標準編號:	GB/T 37562-2019
中文名稱:	壓力型水電解制氫系統技術條件
英文名稱:	Technical conditions of pressurized water electrolysis system for hydrogen production
中標分類:	F19    新能源及其他
行業分類:	GB    國家標準
ICS分類:	27.180 27.180    風力發電系統和其 27.180
發布機構:	國家市場監督管理總局 國家標準化管理委員會
發布日期:	2019-06-04
實施日期:	2020-1-1
標準狀態:	valid
翻譯語言:	英文
文件格式:	PDF
中文字符數:	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

壓力型水電解制氫系統技術條件 1 范圍 本標準規定了壓力型堿性水電解制氫系統和質子交換膜(PEM)水電解制氫系統的術語和定義、分類與命名、技術要求、試驗與檢測、標志、包裝。 本標準適用于工作壓力大于或等于0.3 MPa且小于或等于5.0 MPa的壓力型堿性水電解和壓力型PEM水電解制氫系統。 2規范性引用文件 下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。 GB/T 150(所有部分)壓力容器 GB/T 151 熱交換器 GB/T 629化學試劑 氫氧化鈉 GB/T 1972碟形彈簧 GB/T 2306 化學試劑 氫氧化鉀 GB/T 2829周期檢驗計數抽樣程序及表(適用于對過程穩定性的檢驗) GB/T 3634.2氫氣 第2部分：純氫、高純氫和超純氫 GB 3836.1爆炸性環境 第1部分：設備 通用要求 GB 3836.14爆炸性環境 第14部分：場所分類 爆炸性氣體環境 GB/T 3863工業氧 GB 4793.1測量、控制和實驗室用電氣設備的安全要求 第1部分：通用要求 GB 5226.1機械電氣安全 機械電氣設備 第1部分：通用技術條件 GB/T 5831氣體中微量氧的測定 比色法 GB/T 5832.1氣體分析 微量水分的測定 第1部分：電解法 GB/T 5832.2 氣體分析 微量水分的測定 第2部分：露點法 GB/T 6285 氣體中微量氧的測定 電化學法 GB/T 8984氣體中一氧化碳、二氧化碳和碳氫化合物的測定 氣相色譜法 GB/T 12241安全閥 一般要求 GB 12358作業場所環境氣體檢測報警儀 通用技術要求 GB/T 13306 標牌 GB/T 13384機電產品包裝通用技術條件 GB 16808可燃氣體報警控制器 GB/T 16895.23低壓電氣裝置 第6部分：檢驗 GB/T 19142 出口商品包裝 通則 GB/T 19774水電解制氫系統技術要求 GB/T 24499氫氣、氫能與氫能系統術語 GB/T 28060進出境貨物木質包裝材料檢疫管理準則 GB/T 34542.1氫氣儲存輸送系統 第1部分：通用要求 GB/T 37563 壓力型水電解制氫系統安全要求 GB 50030氧氣站設計規范 GB 50058爆炸危險環境電力裝置設計規范 GB 50177氫氣站設計規范 HG 20202脫脂工程施工及驗收規范 JB/T 4711 壓力容器涂敷與運輸包裝 TSG 21 固定式壓力容器安全技術監察規程 3術語和定義 GB/T 19774、GB/T 24499界定的以及下列術語和定義適用于本文件。 3.1 壓力pressure 垂直作用在容器單位表面積上的力。在本標準中，除注明者外，壓力均指表壓力。 3.2 壓力型水電解制氫系統pressurized water electrolysis system for hydrogen production 由具有規定壓力的水電解槽及其附屬設備、管道及其附件、箱體等共同構成的水電解制氫系統。 3.3 堿性水電解制氫系統alkaline water electrolysis system for hydrogen production 由堿性水電解槽及其附屬設備、管道及其附件、箱體等共同構成的水電解制氫系統。 3.4 PEM水電解制氫系統proton exchange membrane water electrolysis system for hydrogen production 由PEM水電解槽及其附屬設備、管道及其附件、箱體等共同構成的水電解制氫系統。 3.5 箱體 enclosure 在制氫系統中，起到對電氣系統與工藝系統進行分隔、保護和支撐的設備柜。 3.6 吹掃purge 使用氮氣或無油干燥空氣，將設備加工過程中系統內部產生的粉塵、顆粒及易燃液體吹除清理。 3.7 置換replacement 使用除CO2以外的，如N2或其他惰性氣體將制氫系統內所有設備和管線中的空氣、易燃易爆和有毒有害氣體吹除，并使用這種氣體對所有設備和管線填充并密封。 3.8 標準狀況 standard temperature and pressure 氣體在溫度為0℃，壓力為101.325 kPa條件下的狀態。 4分類與命名 4.1 壓力型堿性水電解制氫系統 壓力型堿性水電解制氫系統的產品命名應由大寫的漢語拼音字母和阿拉伯數字組成。產品純度可按照GB/T 19774中有關要求執行。 編制方法應符合下列規定： 型 設計壓力，單位為MPa 標準狀況的氫氣產量，單位為m3/h 各廠家可自定的代號 為堿性水電解制氫系統的代號，取“堿水電解”的拼音字母字頭 4.2壓力型PEM水電解制氫系統 壓力型PEM水電解制氫系統的產品命名應由大寫的漢語拼音字母和阿拉伯數字組成。產品純度可按照GB/T 19774中有關要求執行。 編制方法應符合下列規定： 型 設計壓力，單位為MPa 標準狀況的氫氣產量，單位為m3/h 各廠家可自定的代號 為PEM水電解制氫系統的代號，取“純水電解”的拼音字母字頭 5技術要求 5.1 壓力型水電解制氫系統 5.1.1 通用要求 堿性水電解制氫系統、PEM水電解制氫系統的典型系統框圖參見附錄A。 5.1.2工作條件 5.1.2.1 制氫系統工作環境應清潔、通風良好，工作環境溫度宜為5℃～45℃。 5.1.2.2 制氫系統所處的場所屬于有爆炸危險環境，其爆炸危險區域等級范圍劃分應符合GB 50177、GB 50058的要求，電氣設施的設防等級應為1區。 5.1.2.3堿性水電解制氫系統電解槽的工作溫度宜為80℃±5℃，PEM水電解制氫系統的工作溫度宜為60℃±5℃。 5.1.2.4對于壓力型水電解制氫系統，當用戶要求壓力較高時，應盡量提高工作壓力，以減少壓縮能耗。 5.1.2.5堿性水電解制氫系統的原料水品質應符合表1的規定。 表1 堿性水電解制氫系統原料水水質 名稱 單位 指標 電導率(25℃) mS/m ≤1 鐵離子含量 mg/L <1.0 氯離子含量 mg/L <2.0 懸浮物 mg/L <1.0 5.1.2.6堿性水電解制氫系統采用的氫氧化鉀或氫氧化鈉應符合GB/T 2306、GB/T 629的規定。 5.1.2.7堿性水電解制氫系統運行中，電解液質量要求應符合表2的規定。 表2堿性KOH水電解制氫系統電解液品質要求 名稱 單位 指標 濃度 ％ 27～32a CO32-含量 mg/L <100 鐵離子含量 mg/L <3 氯離子含量 mg/L <800 a此濃度為采用KOH水溶液時。 5.1.2.8 PEM水電解槽要求原料水至少應符合表3的規定。 表3 PEM水電解槽水質要求 名稱 單位 指標 電導率(25℃) mS/m ≤0.10 可氧化物質含量(以O計) mg/L ≤0.08 吸光度(254 nm，1 cm光程) ≤0.01 蒸發殘渣(105℃±2℃) mg/L ≤1.0 可溶性硅(以SiO2計) mg/L ≤0.02 5.1.2.9 冷卻水的水壓宜為0.15 MPa～0.35 MPa。循環冷卻水的水質應符合表4的要求。 表4循環冷卻水的水質要求 名稱 單位 指標 pH(25℃) — 6.5～8.0 氯離子含量 mg/L <200 硫酸根含量 mg/L <200 鈣離子含量 mg/L <200 鐵離子含量 mg/L <1.0 銨離子含量 mg/L <1.0 溶解硅酸含量 mg/L <50 5.2單體設備 5.2.1 通用要求 5.2.1.1 水電解制氫系統的單體設備應根據類型、規模、功能要求等確定。 5.2.1.2水電解制氫系統單體設備的結構、工作參數應滿足或優于水電解制氫系統的功能要求。 5.2.1.3單體設備內部或連接部位的內表面、零部件、密封件的材料，在電化學反應或與氫氣/氧氣接觸的過程中應具有下列特性： a)在規定的工作條件下具有良好的化學穩定性，在運行中不會發生各種形式的催化反應、電化學反應或其他形式的化學反應引起的寄生性副反應，以避免這些反應形成對氫氣/氧氣的污染。 b)應符合各項機械性能要求，并在工作條件下保持穩定的力學性能。 c)所選用材料的化學成分、金相組織，不應發生或避免發生氫脆。 d)所選用材料的化學成分、金相組織，在運行中不發生應力腐蝕、裂紋或氧腐蝕。 5.2.1.4任何條件下與氧氣接觸材料的自燃溫度應比可承受的最高操作溫度高50℃。 5.2.2水電解槽 5.2.2.1 水電解槽是水電解制氫系統的主體設備，它的性能參數將決定水電解制氫的技術性能。 水電解槽的性能參數、結構設計應以降低單位氫氣的電能消耗、減少制造成本、延長使用壽命為基本要求。應合理選擇水電解槽的結構形式、電解小室及隔膜的構造、涂層和材質。 5.2.2.2水電解槽的氫氣生產能力、純度和雜質含量應按制造廠家的企業標準和用戶的要求協商確定。 5.2.2.3水電解槽電解小室的電極材質、涂層或催化劑等應根據電解槽類型/工作參數等因素確定。 如果使用復極式結構，要求電極有良好的體積導電率。同時隔膜應能夠阻斷正負極室之間的氣體交換，以保證氫氣與氧氣的純度。 PEM水電解槽中“電解小室”的極板基材宜采用鈦板。負極側可采用金屬鉑作為催化劑，正極側可采用釕銥合金或他們的氧化物或混合物作為催化劑。 5.2.2.4 PEM水電解槽以質子交換膜作為電解質，質子交換膜應具有足夠化學穩定性以及質子交換能力，并保證足夠的機械強度和熱穩定性，一般要求膜材料致密不透氣，厚度為150 μm～250 μm。 5.2.2.5密封墊片的選擇應確保水電解槽在工作狀態不滲漏，并能承受槽體開、停車時的工作狀態變化。 5.2.2.6碟形彈簧的制造要求應符合GB/T 1972的規定。 5.2.2.7焊縫不得有氣孔、夾渣和裂紋等缺陷。 5.2.2.8水電解槽的電鍍零部件的質量、檢查應符合下列要求： a)鍍件的鍍層表面不得鼓泡、起皮、局部無鍍層和劃傷等嚴重缺陷。鍍層表面質量應進行100％檢驗。 b)鍍件的鍍層厚度、結合強度及孔隙率的檢驗抽樣和抽樣方法按照GB/T 2829的規定。鍍件可以采用相同工藝同時電鍍的試件進行試驗。 5.2.3壓力容器 5.2.3.1 壓力容器的材料、設計、制造、檢驗和驗收應符合TSG 21、GB/T 150的規定。 5.2.3.2各類壓力容器的材質選擇，應充分考慮該容器氫側和氧側不同的使用要求和運行狀態。 5.2.4 箱體 5.2.4.1 箱體內電氣隔間應始終相對大氣保持不小于5 Pa的正壓，并應根據箱體內部正壓值、箱體的體積等確定排氣量。 5.2.4.2 電氣隔間與制氫隔間之間應采用無孔、洞的隔板分隔，當必須要穿孔時應在箱體底部開孔。 5.2.4.3箱體應根據規模、功能要求確定，并應符合下列要求： a)箱體應有足夠的強度、剛度和耐久性，以保障全部設備和管路的安全。箱體同時要承擔制氫系統在搬運、安裝和操作過程中的受力和震動。 b)箱體應采用抗腐蝕材料制造，如不銹鋼板或鍍鎳鋼板，其厚度應不小于0.6 mm。 c)箱體的絕緣材料應通過機械或其他適當的方法進行固定，并應防止任何形式的移動和毀壞。 d)箱體的內表面應平整，無氫氣聚集空間，并在頂部設置排氣口。如果有多處氫氣聚集的空間，則應設置多處排氣口，或在相關“空間內”設置通氣孔洞。 e)箱體內應在方便檢查和維修的位置設置檢查口和維修口，檢查口應設有視窗或蓋板。 f)箱體內應設置固定式氫氣檢測報警儀，其技術性能應符合GB 12358和GB 16808的規定。氫氣檢測報警儀監測空氣中的氫氣濃度，當達到0.4％(體積分數)時，應報警并開啟事故風機。 5.2.4.4箱體應設有將水電解生成的氧氣/氫氣排放到室外指定區域的管路及其附件。對小型設備也可選擇將氣體排放到室內，但此時應在室內裝設富氧監測系統或氫氣報警系統。 5.2.5 氫氣罐 5.2.5.1 制氫系統應根據氫氣使用特點和用戶對氫氣的要求設置相應的氫氣罐。 5.2.5.2氫氣罐的儲存容量應根據氫氣產量、用氫特點、氫氣壓力等參數確定。 5.2.6 氧氣罐 5.2.6.1 制氫系統應根據用戶對氧氣的要求進行處置，可回收利用或直接排入大氣，當回收利用時，應符合GB 50177的有關規定，應對回收利用的氧氣按要求設置相應的氧氣罐。 5.2.6.2氧氣罐的儲存容量應根據用氧特點、氧氣產量、氧氣壓力等參數確定。 5.2.6.3 氧氣罐及其連接管道和附件均應按HG 20202嚴格進行脫脂處理。 5.2.7氫氣純化單元 5.2.7.1 氫氣純化器主要用于去除氫氣中的氧氣和水分等雜質。可采用催化法去除氧氣雜質、采用吸附法去除氫氣中的水分。 5.2.7.2氫氣純化器中各類壓力容器的設計、制造檢驗和驗收均應符合TSG 21、GB/T 150、GB/T 151中的規定。 5.2.7.3 宜采用自動控制裝置對氫氣純化過程和溫度等進行控制。 5.2.7.4氫氣純化后的氧、水分的微量雜質濃度的檢測應符合GB/T 5831、GB/T 5832.1、GB/T 5832.2、GB/T 6285的有關要求。根據用戶要求，宜設置連續監測儀器。 5.2.8 阻火器 5.2.8.1 水電解制氫系統的氫氣排空口前，應裝設阻火器。 5.2.8.2阻火器的結構可采用礫石型、銅絲網型和波紋型。 5.2.8.3氫氣阻火器應安裝在靠近氫氣排空口處。阻火器后的氫氣管道應采用不銹鋼管材，并設置防雨帽。 5.2.9超壓保護裝置 5.2.9.1 水電解制氫系統應設置兩路獨立的超壓聯鎖保護裝置，以保障系統安全運行。 5.2.9.2在制氫系統箱體內排放的氣體應該引到室外指定區域排放。 5.2.9.3壓力泄放裝置中安全閥的整定壓力為1.05倍～1.1倍工作壓力，安全閥應符合GB/T 12241的有關要求。