一种耦合电解水产氢系统

文档序号:29996260发布日期:2022-05-11 14:17阅读:313来源:国知局
一种耦合电解水产氢系统

1.本实用新型涉及电解水制氢技术领域,特别是一种耦合电解水产氢系统。


背景技术:

2.目前太阳能光伏发电受限于天气、时间、环境等因素影响。其中影响最大的是受光照时间影响,能量提供不具有连续性,产生的电能不连续,且电能转换储存要求高。氢气具有高能量密度且燃烧产物零碳是一种环境友好型的理想储能介质。传统的太阳能光伏电解水制氢系统难以实现电解制氢气压与储氢气压之间的动态平衡,从而需要进行人工调节,效率较低,不利用工业连续生产。故需要提出一种新的电解制氢系统用于解决现有技术中存在的不足。


技术实现要素:

3.本实用新型的目的在于,提供了一种耦合电解水产氢系统,用于解决现有技术中太阳能光伏电解水制氢系统难以实现电解制氢气压与储氢气压之间的动态平衡的问题。
4.为解决上述技术问题,本实用新型提供了一种耦合电解水产氢系统,包括光伏太阳能板、电控器、电解装置、缓冲罐和梯度储氢装置;光伏太阳能板与电控器的输入端电连接,电控器的输出端分别与电解装置的两电极电连接,电解装置的出气口经由缓冲罐后与梯度储氢装置的进气口连通;梯度储氢装置包括依次连通的若干储氢罐,且若干储氢罐的内腔压力沿氢气注入方向依次递增。
5.优选的,耦合电解水产氢系统还包括止回阀,止回阀设置于缓冲罐与梯度储氢装置之间的连接管道处,用于控制氢气由缓冲罐至梯度储氢装置单向流动。
6.优选的,电解装置包括电解槽、质子交换膜、阳极、阴极以及浮球式补液装置;电解槽为密封的箱体结构,电解槽用于承载供电解制氢的含甲醇碱性电解液;质子交换膜竖直设置电解槽内腔中,并将电解槽内嵌分隔为阳极区和阴极区;阳极设置于阳极区并与电控器的输出端电连接,阴极设置于阴极区并与电控器的输出端电连接;浮球式补液装置设置于阴极区,阴极区与缓冲罐的进气口通过管道连通。
7.优选的,所述浮球式补液装置包括浮球开关,浮球开关活动设置于阴极区的电解液液面处。
8.优选的,浮球式补液装置还包括注液装置,注液装置与浮球开关连接,浮球开关用于控制注液装置的注水量。
9.优选的,梯度储氢装置还包括若干进气阀,每一进气阀均对应设置于一储氢罐的进气口出,用于控制近邻储氢罐的进气量。
10.优选的,储氢罐均为活塞式恒压储氢罐,每一储氢罐均包括配重件和储气箱,储气箱为顶部开口的箱体结构,配重件设置于储气箱顶部,并与储气箱内壁滑动连接。
11.优选的,若干配重件的重量沿氢气注入方向依次递增,并与电解槽的内腔压力相适应。
12.本实用新型的有益效果是:区别于现有技术的情况,本实用新型提供了一种耦合电解水产氢系统,通过引入梯度储氢装置,实现了电解制氢气压与储氢气压之间的自适应动态平衡,提高了连续生产效率;以光伏作为电源,清洁低廉,无需另外提供电源。
附图说明
13.图1是本实用新型中耦合电解水产氢系统一实施方式的结构示意图;
14.图中:1-光伏太阳能板,2-电控器,3-电解装置,31-电解槽,32-质子交换膜,33-阳极,34-阴极,35-浮球式补液装置,4-缓冲罐,5-梯度储氢装置,51-储氢罐,511-配重件,512-储气箱,52-进气阀,6-止回阀。
具体实施方式
15.下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,均属于本实用新型保护的范围。
16.请参阅图1,本实用新型中耦合电解水产氢系统包括光伏太阳能板1、电控器2、电解装置3、缓冲罐4、梯度储氢装置5和止回阀6;光伏太阳能板1与电控器2的输入端电连接,电控器2的输出端分别与电解装置3的两电极电连接,电解装置3的出气口经由缓冲罐4后与梯度储氢装置5的进气口连通;止回阀6设置于缓冲罐4与梯度储氢装置5之间的连接管道处,用于控制氢气由缓冲罐4至梯度储氢装置5单向流动,防止因为气压不稳定而产生的氢气回流;梯度储氢装置5包括依次连通的若干储氢罐51,且若干储氢罐51的内腔压力沿氢气注入方向依次递增,通过梯度储氢装置5实现了电解制氢气压与储氢气压之间的自适应动态平衡。下面对上述耦合电解水产氢系统的各个组成部分进行详细描述。
17.具体地,电解装置3包括电解槽31、质子交换膜32、阳极33、阴极34以及浮球式补液装置35;电解槽31为密封的箱体结构,电解槽31用于承载供电解制氢的含甲醇碱性电解液;质子交换膜32竖直设置电解槽31内腔中,并将电解槽31内嵌分隔为阳极区和阴极区;阳极33设置于阳极区并与电控器2的输出端电连接,阴极34设置于阴极区并与电控器2的输出端电连接;浮球式补液装置35设置于阴极区,阴极区与缓冲罐4的进气口通过管道连通。
18.具体地,浮球式补液装置包括浮球开关和注液装置,浮球开关活动设置于阴极区的电解液液面处,注液装置与浮球开关连接,浮球开关用于控制注液装置的注水量。
19.具体地,梯度储氢装置5还包括若干进气阀52,每一进气阀52均对应设置于一储氢罐51的进气口出,用于控制近邻储氢罐51的进气量。本实施方式中,储氢罐51均为活塞式恒压储氢罐,每一储氢罐51均包括配重件511和储气箱512,储气箱512为顶部开口的箱体结构,配重件511设置于储气箱512顶部,并与储气箱512内壁滑动连接;若干配重件511的重量沿氢气注入方向依次递增,并与电解槽的内腔压力相适应,由于每一配重件均由所储存氢气来承载,并且本方案中采用多个递增内压的储氢罐,选用适当的配重件组合方式即可以实现电解制氢气压与储氢气压之间的自适应动态平衡。
20.进一步地,基于上述耦合电解水产氢系统的结构描述,对其工作方式进行详述。光伏太阳能板1接收太阳能并转化为电能,以光伏太阳能板1作为驱动电源,由电控器2控制输
出功率,将电能输送至电解装置3中的阳极33和阴极34;电解槽31中注入的电解液包括甲醇、koh以及水,电解槽31内腔由质子交换膜32分隔为阳极区和阴极区,且仅进行离子交换,当对阳极33和阴极34输送电能后,两电极催化反应,于阴极区产生氢气;所产生氢气导入缓冲罐4中,然后缓冲罐4中的氢气经止回阀6依次注入若干连通的储氢罐51中;本实施方式中,设置有三个相互连通的储氢罐51,三个储氢罐51上的配重件511重量按i、ii、iii顺序依次递增,当电解产氢的压力发生变化时,三个配重件511能够自适应气压变化并沿竖直方向发生滑移,是每一储气箱512的内腔压力保持恒定,从而实现了电解制氢气压与储氢气压之间的自适应动态平衡。此外,以光伏作为电源,清洁低廉,无需另外提供电源;浮球式补液装置35能够实时为电解槽31注入电解液,维持电解过程的动态平衡,有利于连续电解工作。
21.区别于现有技术的情况,本实用新型提供了一种耦合电解水产氢系统,通过引入梯度储氢装置,实现了电解制氢气压与储氢气压之间的自适应动态平衡,提高了连续生产效率;以光伏作为电源,清洁低廉,无需另外提供电源。
22.以上所述实施例仅表达了本实用新型的实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围。因此,本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
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