一种海上移动新型低品质海水循环制氢系统及其工作方法

本发明属于海上移动新型低品质绿色能源利用，具体是一种海上移动新型低品质海水循环制氢系统及其工作方法。

背景技术：

1、氢被认为是提供清洁、可靠和可持续能源系统的最有希望的能源载体。它可以由各种各样的潜在的原料生产，包括水、化石燃料和有机物。人类能源主要经历了生物质、煤炭、石油（含天然气等）三个阶段，能源转换的核心驱动力都是能量密度的提高。进入新时代，转换方向是从化石能源向可再生能源转型。水资源是地球上最大的“氢矿”，然而在电解水中较高的能源消耗以及匮乏的淡水资源问题客观存在。

2、采用电解水制氢是实现化石能源向绿色清洁能源转变的理想途径，也是目前新能源领域研究的热点之一，但在众多制氢方式中，电解水制氢在经济层面上被认为是不合适的，无论是从电力消耗还是从水资源消耗角度出发，其都无法与现有化石燃料制氢方法相比。然而，随着能源短缺和环境污染的挑战快速增长，寻求可持续发展方式已刻不容缓。结合目前可再生能源与海水淡化技术的实际发展，可以认为可再生能源与海水淡化技术后电解和海水化学资源利用是理想的投资方案之一，电解海水技术虽是最理想的制氢方案，但其工业化推广仍需要革命性的突破，在电解海水制氢过程中需要将海水先淡化形成高纯度淡水再制氢，海水直接电解制氢其技术难度较大，对工艺要求严格，且海水的组成复杂，其杂质将导致催化剂失活、电解效率低、成本高等已成为实际应用的关键问题。

3、目前，在现有的技术中，尚未公开能够高效提升电解海水制氢的有效方式；电解水制氢中对海水淡化提纯、严格复杂工艺制作要求、电解效率低等问题依然存在，极大的影响了其经济实用性的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种海上移动新型低品质海水循环制氢系统及其方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、本发明目的是这样实现的：一种海上移动新型低品质海水循环制氢系统，其特征在于：该海水循环制氢系统包括：

3、制氢系统，通过镁和海水反应生成氢氧化镁沉淀物和氢气；

4、中和系统，用以电解氢氧化镁沉淀物并与盐酸反应得到氯化镁和水；

5、电解系统，用于电解氯化镁得到制氢系统中所用的镁和氯气；

6、盐酸生成系统，用于生成盐酸和氧气，通过储氧罐将氧气进行收集；

7、供电装置，所述供电装置与电解系统连接相连用于给电解系统提供电能；

8、所述盐酸生成系统与电解系统、中和系统分别连接，中和系统与电解系统连接，制氢系统与中和系统连接。

9、优选的，所述制氢系统包括：

10、第一镁粉槽，第一镁粉槽与海水通过第一输送管路连接生成氢气；

11、储氢罐，储氢罐与第一镁粉槽通过第二输送管路连接，收集第一镁粉槽生成的氢气；

12、所述中和系统包括第一反应槽、盐酸槽和水槽，第一反应槽通过第三输送管路与第一镁粉槽连接；

13、所述盐酸槽通过第四输送管路连接第一反应槽，第一反应槽通过第九阀门与水槽连接；

14、所述电解系统包括氯化镁槽，供电装置连接氯化镁槽。

15、优选的，所述盐酸生成系统包括第二反应槽，第二反应槽通过第十七阀门连接储氧罐；所述第二反应槽连接盐酸槽，将第二反应槽内的盐酸输送至盐酸槽；

16、所述氯化镁槽通过第十三阀门连接分离器，分离器通过第五输送管道连接第一镁粉槽；所述分离器通过第十五阀门连接氯气罐，氯气罐连接第二反应槽。

17、优选的，所述第一输送管路包括第一阀门，第一阀门连接第一离心泵，第一离心泵连接第一调节阀，第一调节阀连接第一流量计，第一流量计连接第二阀门，第二阀门连接电阻丝；

18、所述电阻丝连接第三阀门，第三阀门连接第一镁粉槽；所述电阻丝控制器，控制器连接温度传感器，温度传感器连接第一镁粉槽；

19、所述第二输送管道通过第一镁粉槽连接通过第五阀门连接氢气过滤器，氢气过滤器连接第六阀门，第六阀门连接储氢罐。

20、优选的，所述第三通道包括氢氧化镁沉淀物槽，氢氧化镁沉淀物槽通过连接第七阀门与第一镁粉槽连接；

21、所述氢氧化镁沉淀物槽通过第八阀门与第一反应槽连接；

22、所述第四通道包括第十阀门，第十阀门连接第二调节阀，第二调节阀连接第二流量计，第二流量计连接第十一阀门，第十一阀门连接第一反应槽；

23、所述第一反应槽通过第十二阀门连接氯化镁槽。

24、优选的，所述盐酸生成系统分为两部分：一部分通过电解系统分解出的氯气与水反应生成盐酸与次氯酸，另一部分通过光照控制系统，分解次氯酸生成盐酸与氧气。

25、优选的，所述供电装置包括风能发电、太阳能发电和潮汐能发电。

26、优选的，所述第一镁粉槽通过第四阀门、第二离心泵连接压力传感器。

27、优选的，所述第五输送管道包括氯气罐，分离器通过第十五阀门与氯气罐连接，氯气罐连接第二反应槽，第二反应槽通过第十六阀门与水槽连接。

28、一种海上移动新型低品质海水循环制氢系统的工作方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

29、步骤s1：添加镁粉与水反应得到沉淀物氢氧化镁和氢气，提取氢气到储氢罐中；

30、步骤s2：将步骤s1得到的氢氧化镁与添加的盐酸反应得到氯化镁和水；

31、步骤s3：将步骤s2得到氯化镁通电解之后得到镁和氯气；

32、步骤s4：将步骤s3得到的氯气与水反应得到盐酸与次氯酸

33、步骤s5：将步骤s4得到的次氯酸通过光照控制系统提供的光照分解得到步骤s2所需的盐酸和氧气，将得到的氧气通过储氧罐进行储存。

34、与现有技术相比，本发明具有如下改进及优点： 1、通过配合使用制氢系统、中和系统、电解系统以及盐酸生成系统，简化制氢系统复杂度；同时，镁与海水自动反应生成氢氧化镁，不需要太多的过滤海水，获取的氢氧化镁与盐酸反应生成氯化镁，通过电解氯化镁得到所需的镁和氯气，由此构成镁的循环使用，改善电解海水的效率问题，提高电解海水的效率，降低制氢成本。

35、2、通过海水制氢的方法，节约了淡水资源；同时供电装置采用风能发电、太阳能发电和潮汐能发电，进一步解决电解海水的高成本问题，降低制氢成本，大幅度提高制氢效率，改善电解水制氢的不足。

技术特征：

1.一种海上移动新型低品质海水循环制氢系统，其特征在于：该海水循环制氢系统包括：

2.根据权利要求1所述的一种海上移动新型低品质海水循环制氢系统，其特征在于：所述制氢系统包括：

3.根据权利要求2所述的一种海上移动新型低品质海水循环制氢系统，其特征在于：所述盐酸生成系统包括第二反应槽（39），第二反应槽（39）通过第十七阀门（41）连接储氧罐（42）；所述第二反应槽（39）连接盐酸槽（25），将第二反应槽（39）内的盐酸输送至盐酸槽（25）；

4.根据权利要求2所述的一种海上移动新型低品质海水循环制氢系统，其特征在于：所述第一输送管路包括第一阀门（2），第一阀门（2）连接第一离心泵（3），第一离心泵（3）连接第一调节阀（4），第一调节阀（4）连接第一流量计（5），第一流量计（5）连接第二阀门（6），第二阀门（6）连接电阻丝（7）；

5.根据权利要求3所述的一种海上移动新型低品质海水循环制氢系统，其特征在于：所述第三通道包括氢氧化镁沉淀物槽（20），氢氧化镁沉淀物槽（20）通过连接第七阀门（19）与第一镁粉槽（9）连接；

6.根据权利要求1所述的一种海上移动新型低品质海水循环制氢系统，其特征在于：所述盐酸生成系统分为两部分：一部分通过电解系统分解出的氯气与水反应生成盐酸与次氯酸，另一部分通过光照控制系统（43），分解次氯酸生成盐酸与氧气。

7.根据权利要求1所述的一种海上移动新型低品质海水循环制氢系统，其特征在于：所述供电装置（32）包括风能发电、太阳能发电和潮汐能发电。

8.根据权利要求2所述的一种海上移动新型低品质海水循环制氢系统，其特征在于：所述第一镁粉槽（9）通过第四阀门（13）、第二离心泵（14）连接压力传感器（12）。

9.根据权利要求3所述的一种海上移动新型低品质海水循环制氢系统，其特征在于：所述第五输送管道包括氯气罐（38），分离器（34）通过第十五阀门（37）与氯气罐（38）连接，氯气罐（38）连接第二反应槽（39），第二反应槽（39）通过第十六阀门（40）与水槽（24）连接。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种海上移动新型低品质海水循环制氢系统的工作方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种海上移动新型低品质海水循环制氢系统及其工作方法，该海水循环制氢系统包括制氢系统，通过镁和海水反应生成氢氧化镁沉淀物和氢气；中和系统，用以电解氢氧化镁沉淀物并与盐酸反应得到氯化镁和水；电解系统，用于电解氯化镁得到制氢系统中所用的镁和氯气；盐酸生成系统，用于生成盐酸和氧气；供电装置，供电装置与电解系统连接相连用于给电解系统提供电能；盐酸生成系统与电解系统、中和系统分别连接，中和系统与电解系统连接，制氢系统与中和系统连接。本发明通过配合使用制氢系统、中和系统、电解系统以及盐酸生成系统，简化制氢系统复杂度，提高电解海水的效率，降低制氢成本，大幅度提高制氢效率，改善电解水制氢的不足。

技术研发人员：杨兴林,卢小辉,张嘉祺,邹俊虎,霍达
受保护的技术使用者：江苏科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13