[發明專利]一種風電電解水制氫系統

在審

• 申請號: 201810559485.6
• 申請日: 2018-06-02
• 公開（公告）號: CN108486596A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 李海明
• 申請（專利權）人: 南通安思卓新能源有限公司
• 主分類號: C25B1/04
• 分類號: C25B1/04;C25B9/04;C25B15/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種風電電解水制氫系統，包括風機系統、水電解制氫系統、電解用水供給系統、氣/液分離干燥提純系統、堿液循環系統和儲氫罐；風機系統的電能第一輸出端連接水電解制氫系統，水電解制氫系統包括控制器、多路開關和電解槽，多路開關的控制端與控制器連接，多路開關的輸入端與風機系統的正極連接，多路開關的輸出端具有第一端口至第M個端口，電解用水供給系統將水供應至水電解制氫系統中；水電解制氫系統依次與氣/液分離干燥提純系統和儲氫罐連接，氣/液分離干燥提純系統還與堿液循環系統連接。本發明的優點為：有效提升水電解制氫裝置對風機系統波動輸出的適應性，提高了風能利用效率同時提高氫氣的產率。

技術領域

本發明屬于可替換能源技術與水電解制氫領域，涉及一種風電電解水制氫系統。

背景技術

氫氣作為儲能載體擁有質量輕，能量密度高，使用時對環境無任何排放等優點，受到廣大科研工作者及環境工作者的青睞。然而，氫氣并非存在于自然界，需要利用外部能量進行制備。目前制氫的技術主要是礦物燃料制氫和水電解制氫兩大類。也有其他制氫方法比如熱化學循環制氫和生物質制氫。礦物燃料制氫是目前最大也是最經濟的氫氣來源，隨著社會的發展和環境問題受到越來越多的關注，礦物燃料制氫由于其使用石油燃料作為原料，在制備氫氣過程中不可避免的對環境有一定的負面影響，所制備的氫氣后期需要繁瑣的過濾和分離工序導致氫氣純度不一定能滿足后期用氫設備的要求。另外，礦物燃料制氫通常用于大型生產基地，在目前高效經濟的微電網架構中無法完全發揮其作用。

水電解制氫通過電解水而獲得高純度的氫氣，其設備結構成熟，相對簡單。其純化后的氫氣純度可高達99.9999％，高出其他制氫方式一個數量級且其制備的氫氣不含碳元素雜質，故而成為如多晶硅生產等高精應用領域唯一選擇。然而水電解制氫的能量轉化率相較礦物燃料制氫偏低，有研究分析得出，水電解制氫的生產消耗構成中，原材料(主要為電費投入)占比高達81.9％，致使水電解制氫在整體制氫市場所占份額很小。

在國家大力倡導新能源可持續化發展今天，水電解制氫迎來了新的發展機遇。風能發電利用風車收集風的動能從而帶動發電機轉動發電，其發電量與接受到的能量成正比，與風能強度與風能持續時間有關，由于其產電功率的不穩定性以及地域限制，導致風能無法合理的被利用，繼而出現棄風現象。水電解制氫憑借其靈活的系統規模，成熟且穩定的系統性能，以及與氫燃料電池系統良好的契合度，有望成為主流制氫的技術手段。另一方面，氫氣作為能量載體，在同等質量的燃料中，擁有最高的能量密度。未來在能量儲存應用和微電網構建方面，水電解制氫也將扮演重要的角色。

目前利用風電電解水制氫所面臨的挑戰主要來自于兩個方面：電解水制氫效率不高以及風能輸入功率不穩定。因此，優化水電解制氫系統對波動電源輸入的適應性，同時提高單位能量的產氫量，是目前水電解制氫技術的主要目標。

因此，如何提高用于水電解制氫的電解槽對風機系統波動電源的適應性，提高能量轉化效率，是目前亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明提供一種高效風電電解水制氫系統，用于有效利用風能進行氫氣制備，提供優選的系統設計。其創新點包括：提高風能轉化效率，緩解棄風問題。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：