[发明专利]高温蒸汽电解制氢电极测试装置

说明书

技术领域

本发明属于高温蒸汽电解制氢领域，特别是涉及固体氧化物电解池及燃料电池的一种高温蒸汽电解制氢电极测试装置。

背景技术

目前工业上能够实现大规模制氢的主要是甲烷蒸汽重整(SMR)和水电解制氢两种方法。前者消耗大量化石燃料，同时排放大量CO₂；后者相对昂贵、低效而且发电过程中大部分也都可能排放CO₂。因此现有制氢技术都无法满足未来氢能经济对大规模、可持续、清洁、高效制氢技术的需求。而高温蒸汽电解制氢技术采用高温固体氧化物电解池并结合高效热源制氢，理论制氢效率可以高达50％以上，是满足未来氢能经济最理想的大规模制氢技术之一。

高温蒸汽电解制氢电极测试装置是用于研究电解池各部分构成材料、电解池制备工艺、电解池性能以及高温电解制氢工艺与优化等方面必不可少的分析测试设备。但是高温蒸汽电解制氢处于高温(700～1000℃)、高湿的工作环境，金属材料无法实现在该高温环境下稳定工作，即使采用耐高温特种钢材料，也难以满足在这种高温和高湿条件下长期稳定运行的要求，因此高温蒸汽电解制氢电极测试须采用稳定性好和耐腐蚀的陶瓷材料。但采用陶瓷材料又存在如何解决与测试平台气路系统进行连接的技术难题。此外，对于氢电极(阴极)气室的密封，在固体氧化物燃料电池电极测试中一般采用较简单的橡胶塞密封方法。但该密封方法，不适合于反应过程中不断有氢气产生的具有较高内压的高温蒸汽电解制氢体系。考虑到系统的安全性和实用性，开发新型的、高气密性的制氢电极测试装置对于高温蒸汽电解制氢技术的发展具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提出一种在高温、高湿环境下可长期稳定运行、与测试平台气路系统可实现简单连接、氢电极(阴极)气室气密性良好并能承受体系较高压力的高温蒸汽电解制氢电极测试装置，其特征在于，该电极测试装置包括置于氢电极气室4顶端的陶瓷环1，置于气室内的陶瓷进气管5及陶瓷出气管7，氢电极引线管6固定在氢电极气室4底端的密封法兰8中央，金属进气管9和金属出气管10固定在密封法兰8上，并通过密封II17密封分别和陶瓷进气管5及陶瓷出气管7相通。氢电极气室4顶端的三合一电极2嵌入陶瓷环1内，然后嵌入玻璃密封环3，使氢电极气室4和陶瓷环1密封；氢电极引线13的一端通过密封I14固定在氢电极引线管6内、氢电极引线13的另一端通过铂浆或银浆12和三合一电极2上的氢电极在氢电极气室4内连通，氧电极引线11通过铂浆或银浆12和三合一电极2上的氧电极在氢电极气室4外连通；固定装置16将上述装配好的高温蒸汽电解制氢电极测试装置支持在炉体15中心。

所述密封II17为密封胶。

所述密封I14为密封胶。

所述氢电极引线管6为陶瓷管。

所述氢电极气室4和陶瓷环1之间由玻璃密封环3进行高温玻璃密封。

所述密封法兰8采用不锈钢金属材料制造。

本发明的有益效果是该电极测试装置具有：(1)测试装置采用陶瓷材料与金属材料相结合的方式，采用陶瓷材料很好解决炉体内的高温、高湿环境下的材料腐蚀问题，炉体外采用金属材料很好解决测试装置与测试平台气路系统的连接问题。(2)氢电极气室底端的密封采用法兰密封的方法，该方法不仅操作简便，而且具有良好的密封特性，并能承受体系较高压力，特别适用于高温蒸汽电解制氢体系的要求。(3)氢电极气室采用高温玻璃进行密封，该密封方法操作简便，且具有良好的密封效果。

附图说明

图1为本发明高温蒸汽电解制氢电极测试装置示意图。

具体实施方式

本发明针对现有技术的不足，提出一种在高温、高湿环境下可长期稳定运行、与测试平台气路系统可实现简单连接、氢电极(阴极)气室气密性良好并能承受体系较高压力的高温蒸汽电解制氢电极测试装置。下面结合附图具体说明本发明的具体结构及操作方法：