用于高温氧化物电解池的测试装置的制作方法

本实用新型涉及高温氧化物电解池领域，具体涉及一种用于高温氧化物电解池的测试装置。

背景技术：

目前工业上能够实现大规模制氢的主要是甲烷蒸汽重整(SMR)和水电解制氢两种方法。前者消耗大量化石燃料，同时排放大量CO2；后者相对昂贵、低效而且发电过程中大部分也都可能排放CO2。因此现有制氢技术都无法满足未来氢能经济对大规模、可持续、清洁、高效制氢技术的需求。而高温蒸汽电解制氢技术采用高温固体氧化物电解池并结合高效热源制氢，理论制氢效率可以高达50％以上，是满足未来氢能经济最理想的大规模制氢技术之一。高温蒸汽电解制氢电极测试装置是用于研究电解池各部分构成材料、电解池制备工艺、电解池性能以及高温电解制氢工艺与优化等方面必不可少的分析测试设备。但是高温蒸汽电解制氢处于高温(700～1000℃)、高湿的工作环境，金属材料无法实现在该高温环境下稳定工作，即使采用耐高温特种钢材料，也难以满足在这种高温和高湿条件下长期稳定运行的要求。

2017年5月28日，由清华大学申请的发明专利：高温蒸汽电解制氢电极测试装置，专利号为CN200710099671.8公开了一种能够解决材料腐蚀问题以及测试系统密封性问题的测试装置，采用内部陶瓷材料与外部金属材料相结合的方式，氢电极气室内的进气与出气陶瓷管分别嵌入氢电极气室外的进气与出气金属管内，氢电极气室底端采用法兰密封。然而该测试装置由多个部件构成，其安装过程复杂繁琐，安装过程中容易出现操作失误影响整个装置的气密性，且进气和出气陶瓷管通过嵌入方式与进气和出气金属管连接，并通过密封材料密封，由于进气和出气陶瓷管温度较高，因而对密封材料的耐高温性要求高，一般的橡胶类弹性密封材料难以承受高温，并且金属管在长期高温和常温环境的交替过程中，其与法兰盘间的连接容易出现裂痕和松动，在长期使用过程中，气密性难以得到保证，容易导致氢气泄露，影响测试结果，甚至还会引发安全事故。另一方面，由于氢电极引线和氧电极引线需要利用铂浆或银浆焊接在三合一电极上，操作困难，成功率低，进一步增加了安装难度，若测试中途电极引线脱落，则严重影响测试结果的准确性。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型公开一种用于高温氧化物电解池的测试装置，该测试装置安装简便、气密性高，能够有效提高高温氧化物电解池测试的安全性和准确性。

本实用新型通过下述技术方案实现：

用于高温氧化物电解池的测试装置，包括氢电极气室，在氢电极气室顶端设有陶瓷环，陶瓷环内嵌入一个三合一电极，三合一电极与氢电极气室顶端间设有玻璃密封环，氢电极气室底端设有法兰盘，所述氢电极气室与法兰盘为一体式，法兰盘设有进气管和出气管，所述进气管和出气管与法兰盘为一体式且材质均为碳化硅陶瓷，进气管和出气管在法兰盘下侧处分别连接一根金属进气管和金属出气管，在进气管和出气管下端的管壁上设有数个散热片，所述金属进气管和金属出气管顶部设有直径略大于进气管和出气管的凹槽，凹槽内壁固定有弹性密封圈，进气管和出气管与金属进气管和金属出气管间通过凹槽连接，所述法兰盘中央穿设一根氢电极引线管，氢电极引线管中部设有一根氢电极引线，氢电极引线顶部与三合一电极上的氢电极接触，三合一电极上端的氧电极与一根氧电极引线相接。

本实用新型通过将氢电极气室、法兰盘、进气管和出气管设置为一体式结构，在便于快速安装的同时保证氢电极气室、法兰盘、进气管和出气管间相互连接的可靠性和气密性，有效降低氢电极气室内气体泄漏的可能，进气管和出气管均为碳化硅陶瓷材质，其具有良好导热性能，通过在进气管和出气管下端设置数个散热片，有效将进气管和出气管下端的热量散发出去，因而有效降低进气管、出气管和金属进气管与金属出气管相接处的温度，使金属进气管与金属出气管凹槽内的弹性密封圈不被高温损坏，避免金属材质的金属进气管与金属出气管因高温产生形变或腐蚀，增加了进气管、出气管与金属进气管和金属出气管连接的可靠性和气密性，使整个装置具有更好的密封性和安全性，有效提高固体氧化物电解池测试的准确性。

所述陶瓷环顶面设有与陶瓷环同心的环形凹槽，所述环形凹槽通过螺纹与一个陶瓷卡套相连，陶瓷卡套为圆形，中央设有与氧电极引线匹配的圆孔，其外缘垂直设有定位环，所述定位环设有螺纹并与环形凹槽匹配，所述氧电极引线与三合一电极通过设于氧电极引线底部的矩形触头一相接，矩形触头一设于陶瓷卡套圆孔下方且大于圆孔直径。

本实用新型利用陶瓷卡套将氧电极引线限定在圆孔内，将陶瓷卡套在陶瓷环的环形凹槽内旋转，调节陶瓷卡套的高度，利用陶瓷卡套将矩形触头压紧在三合一电极上，避免其松动。

所述氢电极引线管底部设有密封塞，所述密封塞中部设有氢电极引线安装孔，氢电极引线设于氢电极引线安装孔内，所述氢电极引线顶部设有矩形触头二，氢电极引线通过矩形触头二与三合一电极相接。

本实用新型通过调节密封塞在氢电极引线管内的高度，使矩形触头二与三合一电极相接处。

进一步，所述弹性密封圈材质为耐热橡胶。所述氢电极气室外壁设有固定装置，氢电极气室通过固定装置设置在炉体中心。橡胶材质具有良好的气密性，能够有效提高本实用新型的密封性和可靠性。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本实用新型用于高温氧化物电解池的测试装置，通过将氢电极气室、法兰盘、进气管和出气管设置为一体式结构，在便于快速安装的同时保证氢电极气室、法兰盘、进气管和出气管间相互连接的可靠性和气密性，有效降低氢电极气室内气体泄漏的可能，进气管和出气管均为碳化硅陶瓷材质，其具有良好导热性能，通过在进气管和出气管下端设置数个散热片，有效将进气管和出气管下端的热量散发出去，因而有效降低进气管、出气管和金属进气管与金属出气管相接处的温度，使金属进气管与金属出气管凹槽内的弹性密封圈不被高温损坏，避免金属材质的金属进气管与金属出气管因高温产生形变或腐蚀，增加了进气管、出气管与金属进气管和金属出气管连接的可靠性和气密性，使整个装置具有更好的密封性和安全性，有效提高固体氧化物电解池测试的准确性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型图1中B处放大图；

图3为本实用新型图1中A处放大图；

附图中标记及对应的零部件名称：

1-氢电极气室，2-陶瓷环，21-环形凹槽，3-三合一电极，4-玻璃密封环，5-法兰盘，51-进气管，52-出气管，53-散热片，54-氢电极引线管，55-密封塞，6-金属进气管，7-金属出气管，8-凹槽，81-弹性密封圈，9-氢电极引线，91-矩形触头二，10-氧电极引线，101-矩形触头一，11-陶瓷卡套，111-圆孔，112-定位环，12-固定装置，13-炉体。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例

如图1-3所示，本实用新型一种用于高温氧化物电解池的测试装置，包括氢电极气室1，在氢电极气室1顶端设有陶瓷环2，陶瓷环2内嵌入一个三合一电极3，三合一电极3与氢电极气室1顶端间设有玻璃密封环4，氢电极气室1底端设有法兰盘5，所述氢电极气室1与法兰盘5为一体式，法兰盘5设有进气管51和出气管52，所述进气管51和出气管52与法兰盘5为一体式且材质均为碳化硅陶瓷，进气管51和出气管52在法兰盘5下侧处分别连接一根金属进气管6和金属出气管7，在进气管51和出气管52下端的管壁上设有数个散热片53，所述金属进气管6和金属出气管7顶部设有直径略大于进气管51和出气管52的凹槽8，凹槽8内壁固定有弹性密封圈81，进气管51和出气管52与金属进气管6和金属出气管7间通过凹槽8连接，所述法兰盘5中央穿设一根氢电极引线管54，氢电极引线管54中部设有一根氢电极引线9，氢电极引线9顶部与三合一电极3上的氢电极接触，三合一电极3上端的氧电极与一根氧电极引线10相接。

所述陶瓷环2顶面设有与陶瓷环2同心的环形凹槽21，所述环形凹槽21通过螺纹与一个陶瓷卡套11相连，陶瓷卡套11为圆形，陶瓷卡套11中央设有与氧电极引线10匹配的圆孔111，其外缘垂直设有定位环112，所述定位环112设有螺纹并与环形凹槽21匹配，所述氧电极引线10与三合一电极3通过设于氧电极引线10底部的矩形触头一101相接，矩形触头一101设于陶瓷卡套11圆孔111下方且大于圆孔111直径。

所述氢电极引线管54底部设有密封塞55，所述密封塞55中部设有氢电极引线安装孔，氢电极引线9设于氢电极引线安装孔内，所述氢电极引线9顶部设有矩形触头二91，氢电极引线9通过矩形触头二91与三合一电极3相接。进一步，所述弹性密封圈81材质为耐热橡胶。所述氢电极气室1外壁设有固定装置12，氢电极气室1通过固定装置12设置在炉体13中心。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。