(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011516539.4
(22)申请日 2020.12.21
(71)申请人 苏州竞立制氢设备有限公司
地址 215000 江苏省苏州市吴中经济开发
区枫津路16号
(72)发明人 姜超 马军 张若雨 陆涧
(74)专利代理机构 苏州领跃知识产权代理有限
公司 32370
代理人 王宁
(51)Int.Cl.
C25B 9/00(2021.01)
C25B 15/023(2021.01)
C25B 1/04(2021.01)
(54)发明名称
法
(57)摘要
本发明涉及一种电解水电解槽小室电压监
测装置和方法，其中电解水电解槽小室电压监测
装置用于监测电解槽小室电压的电解电压，电解
片，每相邻两个电极片形成具有压差的单室电
压，电解水电解槽小室电压监测装置包括：控制
器，用以获取每相邻两个电极片之间的电压差，
以得到对应相邻电极片之间的所述单室电压。能
每个电极片的电位集中处理，得到每相邻两个电
极片之间所形成的单室电压，这样便精准得到每
个单室电压的精准数据，进而得到每个单室电压
对应的电解电压。权利要求书1页 说明书6页 附图2页CN 112760673 A 2021.05.07
C N 112760673
A
1.一种电解水电解槽小室电压监测装置，用于监测电解水实验装置的电解电压，所述电解水实验装置包括多个电极小室串联结构的电极片，每相邻两个电极片形成具有压差的
单室电压，其特征在于，
所述电解水电解槽小室电压监测装置包括：控制器，用以获取每相邻两个电极片之间的电压差，以得到对应相邻电极片之间的所述单室电压。
2.根据权利要求1所述的电解水电解槽小室电压监测装置，其特征在于，所述控制器包括：
电压采集模块，具有与电极片数量相对应的电压采集端，所述多个电压采集端依次分别与对应的电极片电性连接，用以采集每个电极片的相应电位；
处理模块，与所述电压采集模块电性连接，用以获取所述每个电极片的相应电位，并根据每相邻两个电极片的电位得到对应相邻两个电极片之间形成的单室电压。
3.根据权利要求2所述的电解水电解槽小室电压监测装置，其特征在于，所述处理模块根据每相邻两个电极片的电位得到所述相邻两个电极片的电位差值，并将所述电位差值作为对应相邻两个电极片之间形成的单室电压。
4.根据权利要求2所述的电解水电解槽小室电压监测装置，其特征在于，所述电压采集模块包括至少一个电压采集芯片。
5.根据权利要求4所述的电解水电解槽小室电压监测装置，其特征在于，所述电极片的数量为N个，所述电压采集模块包括第一电压采集芯片至第M电压采集芯片，k i 个电极片电性连接于第i电压采集芯片的电压采集端，其中N、M、i、k i 是正整数，且M≤N，i ≤M。
6.根据权利要求4所述的电解水电解槽小室电压监测装置，其特征在于，所述电极片的数量为9个，所述电压采集模块包括第一电压采集芯片及第二电压采集芯片，前5个电极片依次电性连接于第一电压采集芯片的电压采集端，后4个电极片依次电性连接于第二电压采集芯片的电压采集端。
7.根据权利要求6所述的电解水电解槽小室电压监测装置，其特征在于，当所述电压采集芯片的数量大于一个时，每个所述电压采集芯片采用同一负极电势。
8.根据权利要求2所述的电解水电解槽小室电压监测装置，其特征在于，所述处理模块为PLC处理器。
9.一种电解水电解槽小室电压监测方法，用于监测电解水实验装置的电解电压，所述电解水实验装置包括多个电极小室串联结构的电极片，每相邻两个电极片形成具有压差的单室电压，其特征在于，所述方法包括：
获取每相邻两个电极片之间的电压差，以得到对应相邻电极片之间的所述单室电压。
10.根据权利要求9所述的电解水电解槽小室电压监测方法，所述获取每相邻两个电极片之间的电压差，以得到对应相邻电极片之间的所述单室电压，包括：
监测每个电极片的对应电位；
获取每相邻两个电极片之间的电压差，以得到对应相邻电极片之间的所述单室电压。
权 利 要 求 书1/1页CN 112760673 A
一种电解水电解槽小室电压监测装置和方法
技术领域
[0001]本发明涉及电解水实验领域，特别是涉及一种电解水电解槽小室电压监测装置和方法。
背景技术
[0002]能源是整个世界发展和经济增长的最基本的驱动力，是人类赖以生存的物质基础。随着化石燃料耗量日益增加和储量日益减少，全球己出现环境污染，气候异常和能源短缺三大问题，因此寻来源丰富的清洁能源是当今世界面临的最紧迫问题。
[0003]氢是地球上储量最丰富的元素，主要以水和碳氢化合物等形式存在，而水又是地球的主要资源，地球表面有71％被水覆盖，氢可以大规模生产，并且氢能具有清洁和燃烧值高的特点，1Kg氢燃烧所放出的热量为1.2×108J，相当于1Kg汽油燃烧值的3倍，且其燃烧时只生成水和少量的氮化氢，不会对环境造成污染。因此，氢能的研究和发展倍受青睐，可以预见，氢能将成为21世纪能源体系的重要组成部分。
[0004]氢的制备由来已久，1783年法国的物理学家夏尔理提出用硫酸和铁作用制取氢气；1800年，Nicholson与Carlisle发现电可以分解水的现象，实现了水电解制取氢气；二十世纪初，水煤气制取氢气和气体烃‑水蒸气重整制氢得到快速发展；1966年，建立了第一个固体聚合物电解质体系(SPE system)。目前工业制氢的主要方法是矿物燃料转化制氢和电解水制氢，而热分解制氢、光催化制氢、生物制氢等可再生能源制氢工艺正处于研究阶段。[0005]而其中针对电解水制氢研究仍在不断的提升和探索，各研究院、高校也投入了大量的人力、物力在电解水制氢的研究、测试中。
[0006]研究院、大学等机构的电极研究测试中需监测电极小室电压，用于研究电极性能，进而进行相关的数据分析，这就需要监测控制系统对电解槽内的各小室电压进行集中采集与处理。传统的电压采集方式是对电解槽中的各小室电压的分别进行，采集误差较大，无法较精准的测量每个单室电压，进而导致后续的数据分析误差较大。
发明内容
[0007]基于此，有必要针对传统的监测装置中对电解槽中的单室电压监测误差较大，无法得到精确的测量，导致后续电解分析实验数据不准确的问题，提供一种能够精准的测量电解槽中的每个单室电压的电解水电解槽小室电压监测装置和方法。
[0008]一种电解水电解槽小室电压监测装置，用于监测电解水实验装置的电解电压，所述电解水实验装置包括多个电极小室串联结构的电极片，每相邻两个电极片形成具有压差的单室电压，所述电解水电解槽小室电压监测装置包括：
[0009]控制器，用以获取每相邻两个电极片之间的电压差，以得到对应相邻电极片之间的所述单室电压。
[0010]上述电解水电解槽小室电压监测装置能够集中采集控制器得到每相邻两个电极片之间所形成的单室电压，这样便精准得到每个单室电压的精准数据，进而得到每个单室
电压对应的电解电压。
[0011]在其中一个优选实施方式中，所述控制器包括：
[0012]电压采集模块，具有与电极片数量相对应的电压采集端，所述多个电压采集端依次分别与对应的电极片电性连接，用以采集每个电极片的相应电位；
[0013]处理模块，与所述电压采集模块电性连接，用以获取所述每个电极片的相应电位，并根据每相邻两个电极片的电位得到对应相邻两个电极片之间形成的单室电压。[0014]上述电解水电解槽小室电压监测装置能够集中采集电解槽中的每个电极片的电位，再对每个电极片的电位集中处理，得到每相邻两个电极片之间所形成的单室电压，这样便精准得到每个单室电压的精准数据，进而得到每个单室电压对应的电解电压。
[0015]在其中一个优选实施方式中，所述处理模块根据每相邻两个电极片的电位得到所述相邻两个电极片的电位差值，并将所述电位差值作为对应相邻两个电极片之间形成的单室电压。
[0016]上述实施方式中，因处理模块仅需对相邻的电极片做电位的差值处理，运算方式简单，处理器负荷较小，运算效率快。
[0017]在其中一个优选实施方式中，所述电压采集模块包括至少一个电压采集芯片。[0018]在其中一个
优选实施方式中，所述电极片的数量为N个，所述电压采集模块包括第
个电极片电性连接于第i电压采集芯片的电压采集一电压采集芯片至第M电压采集芯片，k
i
是正整数，且M≤N，i≤M。
端，其中N、M、i、k
i
[0019]上述实施方式中能够将电极片分别对应连接每个电压采集芯片的对应的电压采集端。
[0020]在其中一个优选实施方式中，所述电极片的数量为9个，所述电压采集模块包括第一电压采集芯片及第二电压采集芯片，前5个电极片依次电性连接于第一电压采集芯片的电压采集端，后4个电极片依次电性连接于第二电压采集芯片的电压采集端。
[0021]上述实施方式中，因有些电压采集芯片具有8个通道电压采集端，单个芯片所能承受的最大电压为10V，电解槽单个小室电压又控制在2V左右，因此，需要采用第一电压采集芯片及第二电压采集芯片同时工作。
[0022]在其中一个优选实施方式中，当所述电压采集芯片的数量大于一个时，每个所述电压采集芯片采用同一负极电势。
[0023]上述实施方式所采用的电压采集芯片采用同一负极电势，为确保获取每个电极的电势采用统一的参考电压。
[0024]在其中一个优选实施方式中，所述处理模块为PLC处理器。
[0025]一种电解水电解槽小室电压监测方法，用于监测电解水实验装置的电解电压，所述电解水实验装置包括多个电极小室串联结构的电极片，每相邻两个电极片形成具有压差的单室电压，所述方法包括：
[0026]获取每相邻两个电极片之间的电压差，以得到对应相邻电极片之间的所述单室电压。
[0027]在其中一个优选实施方式中，所述获取每相邻两个电极片之间的电压差，以得到对应相邻电极片之间的所述单室电压，包括：
[0028]监测每个电极片的对应电位；
[0029]获取每相邻两个电极片之间的电压差，以得到对应相邻电极片之间的所述单室电压。
[0030]上述电解水电解槽小室电压监测方法能够集中采集电解槽中的每个电极片的电位，再对每个电极片的电位集中处理，得到每相邻两个电极片之间所形成的单室电压，这样便精准得到每个单室电压的精准数据，进而精确的得到每个单室电压对应的水解电压。
附图说明
[0031]图1为本发明第一优选实施方式中的电解水电解槽小室电压监测装置的工作示意图；
[0032]图2为本发明第一优选实施方式中的电解水电解槽小室电压监测装置的模块示意图；
[0033]图3为本发明第一优选实施方式中的电解水电解槽小室电压监测装置的电压采集芯片的电路连接示意图；
[0034]图4为本发明第二优选实施方式中的电解水电解槽小室电压监测方法的流程图。
具体实施方式
[0035]下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
[0036]结合图1及图2所示，本发明第一优选实施方式公开了一种电解水电解槽小室电压监测装置100，该电解水电解槽小室电压监测装置100用于监测电解槽电极小室的电解电压，所述电解水实验装置包括多个电极小室串联结构的电极片，每相邻两个电极片形成具有压差的单室电压，所述电解水电解槽小室电压监测装置100包括控制器，用以获取每相邻两个电极片之间的电压差，以得到对应相邻电极片之间的所述单室电压。
[0037]具体地，控制器包括电压采集模块110及处理模块120。
[0038]具体地，上述电压采集模块110具有与上述电解槽内的电极片数量相对应的若干个电压采集端，所述若干个电压采集端依次分别与对应地电极片电性连接，用以采集所述每个电极片的相应电位。
[0039]本实施方式中，上述电解水实验装置具有9个电极片，该9个电极片依次分别为第一电极片m1、第二电极片m2、第三电极片m3、第四电极片m4、第五电极片m5、第六电极片m6、第七电极片m7、第八电极片m8及第九电极片m9。其中第一电极片m1为正电极，第九电极片m9为负电极，其余电极片m2～m8为正负双极性电极。上述正负双极性电极为在不同相邻的小室电压中，电极片呈正负不同的极性表现。以第二电极片m2为例，在上述第一电极片m1与第二电极片m2所形成的小室电压中，上述第二电极片m2为负电极，在上述第二电极片m2与第三电极片m3所形成的小室电压中，上述第二电极片m2为正电极。
[0040]该电压采集模块110同样具备9个电压采集端，该9个电压采集端分别为第一电压采集端n1、第二电压采集端n2、第三电压采集端n3、第四电压采集端n4、第五电压采集端n5、第六电压采集端n6、第七电压采集端n7、第八电压采集端n8、第九电压采集端n9。上述电压采集端依次分别与对应地电极片电性连接，用以采集所述每个电极片的相应电位，具体地，
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