气液后处理单元及水电解制氢装置的制作方法

本发明涉及水电解制氢，具体涉及一种气液后处理单元及水电解制氢装置。

背景技术：

1、绿氢和氧气都是极具使用价值的资源，生产绿氢和氧气的装置主要为水电解制氢装置。水电解制氢装置主要包括电解槽、气液后处理单元和气体纯化单元等。其中，气液后处理单元用于实现气液分离和电解液循环。

2、目前，气液后处理单元包括氢氧气液分离器(氢气气液分离器和氧气气液分离器)、电解液换热器和电解液循环泵等，其中，氢氧气液分离器的底部通过连通管线连通，以使得氢气气液分离器和氧气气液分离器之间的气体压力平衡。在实际生产过程中，水电解制氢装置开机后，将氧气气液分离器内部的气体压力稳定在一个预设压力范围内，并根据氢气气液分离器中的电解液的液位和氧气气液分离器中的电解液的液位，调节氢气气液分离器中的气体的排放流量，以使得氢气气液分离器和氧气气液分离器之间的电解液液位平衡。氢氧气液分离器分离出的电解液经过电解液换热器冷却后，通过电解液循环泵打回电解槽。

3、然而，由于现有技术中要维持氢氧侧压力平衡，需要在氢氧气液分离器的底部设置连通管线，使得氢气气液分离器中的氢气容易流窜至氧气气液分离器，氧气气液分离器中的氧气容易流窜至氢气气液分离器，在使用可再生能源例如风光进行制氢时，由于制氢功率变化不稳定，这种氢氧互窜的问题尤为明显，氢氧混合极易爆炸，因此这不仅会降低氢氧分离器的气体纯度，还严重影响了制氢装置的安全性。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种气液后处理单元及水电解制氢装置。

2、本发明的技术方案如下：

3、本发明提供了一种应用于水电解制氢装置的气液后处理单元，包括：氧气气液分离器压力调节模块、氧气气液分离器、氢气气液分离器压力调节模块、氢气气液分离器、电解液冷却模块和电解液循环泵；

4、所述氧气气液分离器压力调节模块用于调节所述氧气气液分离器的气体排放流量，以使所述氧气气液分离器内部的气体压力位于预设压力范围内；

5、所述氢气气液分离器压力调节模块用于调节所述氢气气液分离器的气体排放流量，以使所述氢气气液分离器内部的气体压力与所述氧气气液分离器内部的气体压力之间的第一差值小于第一预设差值阈值；

6、所述氧气气液分离器和所述氢气气液分离器分别与所述电解液冷却模块连通，所述氢气气液分离器和所述氧气气液分离器排出的电解液经所述电解液冷却模块冷却后，通过所述电解液循环泵流入水电解制氢装置的电解槽。

7、可选的，所述氢气气液分离器压力调节模块具体用于：

8、获取所述氢气气液分离器内部的气体压力与所述氧气气液分离器内部的气体压力之间的第二差值；

9、将所述第二差值与所述第一预设差值阈值进行比较；

10、若比较结果显示所述第二差值不小于所述第一预设差值阈值，则增加所述氢气气液分离器的气体排放流量，以使所述第一差值小于所述第一预设差值阈值。

11、可选的，所述氢气气液分离器压力调节模块具体包括：压差数据获取子模块、第一控制模块和第一调节阀；

12、所述压差数据获取子模块用于根据所述氢气气液分离器内部的气体压力与所述氧气气液分离器内部的气体压力生成压差数据，并将所述压差数据发送给所述第一控制模块；

13、所述第一控制模块用于根据所述压差数据，确定出所述第二差值，并根据所述第二差值向所述第一调节阀发送第一控制指令；

14、所述第一调节阀设置在所述氢气气液分离器的排氢管路上，用于根据所述第一控制指令调节自身开度，以实现调节所述氢气气液分离器的气体排放流量的目的。

15、可选的，所述压差数据获取子模块包括压差表。

16、可选的，本发明的单元还包括：电解液交替排放控制模块和闪蒸模块；

17、所述电解液交替排放控制模块用于控制所述氢气气液分离器和所述氧气气液分离器中的电解液交替通过所述电解液冷却模块后，排放至所述闪蒸模块；

18、所述闪蒸模块用于对流入其内部的电解液进行除气处理。

19、可选的，所述电解液交替排放控制模块具体用于：

20、获取所述氢气气液分离器的第一电解液液位和所述氧气气液分离器的第二电解液液位；

21、分析所述第一电解液液位和所述第二电解液液位；

22、若分析结果表示所述第一电解液液位和所述第二电解液液位中的最高液位高于第一预设液位阈值，则控制该最高液位对应的气液分离器中的电解液持续向所述电解液冷却模块排放，直至再次分析出另一个气液分离器的电解液液位高于第一预设液位阈值，控制该另一个气液分离器中的电解液持续向所述电解液冷却模块排放。

23、可选的，所述电解液交替排放控制模块具体包括第一液位计、第一开关阀、第二液位计、第二开关阀和第二控制模块；

24、所述第一开关阀设置在第一管路上，所述氢气气液分离器通过所述第一管路与所述电解液冷却模块连通；所述第二开关阀设置在第二管路上，所述氧气气液分离器通过所述第二管路与所述电解液冷却模块连通；

25、所述第一液位计用于获取所述第一电解液液位，将所述第一电解液液位发送给所述第二控制模块，所述第二液位计用于获取所述第二电解液液位，将所述第二电解液液位发送给所述第二控制模块；所述第二控制模块用于分析所述第一电解液液位和所述第二电解液液位，若分析出所述第一电解液液位和所述第二电解液液位中的最高液位高于第一预设液位阈值，则通过改变所述第一开关阀和所述第二开关阀的工作状态，来使得该最高液位对应的气液分离器中的电解液持续向所述电解液冷却模块排放，直至再次分析出另一个气液分离器的电解液液位高于第一预设液位阈值，控制该另一个气液分离器中的电解液持续向所述电解液冷却模块排放。

26、可选的，所述第二控制模块还用于：

27、在改变所述第一开关阀和所述第二开关阀的工作状态时，控制外部供氮装置开始向所述闪蒸模块输送氮气，并在预设时长后停止向所述闪蒸模块输送氮气，以使进入所述闪蒸模块的氮气将所述闪蒸模块中原有的氢气或氧气置换出。

28、可选的，所述闪蒸模块包括闪蒸罐。

29、可选的，所述闪蒸模块还包括：第三开关阀和第三管路；

30、所述第三管路的一端与所述闪蒸罐内部连通，所述第三管路的另一端用于与所述外部供氮装置连通；所述第三开关阀设置在所述第三管路上；

31、所述第二控制模块通过控制所述第三开关阀打开后，所述外部供氮装置开始通过所述第三管路向所述闪蒸罐输送氮气，以及，所述第二控制模块通过控制所述第三开关阀关闭后，所述外部供氮装置停止通过所述第三管路向所述闪蒸罐输送氮气。

32、可选的，本发明的单元还包括：压差报警模块；

33、所述压差报警模块用于若监测到所述第一差值不小于所述第二预设差值阈值，则执行报警动作。

34、可选的，所述压差报警模块包括第一压力表、第二压力表和第三控制模块；

35、所述第一压力表用于获取所述氢气气液分离器内部的第一气体压力，并将所述第一气体压力发送给所述第三控制模块；

36、所述第二压力表用于获取所述氧气气液分离器内部的第二气体压力，并将所述第二气体压力发送给所述第三控制模块；

37、所述第三控制模块用于分析所述第一气体压力和所述第二气体压力，若分析出所述第一压力和所述第二压力之间的差值不小于所述第二预设差值阈值，则执行所述报警动作。

38、本发明还提供了一种水电解制氢装置，包括：如上所述的气液后处理单元和水电解制氢装置本体；

39、所述气液后处理单元与所述水电解制氢装置本体中的电解槽连接。

40、本发明采用上述技术方案，具备如下有益效果：

41、本发明通过氧气气液分离器压力调节模块调节所述氧气气液分离器的气体排放流量，以使所述氧气气液分离器内部的气体压力位于预设压力范围内，通过氢气气液分离器压力调节模块调节所述氢气气液分离器的气体排放流量，以使所述氢气气液分离器内部的气体压力与所述氧气气液分离器内部的气体压力之间的第一差值小于第一预设差值阈值，以及，所述氧气气液分离器和所述氢气气液分离器分别通过单独的管路向电解液冷却模块排放电解液，所述氧气气液分离器和所述氢气气液分离器之间不连通。

42、基于此，本发明能够通过合理设置第一预设差值阈值的取值，和所述氧气气液分离器和所述氢气气液分离器的电解液排放流量，来使得本发明能够在避免将氢氧气液分离器的底部连通的情况下，实现氢气气液分离器和氧气气液分离器之间的气体压力平衡和电解液液位平衡。由于本发明无需将氢氧气液分离器的底部连通，使得本发明能够避免氢气气液分离器中的氢气流窜至氧气气液分离器，和氧气气液分离器中的氧气流窜至氢气气液分离器，可以大大提高制氢装置的安全性，同时还能够提高分离出的氢气和氧气的纯度。