一种复合制氢系统及方法与流程

本申请涉及制氢，具体而言，涉及一种复合制氢系统及方法。

背景技术：

1、目前常用的电解水制氢方法主要包括：固体氧化物电解水制氢、碱性电解水制氢以及pem(质子交换膜)电解水制氢等；其中，现有技术中在使用风电为电解水制氢提供电能时，通常会采用单一的碱性电解槽进行碱性电解水制氢，并且为保持碱性电解槽处于热启动状态(以便减少碱性电解槽的开关机次数，缩短碱性电解槽的启动时间，提高碱性电解槽的耐久性)，往往还需要额外配置单独的加热设备，来对碱性电解槽中制氢所需的碱性液体进行加热。

2、但是，碱性电解槽的工作电力区间较窄，因此，在风电处于一个较低电力区间时，碱性电解槽会因电力过低无法满足制氢需要而强制关机，此时，低电力区间内的电力会被浪费，并且为碱性电解槽单独配置的加热设备，也会使得制氢系统的硬件成本过高，不利于制氢系统的普及使用。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请的目的在于提供一种复合制氢系统及方法，通过pem电解水制氢系统与碱性电解水制氢系统连用的方式，利用pem电解水制氢系统的工作电力区间宽于碱性电解水制氢系统的特点，即使在低电力区间内，仍然可以依靠pem电解水制氢系统进行独立制氢，有效地提高了复合制氢系统整体的电力负荷范围，并且还可以通过pem电解水制氢系统在制氢过程中的产热为碱性电解水制氢系统中制氢所需的碱性液体进行加热，有利于节约硬件资源。

2、为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

3、第一方面，本申请实施例提供了一种复合制氢系统，所述复合制氢系统包括：电源系统、pem电解水制氢系统、碱性电解水制氢系统；所述pem电解水制氢系统与所述碱性电解水制氢系统之间通过共用的板式换热器相连；其中：

4、所述电源系统的电力输出端与所述pem电解水制氢系统的电源输入端相连，并为所述pem电解水制氢系统与所述碱性电解水制氢系统进行整体供电；

5、所述板式换热器接收所述pem电解水制氢系统在制氢过程中输出的目标热量，并将所述目标热量通过热交互的方式，传递给所述碱性电解水制氢系统中制氢所需的碱性液体；

6、所述碱性电解水制氢系统接收所述板式换热器加热后的碱性液体，并基于该碱性液体进行制氢。

7、第二方面，本申请实施例提供了一种复合制氢方法，所述复合制氢方法应用于复合制氢系统中，其中，所述复合制氢系统包括：电源系统、pem电解水制氢系统、碱性电解水制氢系统；所述pem电解水制氢系统与所述碱性电解水制氢系统之间通过共用的板式换热器相连；所述电源系统的电力输出端与所述pem电解水制氢系统的电源输入端相连；所述复合制氢方法包括：

8、通过所述电源系统，为所述pem电解水制氢系统与所述碱性电解水制氢系统进行整体供电；

9、通过所述板式换热器，接收所述pem电解水制氢系统在制氢过程中输出的目标热量，并将所述目标热量通过热交互的方式，传递给所述碱性电解水制氢系统中制氢所需的碱液；

10、通过所述碱性电解水制氢系统，接收所述板式换热器加热后的碱液，并基于该碱液进行制氢。

11、本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

12、本申请实施例提供的一种复合制氢系统及方法，通过pem电解水制氢系统与碱性电解水制氢系统连用的方式，利用pem电解水制氢系统的工作电力区间宽于碱性电解水制氢系统的特点，即使在低电力区间内，仍然可以依靠pem电解水制氢系统进行独立制氢，有效地提高了复合制氢系统整体的电力负荷范围，并且还可以通过pem电解水制氢系统在制氢过程中的产热为碱性电解水制氢系统中制氢所需的碱性液体进行加热，有利于节约硬件资源。

技术特征：

1.一种复合制氢系统，其特征在于，所述复合制氢系统包括：电源系统、pem电解水制氢系统、碱性电解水制氢系统；所述pem电解水制氢系统与所述碱性电解水制氢系统之间通过共用的板式换热器相连；其中：

2.根据权利要求1所述的复合制氢系统，其特征在于，所述碱性电解水制氢系统包括：碱液储罐、第一纯水储罐、第一三通阀、第一水泵、所述板式换热器、第一温度传感器、压力传感器以及碱性电解槽，其中：

3.根据权利要求1所述的复合制氢系统，其特征在于，所述pem电解水制氢系统包括：第二纯水储罐、第二温度传感器、第三温度传感器、第二水泵、第二三通阀、所述板式换热器以及pem电解槽，其中：

4.根据权利要求2所述的复合制氢系统，其特征在于，通过调整所述第一三通阀的开度，控制所述碱液储罐中的碱液与所述第一纯水储罐中的纯水从所述第一三通阀的两个入口中流入的比例系数，得到所述第一三通阀的出口中流出的碱性混合液作为所述碱性电解槽中电解所需的碱性液体。

5.根据权利要求3所述的复合制氢系统，其特征在于，通过调整所述第二三通阀的开度，控制携带有所述目标热量的反应用水从所述第二三通阀的第二出口中流出的流量，以使所述板式换热器加热后的碱性液体的温度维持在目标温度范围内；其中，所述目标温度范围根据所述碱性电解水制氢系统处于热启动状态时所需的碱性液体温度确定。

6.根据权利要求1所述的复合制氢系统，其特征在于，当所述电源系统提供的电力低于所述碱性电解水制氢系统的工作电力区间下限时，若所述电源系统提供的电力位于所述pem电解水制氢系统的工作电力区间，则所述pem电解水制氢系统能够独立进行制氢，并将制氢过程中产生的热量输出给所述板式换热器，以通过所述板式换热器对流入所述碱性电解水制氢系统的碱性液体进行加热，保持所述碱性电解水制氢系统处于热启动状态。

7.根据权利要求1所述的复合制氢系统，其特征在于，所述电源系统包括：风电供电系统与市电供电系统；所述pem电解水制氢系统的电源输入端连接有风电检测装置；其中：

8.一种复合制氢方法，其特征在于，所述复合制氢方法应用于复合制氢系统中，其中，所述复合制氢系统包括：电源系统、pem电解水制氢系统、碱性电解水制氢系统；所述pem电解水制氢系统与所述碱性电解水制氢系统之间通过共用的板式换热器相连；所述电源系统的电力输出端与所述pem电解水制氢系统的电源输入端相连；所述复合制氢方法包括：

9.根据权利要求8所述的复合制氢方法，其特征在于，所述碱性电解水制氢系统包括：碱液储罐、第一纯水储罐、第一三通阀、第一水泵、所述板式换热器、第一温度传感器、压力传感器以及碱性电解槽，其中：

10.根据权利要求8所述的复合制氢方法，其特征在于，所述pem电解水制氢系统包括：第二纯水储罐、第二温度传感器、第三温度传感器、第二水泵、第二三通阀、所述板式换热器以及pem电解槽，其中：

技术总结
本申请提供了一种复合制氢系统及方法，该复合制氢系统通过PEM电解水制氢系统与碱性电解水制氢系统连用的方式，利用PEM电解水制氢系统的工作电力区间宽于碱性电解水制氢系统的特点，即使在低电力区间内，仍然可以依靠PEM电解水制氢系统进行独立制氢，有效地提高了复合制氢系统整体的电力负荷范围，并且还可以通过PEM电解水制氢系统在制氢过程中的产热为碱性电解水制氢系统中制氢所需的碱性液体进行加热，有利于节约硬件资源。

技术研发人员：周百慧,张国强,沈荣安,方川,刘彪
受保护的技术使用者：北京亿华通氢能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10