气管路以及供电电缆正确连接；b)调整PEM于2℃、进水电导率不高于1μS/cm、阴极和阳极压力为常压；c)如有活化程序，启动电解槽厂家提供的活化程序，直至活化结束；3DB51/T3361—2026d)10%20%50%100%低于1h；e)继续在额定电流密度下运行，以当前电压为初始电解电压，稳定运行时间不应低于5min得此时电压，直至该电解电压大于或等于初始电解电压时，结束活化流程；f)持续监测电解槽运行参数，并记录于附录；g)按附录B的要求，对PEM电解槽进行极化曲线测试。稳态运行PEM电解槽稳态运行具体步骤如下：a)温度、氧中氢、氢中氧等）并记录于附录A。推荐稳态运行时间不应低于设计寿命的10%；b)按附录B的要求，对PEM电解槽进行极化曲线测试。寿命评估PEM电解槽稳态运行寿命评估具体步骤如下：a)参考122565—20217.5条，按公式(3)计算各单电解池的电压衰减率：푈퐸푂ꢀ,ꢁ푈퐵푂ꢂ,ꢁ푈,푖=×106················································(3)푡푤式中：푈,푖—第个单电解池的电压衰减率，单位为微伏特每小时(μV/h；U个单电解池的极化曲线中100%I(V)；UBOT,i个单电解池的极化曲线中100%I(V)；w—PEM电解槽稳态测试时间，单位为小时。b)以10%UBoT,i作为该单电解池的寿命截止，按公式计算其理论寿命：10%푈퐵푂ꢂ,ꢁ×106푙=····················································(4)ꢄꢅ,ꢁ式中：l—第个单电解池的理论寿命，单位为小时。c)PEM论寿命。按照附录B的要求对PEM电解槽进行稳态运行寿命评估。4DB51/T3361—2026附录A（资料性）电解槽测试数据记录表按照表A.1和表A.2分别记录单电解池电压和电解槽测试数据。表A.1单电解池电压记录表累计时间单电解池1电压单电解池i电压单电解池n电压序号……….……….min1VVV12—————————————————————————————————————————————23344556677…i…i表A.2电解槽测试记录表累计时间产氢压力产氧压力MPa—电解槽出口温度氧中氢vol%—氢中氧vol%—序号min1MPa—————————℃—————————122———33———44———55———66———77———…i…i——————5DB51/T3361—2026附录B（规范性）极化曲线测试极化曲线测试方法主要参考GB/T45541—2025和1225652021进行，主要步骤如下：a)调整PEMPEM电解槽温度偏差宜不超过±2超过±5%的产氢压力；b)按表B.1PEM1min3测试结果的平均值，作为该工况下的电压测试值；c)按7.3计算各单电解池的理论寿命，计算结果填写在表B.2。表B.1阶梯极化曲线数据记录单电解池1电压测试值V单电解池i电压测试值V单电解池n电压测试值V电流密度设定值A/cm²步骤…………125%IN10%IN20%IN30%IN40%IN50%IN60%IN70%IN80%IN90%IN100%IN90%IN80%IN70%IN60%IN50%IN40%IN30%IN20%IN10%IN5%IN—————————————————————————————————————————————————————————————————————————————