style="width:4.46653in;height:0.60016in" /> ……… …… ……… (A.1) 本文是学习GB 32311-2015 水电解制氢系统能效限定值及能效等级. 而整理的学习笔记,分享出来希望更多人受益,如果存在侵权请及时联系我们
本标准规定了水电解制氢系统(以下简称制氢系统)的能效限定值、节能评价值、能效等级、试验方
法和检验规则。
本标准适用于固定式或移动式制氢系统，其水电解槽结构为双极性、压滤式、压力型、 产量≥5 m³/h。
本标准不适用于常压水电解制氢设备、产量\<5 m³/h
的小型制氢设备、固体聚合物电解质电解槽 (SPE) 和氢氧发生器。
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文
件。凡是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/T 19774 水电解制氢系统技术要求
GB/T 24499 氢气、氢能与氢能系统术语
GB/T 24499 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
制氢系统单位能耗 specific energy consumption
values for hydrogen producing systems by
water
electrolysis
制氢系统运行时在额定工况条件下，生产标准状态下1m³ 氢气所消耗的电量。
注 1 : 本标准中的氢、氧气体体积为标准状态，即0℃,101.325
kPa (绝压)状态下的气体体积，单位为 m³。
注 2 :
本标准中制氢系统能耗指水电解槽直流电耗及制氢系统内碱液循环泵、补水泵及控制用交流电耗。
3.2
制氢系统能效值 the energy efficiency values
for hydrogen producing systems by water
electrolysis
制氢系统运行时在额定工况条件下，理论制氢系统单位能耗与实际制氢系统单位能耗之比。
3.3
制氢系统能效限定值 the minimum allowable values
of energy efficiency for hydrogen producing
systems by water electrolysis
在额定工况条件下，制氢系统的最低允许能效值。
3.4
制氢系统节能评价值 the evaluating values of
energy conservation for hydrogen producing
systems
by water electrolysis
在额定工况条件下，节能制氢系统的最低允许能效值。
本标准所适用的水电解制氢系统应符合 GB/T 19774 的要求。
GB 32311—2015
制氢系统能效等级分为3级，各级制氢系统单位能耗不能高于、制氢系统能效值不能低于表1的
规定。
表 1 制氢系统能效等级
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制氢系统能效限定值为表1中能效等级的3级。
制氢系统节能评价值为表1中能效等级的2级。
5.1 制氢系统单位能耗保留一位小数，能效值为整数。
5.2
测试工作在制氢系统的额定工况下进行，额定工况是指水电解槽运行的直流电流密度为2000
A 土
50 A,制氢系统的工作温度为90℃±2℃,工作压力为0.8 MPa～5.0 MPa。
5.3 能效测试用的原料水及碱液的技术指标应符合GB/T 19774 的相关要求。
5.4
试验用仪表等级要求，直流电流表和电流电压表不低于0.5级，其他仪表不低于1级，所用仪表应
符合相应的技术标准及规程。
5.5 单位直流能耗测试次数不宜少于6次，间隔10 min,取平均值。
5.6 单位交流能耗采用交流功率表(累计式),接入相应的回路中，测试时间为1
h。
5.7 根据测得的直流电流值，电解槽的小室数，按附录 A
计算出制氢系统的氢气产量。
5.8 根据测得的直流电压值，电解槽的小室数，按附录B
计算出电解槽平均小室电压及单位直流能耗。
5.9 根据测得碱液泵、补水泵及控制用电功率，按附录B
计算出制氢系统的单位交流能耗。
单位直流能耗与单位交流能耗相加得到制氢系统单位能耗。
5.10 根据制氢系统单位能耗，按附录C
计算出制氢系统能效值，按照表1确定能效等级。
6.1
产品能效测试可在生产厂或用户处进行，能效实测值满足规定的要求视为合格产品，否则视为不
GB 32311—2015
合格产品；同型号批量产品的测试可抽样检查，若不满足要求，再抽2台检查，实测值均应满足规定要
求，否则判定该批产品不合格。
6.2
产品能效等级测试应在产品调试验收前进行，当用户与生产厂对产品能效等级测试产生异议时，
可由具有相关资质的第三方专业机构仲裁。
GB 32311—2015
(规范性附录)
电流测试值计算气体产量
A. 1 原理摘要
根据电解定律 — -任何物质在电解过程中，数量上的变化服从法拉第定律。
A.2 水电解制氢时的法拉第定律
在标准状态下，用2×96500 C 电量，可电解1 moL 水，制取1 moL 氢和0.5 moL
氧。
1moL 氢气在标准状态下的体积为22.43×10- ³m³。
故在标准状态下，制取1 m³ 氢气所需理论电量为式(A. 1):
style="width:4.46653in;height:0.60016in" /> ……… …… ……… (A.1)
A.3 电流测试值计算气体产量
电流测试值计算气体产量按式(A.2) 进行。
style="width:1.2733in;height:0.61336in" /> … … … … … … … … … …(A.2)
式中：
Q—— 氢气产量，单位为立方米每时(m³/h);
I — 通过水电解槽小室的直流电流，单位为安(A);
style="width:0.17322in;height:0.19998in" /> 电解小室数，个；
ηo— 电流效率，可设定为100%。
style="width:2.44653in;height:0.6534in" />GB 32311—2015
(规范性附录)
单位能耗值的计算
B.1 单位能耗值 W 的计算
单位能耗值 W 由两部分组成，即直流单位能耗值W 和交流单位能耗值W。。
B.2 直流单位能耗值 W。的计算
B.2. 1 根据电解槽的直流电压U 及电解小室数n, 按 式(B. 1)
求出电解槽平均小室电压E。
style="width:0.84661in;height:0.60676in" /> …………… ……… (B.1)
式 中 ：
E— 平均小室电压，单位为伏(V);
U— 电解槽直流电压，单位为伏(V);
n — 电解小室数，个。
注：当通电方式为一正两负(即中间电极接正极，两端电极接负极)电解小室数目减半。
B.2.2 直流单位能耗值 W 按 式(B.2) 计算。
style="width:1.64004in;height:0.62678in" /> … … … … … … … … … …(B.2)
式 中 ：
Wa — 直流单位能耗值，单位为千瓦时每立方米(kW ·h/m³);
B.3 交流单位能耗值 W。的计算
交流用电的功率由3部分组成：P 、P₂ 和 P
交流单位能耗值 W。按 (B.3) 计算：
… …(B.3)
式 中 ：
W 。——交流单位能耗值，单位为千瓦时每立方米(kW ·h/m³);
P₁— 碱液泵功率，单位为千瓦(kW);
P. 补水泵平均功率，单位为千瓦(kW);
P₃— 控制用电功率，单位为千瓦(kW)。
B.4 单位能耗值 W 的计算
单位能耗值W 可 按 式(B.4) 计 算 ：
W=W,+W ……………… ……… (B.4)
style="width:3.11331in" />GB 32311—2015
(规范性附录)
能效的计算
能效η的计算根据电化学原理，当小室电压为热中性电压时，则水电解槽工作时不产生废热，此时
的能效设定为100%。
能效值η可按式(C. 1) 计算：
式中：
η — — 能效；
style="width:2.30666in;height:0.59994in" />
…… ………………… (C.1)
1.48——热中性电压，单位为伏(V);
W - 单位能耗值，单位为千瓦时每立方米(kW ·h/m³)。
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