标准编号:	GB/T 37562-2019
中文名称:	压力型水电解制氢系统技术条件
英文名称:	Technical conditions of pressurized water electrolysis system for hydrogen production
中标分类:	F19    新能源及其他
行业分类:	GB    国家标准
ICS分类:	27.180 27.180    风力发电系统和其 27.180
发布机构:	国家市场监督管理总局 国家标准化管理委员会
发布日期:	2019-06-04
实施日期:	2020-1-1
标准状态:	valid
翻译语言:	英文
文件格式:	PDF
中文字符数:	21000 字
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Codeofchina.com is in charge of this English translation. In case of any doubt about the English translation, the Chinese original shall be considered authoritative. This standard is developed in accordance with the rules given in GB/T 1.1-2009. This standard was proposed by and is under the jurisdiction of the National Technical Committee on Hydrogen Energy of Standardization Administration of China (SAC/TC 309). Technical conditions of pressurized water electrolysis system for hydrogen production 1 Scope This standard specifies the terms and definitions, classification and designation, technical requirements, test and detection, marking and packaging of pressurized alkaline water electrolysis and pressurized proton exchange membrane (PEM) water electrolysis systems for hydrogen production. This standard is applicable to pressurized alkaline water electrolysis and pressurized proton exchange membrane water electrolysis systems for hydrogen production with a working pressure of greater than or equal to 0.3MPa and less than or equal to 5.0MPa. 2 Normative references The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies. GB/T 150 (All parts) Pressure vessels GB/T 151 Heat exchangers GB/T 629 Chemical reagent - Sodium hydroxide GB/T 1972 Disc spring GB/T 2306 Chemical reagent - Potassium hydroxide GB/T 2829 Sampling procedures and tables for periodic inspection by attributes (apply to inspection of process stability) GB/T 3634.2 Hydrogen - Part 2: Pure hydrogen, high pure hydrogen and ultrapure hydrogen GB 3836.1 Explosive atmospheres - Part 1: Equipment - General requirements GB 3836.14 Explosive atmospheres - Part 14: Classification of areas - Explosive gas atmosphere GB/T 3863 Industrial oxygen GB 4793.1 Safety requirements for electrical equipment for measurement, control and laboratory use - Part 1: General requirements GB 5226.1 Electrical safety of machinery - Electrical equipment of machines - Part 1: General requirements GB/T 5831 Determination of trace oxygen in the gases - Colorimetric method GB/T 5832.1 Gas analysis - Determination of moisture - Part 1: Electrolytic method GB/T 5832.2 Gas analysis - Determination of moisture - Part 2: Dew point method GB/T 6285 Determination of trace oxygen in gases - Electrochemical method GB/T 8984 Determination of carbon monoxide carbon dioxide and hydrocarbon in gases - Gas chromatographic method GB/T 12241 Safety valves - General requirements GB 12358 Gas monitors and alarms for workplace - General technical requirements GB/T 13306 Plates GB/T 13384 General specifications for packing of mechanical and electrical product GB 16808 Combustible gas alarm controller GB/T 16895.23 Low-voltage electrical installations - Part 6: Verification GB/T 19142 Packaging for export commodity - General rule GB/T 19774 Specification of water electrolyte system for producing hydrogen GB/T 24499 Technology glossary for gaseous hydrogen, hydrogen energy and hydrogen energy system GB/T 28060 Guidelines for phytosanitary regulating wood packaging material GB/T 34542.1 Storage and transportation systems for gaseous hydrogen - Part 1: General requirements GB/T 37563 Safety requirements for pressurized water electrolysis system for hydrogen production GB 50030 Code for design of oxygen station GB 50058 Code for design of electrical installations in explosive atmospheres GB 50177 Design code for hydrogen station HG 20202 Code for construction and acceptance of degreasing project JB/T 4711 Coating and packing for pressure vessels transport TSG 21 Supervision regulation on safety technology for stationary pressure vessel 3 Terms and definitions For the purposes of this document, the terms and definitions given in GB/T 19774 and GB/T 24499 and the following apply. 3.1 pressure force vertically applied to unit surface area of a vessel, which refers to gauge pressure hereof, unless otherwise specified 3.2 pressurized water electrolysis system for hydrogen production water electrolysis system for hydrogen production composed of water electrolyzer with specified pressure and its auxiliary equipment, pipeline and its accessories, enclosure, etc. 3.3 alkaline water electrolysis system for hydrogen production water electrolysis system for hydrogen production composed of alkaline water electrolyzer and its auxiliary equipment, pipeline and its accessories, enclosure, etc. 3.4 proton exchange membrane (PEM) water electrolysis system for hydrogen production water electrolysis system for hydrogen production composed of PEM water electrolyzer and its auxiliary equipment, pipeline and its accessories, enclosure, etc. 3.5 enclosure equipment cabinet used to separate, protect and support the electrical system and process system in the hydrogen production system 3.6 purge blowing off and clearing dust, particles and flammable liquids generated in the system using nitrogen or oil-free dry air during equipment processing 3.7 replacement blowing off and clearing the air and flammable, explosive, toxic and harmful gases in all equipment and pipelines in the hydrogen production system by inert gases other than CO2, such as N2, and filling and sealing all equipment and pipelines by such gases 3.8 standard temperature and pressure state of gas at temperature of 0℃ and absolute pressure of 101.325kPa 4 Classification and designation 4.1 Pressurized alkaline water electrolysis system for hydrogen production The product designation for pressurized alkaline water electrolysis system for hydrogen production shall consist of capital Chinese phonetic alphabets and Arabic numerals. The product purity may be implemented according to relevant requirements of GB/T 19774. The designation method shall meet the following requirements: 4.2 Pressurized PEM water electrolysis system for hydrogen production The product designation for pressurized PEM water electrolysis system for hydrogen production shall consist of capital Chinese phonetic alphabets and Arabic numerals. The product purity may be implemented according to relevant requirements of GB/T 19774. The designation method shall meet the following requirements: 5 Technical requirements 5.1 Pressurized water electrolysis system for hydrogen production 5.1.1 General requirements See Annex A for typical system block diagrams of alkaline water electrolysis system for hydrogen production and PEM water electrolysis system for hydrogen production. 5.1.2 Working conditions 5.1.2.1 The working environment of hydrogen production system shall be clean and well ventilated, and should be at 5~45℃. 5.1.2.2 The environment of the site where the hydrogen production system is located has explosion risk, and the classification of explosive hazardous areas shall meet the requirements of GB 50177 and GB 50058, and the fortification level of electrical facilities shall be Level 1.

Foreword i 1 Scope 2 Normative references 3 Terms and definitions 4 Classification and designation 4.1 Pressurized alkaline water electrolysis system for hydrogen production 4.2 Pressurized PEM water electrolysis system for hydrogen production 5 Technical requirements 5.1 Pressurized water electrolysis system for hydrogen production 5.2 Single equipment 5.3 Pipeline and accessories 5.4 Electrical equipment and wiring 5.5 Automatic control and monitoring 5.6 Assembly and installation 6 Test and detection 6.1 Test conditions 6.2 Test 6.3 Detection 7 Marking 8 Product accompanying documents 8.1 Handling and hoisting requirements 8.2 System and equipment drawings 8.3 Instruction manual 8.4 Installation and maintenance manual 9 Packaging Annex A (Informative) Block diagram for typical pressurized water electrolysis system for hydrogen production Annex B (Normative) Testing of gas output by volumetric method Annex C (Informative) Method of calculating the gas output using DC current testing values Annex D (Informative) Testing gas purity with analytical instruments

压力型水电解制氢系统技术条件 1 范围 本标准规定了压力型碱性水电解制氢系统和质子交换膜(PEM)水电解制氢系统的术语和定义、分类与命名、技术要求、试验与检测、标志、包装。 本标准适用于工作压力大于或等于0.3 MPa且小于或等于5.0 MPa的压力型碱性水电解和压力型PEM水电解制氢系统。 2规范性引用文件 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 150(所有部分)压力容器 GB/T 151 热交换器 GB/T 629化学试剂 氢氧化钠 GB/T 1972碟形弹簧 GB/T 2306 化学试剂 氢氧化钾 GB/T 2829周期检验计数抽样程序及表(适用于对过程稳定性的检验) GB/T 3634.2氢气 第2部分：纯氢、高纯氢和超纯氢 GB 3836.1爆炸性环境 第1部分：设备 通用要求 GB 3836.14爆炸性环境 第14部分：场所分类 爆炸性气体环境 GB/T 3863工业氧 GB 4793.1测量、控制和实验室用电气设备的安全要求 第1部分：通用要求 GB 5226.1机械电气安全 机械电气设备 第1部分：通用技术条件 GB/T 5831气体中微量氧的测定 比色法 GB/T 5832.1气体分析 微量水分的测定 第1部分：电解法 GB/T 5832.2 气体分析 微量水分的测定 第2部分：露点法 GB/T 6285 气体中微量氧的测定 电化学法 GB/T 8984气体中一氧化碳、二氧化碳和碳氢化合物的测定 气相色谱法 GB/T 12241安全阀 一般要求 GB 12358作业场所环境气体检测报警仪 通用技术要求 GB/T 13306 标牌 GB/T 13384机电产品包装通用技术条件 GB 16808可燃气体报警控制器 GB/T 16895.23低压电气装置 第6部分：检验 GB/T 19142 出口商品包装 通则 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 28060进出境货物木质包装材料检疫管理准则 GB/T 34542.1氢气储存输送系统 第1部分：通用要求 GB/T 37563 压力型水电解制氢系统安全要求 GB 50030氧气站设计规范 GB 50058爆炸危险环境电力装置设计规范 GB 50177氢气站设计规范 HG 20202脱脂工程施工及验收规范 JB/T 4711 压力容器涂敷与运输包装 TSG 21 固定式压力容器安全技术监察规程 3术语和定义 GB/T 19774、GB/T 24499界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 压力pressure 垂直作用在容器单位表面积上的力。在本标准中，除注明者外，压力均指表压力。 3.2 压力型水电解制氢系统pressurized water electrolysis system for hydrogen production 由具有规定压力的水电解槽及其附属设备、管道及其附件、箱体等共同构成的水电解制氢系统。 3.3 碱性水电解制氢系统alkaline water electrolysis system for hydrogen production 由碱性水电解槽及其附属设备、管道及其附件、箱体等共同构成的水电解制氢系统。 3.4 PEM水电解制氢系统proton exchange membrane water electrolysis system for hydrogen production 由PEM水电解槽及其附属设备、管道及其附件、箱体等共同构成的水电解制氢系统。 3.5 箱体 enclosure 在制氢系统中，起到对电气系统与工艺系统进行分隔、保护和支撑的设备柜。 3.6 吹扫purge 使用氮气或无油干燥空气，将设备加工过程中系统内部产生的粉尘、颗粒及易燃液体吹除清理。 3.7 置换replacement 使用除CO2以外的，如N2或其他惰性气体将制氢系统内所有设备和管线中的空气、易燃易爆和有毒有害气体吹除，并使用这种气体对所有设备和管线填充并密封。 3.8 标准状况 standard temperature and pressure 气体在温度为0℃，压力为101.325 kPa条件下的状态。 4分类与命名 4.1 压力型碱性水电解制氢系统 压力型碱性水电解制氢系统的产品命名应由大写的汉语拼音字母和阿拉伯数字组成。产品纯度可按照GB/T 19774中有关要求执行。 编制方法应符合下列规定： 型 设计压力，单位为MPa 标准状况的氢气产量，单位为m3/h 各厂家可自定的代号 为碱性水电解制氢系统的代号，取“碱水电解”的拼音字母字头 4.2压力型PEM水电解制氢系统 压力型PEM水电解制氢系统的产品命名应由大写的汉语拼音字母和阿拉伯数字组成。产品纯度可按照GB/T 19774中有关要求执行。 编制方法应符合下列规定： 型 设计压力，单位为MPa 标准状况的氢气产量，单位为m3/h 各厂家可自定的代号 为PEM水电解制氢系统的代号，取“纯水电解”的拼音字母字头 5技术要求 5.1 压力型水电解制氢系统 5.1.1 通用要求 碱性水电解制氢系统、PEM水电解制氢系统的典型系统框图参见附录A。 5.1.2工作条件 5.1.2.1 制氢系统工作环境应清洁、通风良好，工作环境温度宜为5℃～45℃。 5.1.2.2 制氢系统所处的场所属于有爆炸危险环境，其爆炸危险区域等级范围划分应符合GB 50177、GB 50058的要求，电气设施的设防等级应为1区。 5.1.2.3碱性水电解制氢系统电解槽的工作温度宜为80℃±5℃，PEM水电解制氢系统的工作温度宜为60℃±5℃。 5.1.2.4对于压力型水电解制氢系统，当用户要求压力较高时，应尽量提高工作压力，以减少压缩能耗。 5.1.2.5碱性水电解制氢系统的原料水品质应符合表1的规定。 表1 碱性水电解制氢系统原料水水质 名称 单位 指标 电导率(25℃) mS/m ≤1 铁离子含量 mg/L <1.0 氯离子含量 mg/L <2.0 悬浮物 mg/L <1.0 5.1.2.6碱性水电解制氢系统采用的氢氧化钾或氢氧化钠应符合GB/T 2306、GB/T 629的规定。 5.1.2.7碱性水电解制氢系统运行中，电解液质量要求应符合表2的规定。 表2碱性KOH水电解制氢系统电解液品质要求 名称 单位 指标 浓度 ％ 27～32a CO32-含量 mg/L <100 铁离子含量 mg/L <3 氯离子含量 mg/L <800 a此浓度为采用KOH水溶液时。 5.1.2.8 PEM水电解槽要求原料水至少应符合表3的规定。 表3 PEM水电解槽水质要求 名称 单位 指标 电导率(25℃) mS/m ≤0.10 可氧化物质含量(以O计) mg/L ≤0.08 吸光度(254 nm，1 cm光程) ≤0.01 蒸发残渣(105℃±2℃) mg/L ≤1.0 可溶性硅(以SiO2计) mg/L ≤0.02 5.1.2.9 冷却水的水压宜为0.15 MPa～0.35 MPa。循环冷却水的水质应符合表4的要求。 表4循环冷却水的水质要求 名称 单位 指标 pH(25℃) — 6.5～8.0 氯离子含量 mg/L <200 硫酸根含量 mg/L <200 钙离子含量 mg/L <200 铁离子含量 mg/L <1.0 铵离子含量 mg/L <1.0 溶解硅酸含量 mg/L <50 5.2单体设备 5.2.1 通用要求 5.2.1.1 水电解制氢系统的单体设备应根据类型、规模、功能要求等确定。 5.2.1.2水电解制氢系统单体设备的结构、工作参数应满足或优于水电解制氢系统的功能要求。 5.2.1.3单体设备内部或连接部位的内表面、零部件、密封件的材料，在电化学反应或与氢气/氧气接触的过程中应具有下列特性： a)在规定的工作条件下具有良好的化学稳定性，在运行中不会发生各种形式的催化反应、电化学反应或其他形式的化学反应引起的寄生性副反应，以避免这些反应形成对氢气/氧气的污染。 b)应符合各项机械性能要求，并在工作条件下保持稳定的力学性能。 c)所选用材料的化学成分、金相组织，不应发生或避免发生氢脆。 d)所选用材料的化学成分、金相组织，在运行中不发生应力腐蚀、裂纹或氧腐蚀。 5.2.1.4任何条件下与氧气接触材料的自燃温度应比可承受的最高操作温度高50℃。 5.2.2水电解槽 5.2.2.1 水电解槽是水电解制氢系统的主体设备，它的性能参数将决定水电解制氢的技术性能。 水电解槽的性能参数、结构设计应以降低单位氢气的电能消耗、减少制造成本、延长使用寿命为基本要求。应合理选择水电解槽的结构形式、电解小室及隔膜的构造、涂层和材质。 5.2.2.2水电解槽的氢气生产能力、纯度和杂质含量应按制造厂家的企业标准和用户的要求协商确定。 5.2.2.3水电解槽电解小室的电极材质、涂层或催化剂等应根据电解槽类型/工作参数等因素确定。 如果使用复极式结构，要求电极有良好的体积导电率。同时隔膜应能够阻断正负极室之间的气体交换，以保证氢气与氧气的纯度。 PEM水电解槽中“电解小室”的极板基材宜采用钛板。负极侧可采用金属铂作为催化剂，正极侧可采用钌铱合金或他们的氧化物或混合物作为催化剂。 5.2.2.4 PEM水电解槽以质子交换膜作为电解质，质子交换膜应具有足够化学稳定性以及质子交换能力，并保证足够的机械强度和热稳定性，一般要求膜材料致密不透气，厚度为150 μm～250 μm。 5.2.2.5密封垫片的选择应确保水电解槽在工作状态不渗漏，并能承受槽体开、停车时的工作状态变化。 5.2.2.6碟形弹簧的制造要求应符合GB/T 1972的规定。 5.2.2.7焊缝不得有气孔、夹渣和裂纹等缺陷。 5.2.2.8水电解槽的电镀零部件的质量、检查应符合下列要求： a)镀件的镀层表面不得鼓泡、起皮、局部无镀层和划伤等严重缺陷。镀层表面质量应进行100％检验。 b)镀件的镀层厚度、结合强度及孔隙率的检验抽样和抽样方法按照GB/T 2829的规定。镀件可以采用相同工艺同时电镀的试件进行试验。 5.2.3压力容器 5.2.3.1 压力容器的材料、设计、制造、检验和验收应符合TSG 21、GB/T 150的规定。 5.2.3.2各类压力容器的材质选择，应充分考虑该容器氢侧和氧侧不同的使用要求和运行状态。 5.2.4 箱体 5.2.4.1 箱体内电气隔间应始终相对大气保持不小于5 Pa的正压，并应根据箱体内部正压值、箱体的体积等确定排气量。 5.2.4.2 电气隔间与制氢隔间之间应采用无孔、洞的隔板分隔，当必须要穿孔时应在箱体底部开孔。 5.2.4.3箱体应根据规模、功能要求确定，并应符合下列要求： a)箱体应有足够的强度、刚度和耐久性，以保障全部设备和管路的安全。箱体同时要承担制氢系统在搬运、安装和操作过程中的受力和震动。 b)箱体应采用抗腐蚀材料制造，如不锈钢板或镀镍钢板，其厚度应不小于0.6 mm。 c)箱体的绝缘材料应通过机械或其他适当的方法进行固定，并应防止任何形式的移动和毁坏。 d)箱体的内表面应平整，无氢气聚集空间，并在顶部设置排气口。如果有多处氢气聚集的空间，则应设置多处排气口，或在相关“空间内”设置通气孔洞。 e)箱体内应在方便检查和维修的位置设置检查口和维修口，检查口应设有视窗或盖板。 f)箱体内应设置固定式氢气检测报警仪，其技术性能应符合GB 12358和GB 16808的规定。氢气检测报警仪监测空气中的氢气浓度，当达到0.4％(体积分数)时，应报警并开启事故风机。 5.2.4.4箱体应设有将水电解生成的氧气/氢气排放到室外指定区域的管路及其附件。对小型设备也可选择将气体排放到室内，但此时应在室内装设富氧监测系统或氢气报警系统。 5.2.5 氢气罐 5.2.5.1 制氢系统应根据氢气使用特点和用户对氢气的要求设置相应的氢气罐。 5.2.5.2氢气罐的储存容量应根据氢气产量、用氢特点、氢气压力等参数确定。 5.2.6 氧气罐 5.2.6.1 制氢系统应根据用户对氧气的要求进行处置，可回收利用或直接排入大气，当回收利用时，应符合GB 50177的有关规定，应对回收利用的氧气按要求设置相应的氧气罐。 5.2.6.2氧气罐的储存容量应根据用氧特点、氧气产量、氧气压力等参数确定。 5.2.6.3 氧气罐及其连接管道和附件均应按HG 20202严格进行脱脂处理。 5.2.7氢气纯化单元 5.2.7.1 氢气纯化器主要用于去除氢气中的氧气和水分等杂质。可采用催化法去除氧气杂质、采用吸附法去除氢气中的水分。 5.2.7.2氢气纯化器中各类压力容器的设计、制造检验和验收均应符合TSG 21、GB/T 150、GB/T 151中的规定。 5.2.7.3 宜采用自动控制装置对氢气纯化过程和温度等进行控制。 5.2.7.4氢气纯化后的氧、水分的微量杂质浓度的检测应符合GB/T 5831、GB/T 5832.1、GB/T 5832.2、GB/T 6285的有关要求。根据用户要求，宜设置连续监测仪器。 5.2.8 阻火器 5.2.8.1 水电解制氢系统的氢气排空口前，应装设阻火器。 5.2.8.2阻火器的结构可采用砾石型、铜丝网型和波纹型。 5.2.8.3氢气阻火器应安装在靠近氢气排空口处。阻火器后的氢气管道应采用不锈钢管材，并设置防雨帽。 5.2.9超压保护装置 5.2.9.1 水电解制氢系统应设置两路独立的超压联锁保护装置，以保障系统安全运行。 5.2.9.2在制氢系统箱体内排放的气体应该引到室外指定区域排放。 5.2.9.3压力泄放装置中安全阀的整定压力为1.05倍～1.1倍工作压力，安全阀应符合GB/T 12241的有关要求。