电解槽能耗相关指标知识小科普

目前国内和电解槽能效指标相关的大概只有两个文件可以参考，一个是GB 32311-2015《水电解制氢系统能效限定值及能效等级》，另一个则是今年最新发布的团标T/CAB 0166-2022。另外相关的直接指标其实就是三个：单位能耗、产气量（电流测试值计算气体产气量）、制氢效率。

其中在GB中定义了单位能耗和产气量，在T/CAB中定义了制氢效率（本质上还是单位能耗，只是再具体化了一些边界指标）。今天我们仅简单介绍标准中定义的计算方式，具体测试的标准条件等约束边界，大家可以找原标准学习。

一、产气量（电流测试值计算气体产气量）

1. 根据电解原理：

   任何物质在电解过程中，数量上的变化服从法拉第定律。

2. 电解槽的法拉第定律：

   在标准状态下,用2x96 500C电量,可电解1moL水,制取1 moL氢和 0.5 moL氧。1moL氢气在标准状态下的体积为22.43/1000 m³。故在标准状态下,制取1mol氢气所需理论电量为下式:

    

   

3. 电流测试值计算气体产气量：

   电流测试值计算气体产量按下式进行：

   

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Wd和交流单位能耗值Wa。

2. 直流单位能耗值Wd的计算

   2.1根据电解槽的直流电压U及电解小室数n，按下式求出电解槽平均小室电压E。

   2.2直流电耗Wd的计算。

3.交流电耗Wa的计算

三、制氢效率（来自于团标）

1.根据测得的直流电压值，电解槽的小室数，按照 GB 32311-2015 计算出电解槽在测试条件下工作压力下的平均小室电压及单位直流能耗 Wd。

2.制氢系统标定单位能耗中直流能耗(Wds)按照 3.2 MPa 氢气堆出口压力进行核算，当出口压力低于 3.2 MPa 时，氢气压力提升至 3.2 MPa 所需耗电量按照如下公式进行计算：

3.根据测得的碱液泵、补水泵及控制用电功率，按照 GB 32311-2015 计算出制氢系统的交流单位能耗 Wa。

4.制氢系统标定单位能耗（kWh/Nm3@2500 A/m2）等于 W=Wds+Wa。

总结：

1.团标的制氢效率仅是对GB里面单位能耗边界条件的一个详细补充说明，无太大新意，比如约定了电密、约定了压力等条件。

2.目前法定的能耗以及产量测试法以上是仅可依照的标准。

3.另采用实际产生气体进行收集计量，然后根据电耗再计算可以称之为溶剂法。但是此法极度依赖于氢气流量仪表，理论上采用热值质量流量计可能会比较能准确一点计量，但可能也无法实际准确表征，毕竟氢气受温度和压力的影响太大。

原文始发于微信公众号（氢眼所见）：电解槽能耗相关指标知识小科普