微型齿轮泵与电解液储罐、流量测量组成一套。离心泵无法保持这么小的流量,因此这里的循环也采用齿轮泵。即下方循环组中的 HXS-0 一行。
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耐碱泵、储罐、管路与流量测量
将 KOH 电解液送经电堆再回到储罐的回路。同一款泵内部可以采用不同的橡胶和金属。我们做的不是卖泵,而是指定能耐受热 KOH 的配置并按此订购。
- 供货方式
- 获得您的运行工况后,我们会找到合适的制造商和型号。
- 交货期
- 询价确认;按指定的接液材料和密封件订购,因此比现货配置交货期更长
- 运行工况
- 0.1 M KOH40 – 60 °C · 仅阳极侧
- 标准流量
- 4 L/minHXS-2 · 允许 1 – 10 L/min
这个部件的作用及决定因素
为什么重要
我们的电堆仅在阳极侧循环 KOH 电解液,阴极只排出氢气。决定循环流量的是热量和压差,而不是耗水量。电解液把热量带出电堆,流量太小温度就会上升;流量太大则电堆压降增大,阳极侧与阴极侧的压差拉大,KOH 会穿过膜进入阴极。因此标准为 4 L/min。泵的输送量与压头是此消彼长的关系:出口越受限,压力越高、流量越低。所以样本上的最大流量是毫无阻力时的数值,最大扬程则是出口关闭、流量为零时的数值——两者在实际运行中都不会出现。因此我们按泵在 4 L/min 下实际能提供的压力选型,而不是按样本数值。这个数值要等管路设计确定后才能定下来,所以请告诉我们您的工况,由我们来计算。同一产品名称也可能以不耐热 KOH 的材料出货,因此我们会把运行工况发给制造商,确认接液材料和密封件,再按该配置订购。表中的接液材料一栏记录的就是这一确认结果。
- 电解液储罐液位测量
- 过滤器
- 循环泵低于液面
- 换热器
- 入口温度与流量
- 电堆
- 出口温度与阳极压力
↺返回电解液储罐
背景
泵型之间的区别
泵型取决于所需流量、精度要求以及如何防止泄漏。离心泵靠旋转叶轮推动液体:流量大、成本低,但流量越大压力下降越多。容积式泵(齿轮泵、隔膜泵)每转输送相同的体积,因此流量随转速变化,且不易受压力影响。2 kW 级循环默认采用离心泵;测试电池的极小流量、需要精确保持流量的运行,以及需要精确小剂量的补水,则采用容积式泵。下表两行均为容积式泵。标准 4 L/min 循环所用的离心泵,其接液材料和密封件由订货代码决定,因此我们根据您的工况指定配置并报价。
- 微型齿轮泵
- 输送齿间的容积。适合必须随转速精确变化的小流量
- 无刷离心泵
- 靠旋转叶轮推动液体。流量大、成本低。2 kW 电堆循环的标准配置
- 立式多级离心泵
- 多级叶轮叠加提升压力。适合流量和压力都有要求的 30 kW 级
- 磁力驱动齿轮泵
- 无轴穿过泵壳,因此密封处不会泄漏。适合补水等精确小剂量场合
扬程的真正含义
制造商样本通常以扬程表示压力。扬程是把压力换算成泵能提升的水柱高度,对于水而言约 10 m 相当于 1 bar。我们在为离心泵报价时会做此换算,使压力统一以 bar 表示。离心泵的最大扬程是流量为零时的数值,因此实际工作点要在管路设计确定后从流量–扬程曲线上读取。表中的齿轮泵不会像这样随流量损失压力,其数值表示的是输送极限。
流量如何调节
循环流量需要在运行中微调,并在启动时平缓提升,因此调速是必要条件而不是选配。采用哪种调速方式也决定了控制柜的接线,所以要在下单前确定。
- 前面板
- 在泵自带的显示屏或旋钮上设定转速。无需外部信号接线
- 0–5 V
- 由控制器输出的模拟电压设定转速。最常见的 PLC 接口
- PWM
- 由脉冲宽度设定转速。信号线抗电气噪声能力强
- 电位器
- 通过手动旋转电阻固定转速。适合没有控制器的现场
- RS485 (MODBUS)
- 两线制串行通信,上层协议为 MODBUS。与只能发送设定值的模拟电压不同,它还能回读实际转速和报警
- 变频器
- 改变三相电机的供电频率。立式多级泵需另配变频器
热 KOH 区分出什么
热 KOH 会迅速劣化常见材料。麻烦在于到货的材料取决于订货代码而不是型号。泵体材料以及密封件或隔膜材料由订货代码决定,而密封件是 EPDM 还是 FKM,甚至会改变允许的液体温度。默认配置并不一定适合碱性工况。另一些型号则根本不公开材料选项。对于这类型号我们不去猜测选项:先确认标准材料是什么,再询问制造商在我们的运行工况下能否耐受,并依据答复订购。驱动器的位置同样决定温度上限。无刷泵的控制器有内置于泵体和分体安装两种,制造商资料说明内置型适合低温介质和环境,分体型适合高温。因此对于热 KOH 我们订购分体型。同一型号在这里也会分化。温度也在同一处划分。液体温度一栏是电解液接触部件的上限,但有些制造商只公布环境温度。我们不作推测,将其标为未公布:Lead Fluid CT3000F 只标明环境温度 0 至 40 °C。我们的工况是 40 至 60 °C,因此下单前会向制造商确认其液体温度。
- 通常耐受
- 含氟聚合物(PTFE、FEP)、PEEK、PPS、EPDM、陶瓷、316L 不锈钢
- 不耐受
- 丁腈橡胶和 ABS,而这往往正是标准配置的材料
- 视工况而定
- 聚酰胺(PA66)等,温度和浓度会改变结论。我们会根据运行工况向制造商确认
- 制造商未说明之处
- 表中齿轮泵只公布接液齿轮材料为 PEEK,对轴和密封件未作说明。对于未公布的选项我们不作推测;而是把运行工况发给制造商,得到答复后再下单
泵价之外的部分
首次搭建回路时有三样东西容易遗漏。泵必须安装在液面以下,以便启动时自吸灌泵。储罐需要液位测量,才能看到电解液在减少。没有干运转保护,电解液耗尽后泵仍会继续运转。这三样都不含在泵价中,但缺了它们回路就无法成立。
可选方案及我们经销的型号
可以选择什么
从这里起步,我们再根据您的工况调整。未列出的产品通常也能采购。
我们可采购的型号
以下每个型号都是我们判断在 0.1 M KOH、40–60 °C 运行工况下可用的。请告知您的工况,我们从中选型并报价。两行均为 Lead Fluid 的分配型齿轮泵:同一款 CT3000F 驱动器搭配不同泵头。
HXS-0 — 单电池与短堆
| 型号 | 类型 | 最大流量 | 压力 | 电源 | 调速方式 | 液体温度 | 接液材料 | 产地 | 申请报价 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 微型齿轮泵 | 0.015 – 0.9 L/min | 14 bar输送极限 | AC 100–240 V | 0–5 V,RS485 (MODBUS)也可前面板设定 | 未公布 | PEEK | 中国 | 获取报价→ |
HXS-2 — 2 kW 电堆
| 型号 | 类型 | 最大流量 | 压力 | 电源 | 调速方式 | 液体温度 | 接液材料 | 产地 | 申请报价 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 微型齿轮泵 | 0.045 – 2.7 L/min | 8 bar输送极限 | AC 100–240 V | 0–5 V,RS485 (MODBUS)也可前面板设定 | 未公布 | PEEK | 中国 | 获取报价→ |
如何阅读本表
- 材料规格
- 我们在订单中指定接液材料和密封件。密封件和垫片材料由订货代码而非型号决定,默认配置并不一定适合碱性工况。请告知浓度、温度和流量,我们会向制造商确认这些条件
- 液体温度数值
- 液体温度一栏是电解液接触部件的上限。仅公布环境温度的,我们标为未公布,并在下单前确认
- 循环泵选型
- 表中只列出能精确保持低流量的齿轮泵。标准 4 L/min 循环所用的离心泵,其接液材料和密封件由订货代码决定,因此我们根据您的工况指定配置并报价
- 参数依据
- 数值来自制造商公开资料。下单前我们会再次核对当前技术参数
- 安装
- 泵安装在液面以下,并配套储罐液位测量和干运转保护。管路和电气安装另行商定
报价前需要确定的事项
常见问题
仅收录实际询价中多次出现的问题。
哪种泵合适
你们用哪种泵:齿轮泵、无刷泵还是隔膜泵?
电解液循环默认采用无刷离心泵,补水则采用磁力驱动齿轮泵。循环需要流量,补水需要小而精确的供给,因此分工不同。即使是循环,若要在低于 4 L/min 标准的流量下精确保持流量,也需要齿轮泵,表中列出的正是这两款齿轮泵。4 L/min 所用的离心泵则根据您的工况指定并报价。我们没有列出隔膜泵:我们用过的那款流量约为每分钟 800 mL,达不到 4 L/min 的循环标准。如果您希望循环采用隔膜泵,我们可以采购流量达标的产品,但我们未在自有系统中应用过,也没有相关运行数据。无论哪种泵型,接液部件都接触 KOH,因此材料相容性是首要条件,不耐碱的通用泵不能使用。
运行中需要不断补充 KOH 吗?
不需要。电解消耗的是水,KOH 留在回路中。所以补水泵补充的是水而不是电解液。KOH 根据状态和性能趋势更换,而不是按消耗量补充。
该买什么
我们自己直接买不行吗?
同一型号有不同材料。隔膜或垫片材料以及泵体材料由订货代码而非型号决定,默认规格并不一定适合碱性工况。表中型号虽不公开材料选项,但这并不能省去确认:我们会询问制造商标准材料在我们的运行工况下能否耐受,并依据答复订购。请告知您的工况,我们按所需规格下单。
除了泵还需要什么?
带液位测量的电解液储罐、过滤器、带温度测量的换热器以及流量计组成一套。管路连接顺序见上方流程图。在 HXS-0 规模下,这一套由我们为您配齐。
如何运行
泵干运转会怎样?
如果电解液液位下降或空气导致吸入中断,泵会损坏。表中齿轮泵的制造商资料中未提及干运转保护,因此需要外部保护。有些离心泵内置该功能,我们在报价阶段确认。无论哪种情况,我们都建议与储罐液位测量配合使用。
流量能远高于标准值吗?
标准为 4 L/min,允许范围为 1 至 10 L/min。超出此范围我们未自行运行验证,因此不对性能或寿命数值作承诺。流量越大,电堆压差越高,阳极与阴极压力之差拉大,会驱使 KOH 穿过膜进入阴极,使气体处理和下游纯化变得复杂。瓶颈在于内部流场和歧管截面,而不是外部管路。如果工艺需要大流量,我们建议在共用电解液储罐的基础上,将 4 L/min 的电堆回路与工艺回路分开。
把清单发给我们
只填您已知的内容,其余我们来询问。
- 电堆与单电池数例:HXS-2,23 片单电池
- 流量与运行压力例:阳极侧 4 L/min
- 电解液与温度例:0.1 M KOH,50 °C
- 控制信号与系统集成例:0–5 V,接入上位监控系统
质保 — 沿用制造商质保