[發明專利]制氫系統

在審

• 申請號: 201610865291.X
• 申請日: 2016-09-29
• 公開（公告）號: CN107881522A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 關成志;肖國萍;彭程;王建強
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海應用物理研究所
• 主分類號: C25B1/04
• 分類號: C25B1/04;C25B9/00
• 代理公司: 上海弼興律師事務所31283
• 代理人: 薛琦,羅朗

1.一種制氫系統，其特征在于，包括直流電源、熱箱、水蒸氣發生器、第一氣體預熱器、第一換熱器、氣水分離干燥裝置和氫氣增壓裝置；

所述熱箱內設有固體氧化物電解池堆，每一所述固體氧化物電解池堆包括若干單體SOEC，所述直流電源包括氫電極導線和氧電極導線，所述氫電極導線和所述氧電極導線均與所述固體氧化物電解池堆連接；所述水蒸氣發生器、所述熱箱均與所述第一氣體預熱器采用管路連接，所述第一換熱器與所述熱箱采用管路連接，所述氫氣增壓裝置、所述第一換熱器均與所述氣水分離干燥裝置采用管路連接；

所述水蒸氣發生器用于將產生的水蒸氣輸送至所述第一氣體預熱器，所述第一氣體預熱器用于對所述水蒸氣進行加熱并將加熱后的水蒸氣輸送至所述熱箱，所述直流電源向所述熱箱中的所述固體氧化物電解池堆施加直流電，所述固定氧化物電解池堆電解水蒸氣制得氫氣，所述熱箱用于將制得的氫氣輸送至所述第一換熱器，所述第一換熱器用于對氫氣進行降溫并將降溫后的氫氣輸送至所述氣水分離干燥裝置，所述氣水分離干燥裝置用于去除氫氣中夾雜的水蒸氣和對氫氣進行干燥并將干燥后的氫氣輸送至氫氣增壓裝置，所述氫氣增壓裝置用于對所述氫氣進行增壓后儲存。

2.如權利要求1所述的制氫系統，其特征在于，水蒸氣發生器包括水箱、水泵、加熱爐和蒸發室，所述水箱、所述蒸發室均與所述水泵采用管路連接，所述蒸發室與所述第一氣體預熱器采用管路連接；所述水泵用于將所述水箱中的水輸送至所述蒸發室內，所述加熱爐用于將所述蒸發室內的液態水加熱成水蒸氣；

所述水蒸氣發生器還包括一氣體壓力傳感器，所述氣體壓力傳感器設置于所述蒸發室中與所述第一氣體預熱器的連接處。

3.如權利要求1所述的制氫系統，其特征在于，所述氣水分離干燥裝置包括冷卻器、氣水分離器和干燥機，所述第一換熱器、所述冷卻器、所述氣水分離器、所述干燥機、所述氫氣增壓裝置依次采用管路連接；

所述冷卻器用于將氫氣中的水蒸氣冷卻為液態水，所述氣水分離器用于將所述液態水與氫氣分離，所述干燥機用于進一步對所述氫氣進行干燥。

4.如權利要求1所述的制氫系統，其特征在于，所述氫氣增壓裝置包括一級儲氫罐、增壓泵和二級儲氫罐，所述氣水分離干燥裝置、所述一級儲氫罐、所述增壓泵、所述二級儲氫罐依次采用管路連接；

所述一級儲氫罐用于將所述氣水分離干燥裝置輸送的氫氣進行儲存以及輸送至增壓泵，所述增壓泵用于將所述一級儲氫罐中的氫氣增壓后輸送至所述二級儲氫罐以及蒸發室與所述第一氣體預熱器連接的管路中，所述二級儲氫罐用于儲存增壓后的氫氣。

5.如權利要求1所述的制氫系統，其特征在于，所述制氫系統還包括氫氣泄漏保護裝置，所述氫氣泄漏保護裝置包括氫氣探測器、報警器、氮氣儲罐及安全管路，所述氫氣探測器與所述報警器電連接，所述氮氣儲罐通過安全管路與一級儲氫罐以及蒸發室與所述第一氣體預熱器連接的管路連接，所述氫氣探測器用于檢測氫氣的泄漏量，所述報警器用于在所述氫氣探測器檢測到氫氣的泄漏量高于設定閾值時報警，所述氮氣儲罐用于在所述氫氣探測器檢測到氫氣的泄漏量高于設定閾值時開啟閥門通過氮氣吹掃氫氣輸送管路。

6.如權利要求1所述的制氫系統，其特征在于，所述制氫系統還包括風機、第二氣體預熱器和第二換熱器，所述風機與所述第二氣體預熱器為管路連接，所述第二氣體預熱器、所述第二換熱器均與所述熱箱為管路連接；

所述風機用于將空氣輸送至所述第二氣體預熱器進行加熱，并將所述熱箱中的制得的氧氣輸送第二換熱器進行冷卻，所述第二氣體預熱器用于對所述氧氣降溫后排空。

7.如權利要求1所述的制氫系統，其特征在于，所述熱箱的內壁上設有保溫層，所述保溫層的材料為莫來石、石英砂或者石英棉；

每個所述單體SOEC包括氫電極、電解質、阻擋層和氧電極，所述氫電極導線與所述氫電極連接，所述氧電極導線與所述氧電極連接；

所述電解質的材質為YSZ，所述氫電極的材質Ni-YSZ，所述阻擋層的材質為GDC，所述氧電極的材質包括LSCF和GDC。

8.如權利要求1所述的制氫系統，其特征在于，所述制氫系統還包括電子控制裝置，所述電子控制裝置的工作模式包括開路模式和穩定制氫模式，所述電子控制裝置包括開關，所述開關用于切換所述電子控制裝置的工作模式。