《AEM水电解制氢系统能效评价指标及试验方法》征求意见稿.docx

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AEM水电解制氢系统能效评价指标及试验方法

1范围

本标准规定了阴离子交换膜(AEM)水电解制氢系统的能效评价指标、试验方法、数据分析和报告要求。

本标准适用于额定产氢量≤100Nm3/h的AEM水电解制氢系统(含电解槽、电源、气液处理、控制系统等),不适用于碱性电解槽或质子交换膜(PEM)电解系统。

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，其必威体育精装版版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

GB/T34542-2017氢气品质检测方法

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

AEM水电解系统AEMwaterelectrolysissystem

采用阴离子交换膜作为电解质隔膜，通过电解水产生氢气和氧气的装置及其配套辅助设备的组合。

3.2

标准测试条件standardtestconditions

温度25℃±1℃、相对湿度≤60%、大气压力101.325kPa±1kPa、输入电源纹波系数≤2%。

3.3

系统能效systemenergyefficiency

在规定的试验条件下，AEM水电解制氢系统输出氢气的能量与输入系统总能量的比值，以百分数表示。

3.4

单位制氢能耗

在规定的试验条件下，AEM水电解制氢系统生产单位体积(标准状态下)氢气所消耗的电能，单位

为kWh/Nm3。

4能效评价指标

4.1核心能效指标

核心性能指标见表1。

表1核心性能指标

指标名称

计算公式

单位

要求

直流电耗

kWh/Nm2

≤4.5(1级)

系统效率

%

≥78%(1级)

电压效率

%

≥85%

注1:直流电耗计算公式中P表示供给水电解槽的直流功率，V表示直流电压，I表示直流电流，QH2表示氢气的产

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量，具体指在标准状态下(0℃,101.325kPa)生产的氢气体积。注2:系统效率计算公式中EDC表示直流电耗。

注3:电压效率中Vcell表示在电解槽运行过程中测得的电压。

4.2分级评价标准

分级评价标准见表2。

表2分级评价标准

等级

直流电耗(kWh/Nm3)

系统效率(%)

动态响应时间(s)

1级

≤4.5

≥78

≤10

2级

4.5～5.0

70~78

≤30

3级

5.0

70

30

4.3辅助性能指标

氢气纯度：≥99.99%(GB/T34542-2017检测)。

氧中氢含量：≤0.5%(体积分数，25℃,101.325kPa)。

膜寿命：≥20000h(加速老化试验)。

待机功耗：额定功率的2%。

5试验方法

5.1试验准备

5.1.1试验系统检查

检查AEM水电解制氢系统各组件连接是否正确、牢固，管道是否有泄漏，电气线路是否符合安全要求。确保系统各设备处于正常工作状态，仪表经过校准且在有效期内。

5.1.2试验条件设定

根据系统设计要求，设定试验的运行参数，如电解槽工作电流、电压、温度、压力，以及辅助设备的运行条件。试验应在稳定的工况下进行，运行参数波动应控制在规定范围内。

5.2稳定性能测试

5.2.1测试步骤

采用精度符合要求的电能表测量电解槽及辅助设备的电能消耗。电能表应安装在靠近设备电源输入端，确保测量的准确性。在额定工况下，系统运行不小于1小时且各测量指标5分钟内波动小于5%后，继续测量1小时，记录输入电压、电流、功率、产氢量(湿式气体流量计校正至标准状态)、电解槽温度、进出口压力，取平均值数据作为测量结果。

5.2.2能效计算

直流电耗按4.1节公式计算，参照附录A修正至标准工况(25℃,101.325kPa)。

5.3氢气产量及质量测量

5.3.1氢气产量测量

采用气体流量计测量氢气的体积流量。气体流量计应安装在氢气输出管道上，测量位置应远离可能影响流量测量准确性的管件(如弯头、阀门等)。流量计应经过校准，测量精度满足要求。根据试验时间和流量测量值，计算试验期间产生氢气的总体积，并换算至标准状态下的体积。

5.3.2氢气质量测量

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采用氢气纯度分析仪测量氢气纯度。分析仪应定期校准，确保测量精度。从氢气输出管道上合适位置采集氢气样品进行分析，根据氢气纯度和产量，计算产生氢气的质量。

5.4热量测量

5.4.1系统产热测量

通过测量电解槽进出口电解液的温度、流量，利用比热容公式计算电解过程中产生的热量。对于其他可能产生热量的部件(如电极反应热、欧姆热等),可通过理论计算或采用专门的热测量