一种PEM电解制氢的热管理控制系统及其控制方法与流程

本发明涉及热管理控制，特别涉及一种pem电解制氢的热管理控制系统及其控制方法。

背景技术：

1、pem电解制氢，即采用质子交换膜制氢的一种工艺。pem电解制氢存在如下优势：1、使对纯水进行电解产生氢气，相较于碱性电解液的潜在污染性，更符合环保理念；2、质子交换膜因其电阻低、气体渗透率低的特点，使其能够在电解的时候应用更高的电流密度、产生气体的工作效率高并且产生的氢气的纯度高。3、电解反应响应速度快，可以采用光伏设备或风能发电设备等可再生能源产生的电能作为电解的电能，更具环保性。

2、现在pem电解制氢技术都是通过将自来水等水体经过净水设备净化为纯水，然后将存水送入质子交换膜电解槽进行电解制氢；然后气体再通过除湿、冷凝捕集、气体分离等步骤，气体被冷却，其中包含的水汽也被凝结下来；凝结的水汽经过回流处理后再送入电解槽内进行电解，形成循环。

3、现有的pem电解制氢技术中对于热的管理主要还停留在将气体干燥冷却过程中产生的热量排放到大气、将电解槽电解过程中产生的热量传输至冷却系统的处理部分以及对进入电解槽的水的温度进行调节，过程中造成大量能源的浪费以及消耗。

技术实现思路

1、本发明目的之一在于提供了一种pem电解制氢的热管理控制系统，通过第一吸热端将电解槽在电解过程中产生的热量输送到吹扫气体生成装置，对空气进行加热形成高温吹扫气体，对氢气分离子系统的烘干装置内的干燥剂进行高温吹扫，使吸附的水脱附，提高了电解产生的热能的有效利用。

2、本发明实施例提供的一种pem电解制氢的热管理控制系统，包括：

3、第一吸热端，设置在电解槽组内，用于在电解制氢过程中吸取电解制氢产生的热量；

4、第一电控阀组，一端与第一吸热端连接；

5、第一放热端，设置在吹扫气体生成装置内，一端与第一电控阀组连接，用于对气体进行加热获得吹扫气体；吹扫气体用于通入氢气分离子系统的烘干装置内，用于对烘干装置内的干燥剂进行高温吹扫；

6、中央控制模块，与第一电控阀组电连接。

7、优选的，热管理控制系统，还包括：

8、第二吸热端，设置在氢气分离子系统的氢水分离装置内，用于吸收氢气冷凝时放出的热量；

9、第二电控阀组，一端与第二吸热端连接；

10、第二放热端，设置在吹扫气体生成装置内，一端与第二电控阀组连接；

11、中央控制模块与第二电控阀组电连接。

12、优选的，pem电解制氢的热管理控制系统，还包括：

13、第一温度检测模块，设置在第一吸热端内，用于检测第一吸热端内介质的第一温度；

14、第二温度检测模块，设置在第二吸热端内，用于检测第二吸热端内的介质的第二温度；

15、中央控制模块分别与第一温度检测模块和第二温度检测模块连接；第二电控阀组与第一放热端连接；第一电控阀组与第二放热端连接；吹扫气体生成装置中从进风口往出风口依次设置第一放热端和第二放热端。

16、优选的，中央控制模块执行如下操作：

17、通过第一温度检测模块检测第一吸热端内介质的第一温度；

18、通过第二温度检测模块检测第二吸热端内介质的第二温度；

19、基于第一温度和第二温度，确定第一电控阀组和第二电控阀组的工作模式。

20、优选的，中央控制模块基于第一温度和第二温度，确定第一电控阀组和第二电控阀组的工作模式，执行如下操作：

21、基于第一温度，确定当第一电控阀组将第一吸热端与第一放热端连通时，第一放热端内的介质的第三温度；

22、基于第一温度，确定当第一电控阀组将第一吸热端与第二放热端连通时，第二放热端内的介质的第四温度；

23、基于第二温度，确定当第二电控阀组将第二吸热端与第一放热端连通时，第一放热端内的介质的第五温度；

24、基于第二温度，确定当第二电控阀组将第二吸热端与第二放热端连通时，第二放热端内的介质的第六温度；

25、基于第三温度与第六温度、第四温度与第五温度的差异，确定第一电控阀组和第二电控阀组的工作模式。

26、优选的，中央控制模块基于第三温度与第六温度、第四温度与第五温度的差异，确定第一电控阀组和第二电控阀组的工作模式，执行如下操作：

27、当第三温度小于等于第六温度时，确定第四温度是否小于等于第五温度；当是时，控制第一电控阀组将第一吸热端与第一放热端连通，控制第二电控阀组将第二吸热端与第二放热端连通；当否时，比较第六温度与第四温度的大小，当第四温度大于等于第六温度时，控制第一电控阀组将第一吸热端与第二放热端连通，控制第二电控阀组将第二吸热端与第一放热端连通；

28、当第三温度大于第六温度时，比较第四温度与第五温度的大小；当第四温度大于等于第五温度时，控制第一电控阀组将第一吸热端与第二放热端连通，控制第二电控阀组将第二吸热端与第一放热端连通；当第四温度小于第五温度时，输出异常报警。

29、优选的，基于第一温度，确定当第一电控阀组将第一吸热端与第一放热端连通时，第一放热端内的介质的第三温度，执行如下操作：

30、获取第一吸热端的第一参数信息；

31、获取第一放热端的第二参数信息；

32、获取第一吸热端到第一电控阀组的管路的第三参数信息；

33、获取第一放热端到第一电控阀组的管路的第四参数信息；

34、获取第一电控阀组的第五参数信息；

35、基于第一参数信息、第二参数信息、第三参数信息、第四参数信息和第五参数，构建分析参数集；

36、基于分析参数集，从预设的温度分析库中，调取冷端热端温度对照表；

37、基于第一温度，查询冷端热端温度对照表，确定第三温度。

38、优选的，pem电解制氢的热管理控制系统，还包括：

39、第三吸热端，设置在氧气分离子系统的氧水分离装置内，用于吸收氧气冷凝时放出的热量；

40、第三电控阀组，一端与第三吸热端连接；

41、第三放热端，设置在吹扫气体生成装置内，一端与第三电控阀组连接；

42、第三温度检测模块，设置在第三吸热端内，用于检测第三吸热端内介质的第七温度；

43、中央控制模块与第三温度检测模块连接；第二电控阀组与第三放热端连接；第一电控阀组与第三放热端连接；第三电控阀组分别与第一放热端和第二放热端连接；吹扫气体生成装置中从进风口往出风口依次设置第一放热端、第二放热端和第三放热端；

44、中央控制模块与第三电控阀组电连接；

45、中央控制模块执行如下操作：

46、基于第一温度、第二温度和第三温度，确定各个预设的控制模式下的第一放热端、第二放热端和第三放热端的温度；

47、提取第一放热端、第二放热端和第三放热端的温度依次递增且第三放热端温度最高所对应的控制模式；

48、基于提取的控制模式，控制第一电控阀组、第二电控阀组和第三电控阀组的连通。

49、优选的，pem电解制氢的热管理控制系统，还包括：

50、第四吸热端，设置在供能子系统内，用于吸收供能子系统供能时放出的热量；

51、第四电控阀组，一端与第四吸热端连接；

52、初级放热端，设置在吹扫气体生成装置内，一端与第四电控阀组连接；

53、第四温度检测模块，设置在第四吸热端内，用于检测第四吸热端内介质的第八温度；

54、中央控制模块与第四温度检测模块连接；第二电控阀组与初级放热端连接；第一电控阀组与初级放热端连接；第三电控阀组与初级放热端连接；第四电控阀组分别与第一放热端、第二放热端和第三放热端连接；吹扫气体生成装置中从进风口往出风口依次设置初级放热端、第一放热端、第二放热端和第三放热端；

55、当初级放热端温度小于吹扫气体生成装置的进气端的进气温度时，关闭第四电控阀组。

56、本发明还提供一种pem电解制氢的热管理方法，应用于上述任一pem电解制氢的热管理控制系统，包括：

57、当第一吸热端内的介质的第一温度大于预设的第一温度阈值时，开启第一电控阀组；

58、当第二吸热端内的介质的第二温度大于预设的第二温度阈值时，开启第二电控阀组；

59、当第三吸热端内的介质的第三温度大于预设的第三温度阈值时，开启第三电控阀组。

60、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

61、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。