水电解制氢系统的制作方法

本发明涉及制氢系统的，具体涉及一种水电解制氢系统。

背景技术：

1、水电解制氢是一种常用的制氢方式，水电解制氢电解池类型有高温固体氧化物电解池、质子交换膜电解池和碱性电解池，其中，质子交换膜电解池在低温下运行，其变负荷速率、启停机速度更快，且安全性更高，因而被广泛应用。

2、相关技术中的一种水电解制氢系统，包括风光发电装置、质子交换膜电解池、储水罐、电加热器、储氢罐和储氧罐，储水罐向质子交换膜电解池供水，电加热器用于对进入质子交换膜电解池的水进行加热，质子交换膜电解池电解水产生的氢气和氧气分别储存在储氢罐和储氧罐内；其中，风光发电装置用于为质子交换膜电解池提供电能。

3、但是，由于风光发电装置受环境影响较大、波动性较大，无法稳定的为质子交换膜电解池提供电能，难以维持水电解制氢系统的长期稳定运行，导致水电解制氢系统需要频繁启停，由于质子交换膜电解池每次启动后都需要运行一段时间，待温度和压力达到一定值后才能开始制氢工作，导致水电解制氢系统利用率较低、经济性较差。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本发明的实施例提出一种水电解制氢系统，通过风力和太阳能发电，其具有制氢模式和热备模式，当风力和太阳能供应充足时，在制氢模式下运行，当风力和太阳能供应不足时，在热备模式下运行，以维持质子交换膜电解池内的温度和压力，从而在风力和太阳能恢复供应时，该水电解制氢系统能够迅速切换至制氢模式，从而可以在风力和太阳能供应发生波动时降低对水电解制氢系统的影响，使水电解制氢系统稳定运行，以提高水电解制氢系统的利用率和经济性。

3、本发明实施例的水电解制氢系统包括质子交换膜电解池、储水罐、水泵、发电系统、蓄电池和第一加热装置，所述质子交换膜电解池具有进水口；所述水泵的进口与所述储水罐连接，所述水泵的出口与所述质子交换膜电解池的进水口连接；所述发电系统包括风力发电装置和/或太阳能发电装置，所述质子交换膜电解池和所述水泵均与所述发电系统电连接；所述发电系统连接、所述质子交换膜电解池和所述水泵均与所述蓄电池电连接；所述储水罐和所述水泵均与所述第一加热装置连接。

4、在一些实施例中，所述第一加热装置包括太阳能集热器和储热罐，所述储热罐与所述太阳能集热器连接。

5、在一些实施例中，所述储热罐内设有相变材料。

6、在一些实施例中，所述储热罐具有第一换热介质进口和第一换热介质出口，所述储水罐与所述第一换热介质进口连接；所述质子交换膜电解池具有第一出口和第二出口；所述水电解制氢系统还包括第一气液分离器和第二气液分离器，所述第一气液分离器与所述第一出口连接，所述第一气液分离器具有氢气出口和第一水出口，所述第二气液分离器与所述第二出口连接，所述第二气液分离器具有氧气出口和第二水出口；其中，所述第一水出口和所述第二水出口中的至少一个与所述第一换热介质进口连接，所述第一换热介质出口与所述水泵的进口连接。

7、在一些实施例中，所述水电解制氢系统还包括第二加热装置和调节阀，所述调节阀包括第一口、第二口和第三口，所述第一口与所述第一换热介质出口连接，所述第二口与所述第二加热装置的进口连接，所述第三口和所述第二加热装置的出口均与所述水泵的进口连接。

8、在一些实施例中，所述第二加热装置为电加热装置，所述蓄电池与所述第二加热装置电连接。

9、在一些实施例中，所述水电解制氢系统还包括第一管，所述第一换热介质出口和所述第一口通过所述第一管连接；所述水电解制氢系统还包括温度监测装置，所述温度监测装置与所述第一管连接，用于监测所述第一管内的水的温度。

10、在一些实施例中，所述温度监测装置与所述蓄电池电连接。

11、在一些实施例中，所述水电解制氢系统还包括氢气压缩机、氧气压缩机、氢气罐和氧气罐，所述氢气压缩机的进口与所述氢气出口连接，所述发电系统和所述蓄电池均与所述氢气压缩机电连接，所述氧气压缩机的进口与所述氧气出口连接，所述发电系统和所述蓄电池均与所述氧气压缩机电连接；所述氢气罐与所述氢气压缩机的出口连接，所述氧气罐与所述氧气压缩机的出口连接。

12、在一些实施例中，所述发电系统为风光发电系统，所述风光发电系统包括所述风力发电装置和所述太阳能发电装置。

13、本发明实施例的水电解制氢系统，通过风力发电装置和/或太阳能发电装置进行发电，以实现可再生能源的充分利用。当发电系统的发电量充足时，发电系统为质子交换膜电解池和水泵供电，剩余的电量储存在蓄电池内，此时水电解制氢系统为制氢模式，储水罐内的水经过第一加热装置加热后，通过水泵泵入质子交换膜电解池内进行电解，从而实现制氢。当发电系统的发电量不充足时，蓄电池可以对质子交换膜电解池和水泵供电，从而使水电解制氢系统维持在制氢模式。

14、当蓄电池的储存电量不足时，水电解制氢系统切换至热备模式，蓄电池仅对水泵供电，储水罐内的水经过第一加热装置加热后，通过水泵泵入质子交换膜电解池内，随后由质子交换膜电解池排出，并再次通过水泵进入质子交换膜电解池内循环，以维持质子交换膜电解池内的温度和压力，待发电系统重新进行发电后，水电解制氢系统可以迅速的切换至制氢模式，从而可以在风力和太阳能供应发生波动时降低对水电解制氢系统的影响，使水电解制氢系统稳定运行，以提高水电解制氢系统的利用率和经济性。

技术特征：

1.一种水电解制氢系统(100)，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的水电解制氢系统(100)，其特征在于，所述第一加热装置(5)包括：

3.根据权利要求2所述的水电解制氢系统(100)，其特征在于，所述储热罐(52)内设有相变材料。

4.根据权利要求2所述的水电解制氢系统(100)，其特征在于，所述储热罐(52)具有第一换热介质进口(521)和第一换热介质出口(522)，所述储水罐(2)与所述第一换热介质进口(521)连接；

5.根据权利要求4所述的水电解制氢系统(100)，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求5所述的水电解制氢系统(100)，其特征在于，所述第二加热装置(7)为电加热装置，所述蓄电池(4)与所述第二加热装置(7)电连接。

7.根据权利要求5所述的水电解制氢系统(100)，其特征在于，还包括第一管(23)，所述第一换热介质出口(522)和所述第一口通过所述第一管(23)连接；

8.根据权利要求7所述的水电解制氢系统(100)，其特征在于，所述温度监测装置(8)与所述蓄电池(4)电连接。

9.根据权利要求4所述的水电解制氢系统(100)，其特征在于，还包括：

10.根据权利要求1-9任一项所述的水电解制氢系统(100)，其特征在于，所述发电系统(3)为风光发电系统，所述风光发电系统包括所述风力发电装置和所述太阳能发电装置。

技术总结
本发明公开了一种水电解制氢系统，包括质子交换膜电解池、储水罐、水泵、发电系统、蓄电池和第一加热装置；水泵的进口与储水罐连接，水泵的出口与质子交换膜电解池连接；发电系统包括风力发电装置和/或太阳能发电装置，质子交换膜电解池和水泵均与发电系统电连接；发电系统连接、质子交换膜电解池和水泵均与蓄电池电连接，储水罐和水泵均与第一加热装置连接。本发明实施例的水电解制氢系统，当发电量充足时，其在制氢模式下运行，当发电量不足时，其在热备模式下运行，待风力和太阳能恢复供应时，该水电解制氢系统能够迅速切换至制氢模式，从而可以在风力和太阳能供应发生波动时降低对水电解制氢系统的影响，使水电解制氢系统稳定运行。

技术研发人员：裴长运,李军,何适,张栋顺,陈越,杜逸云,靳卫峰,刘佳,刘竞超,王露
受保护的技术使用者：吉林电力股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12