[發(fā)明專利]一種波動(dòng)功率輸入下的質(zhì)子交換膜電解水制氫系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110671853.8
• 申請(qǐng)日: 2021-06-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113373458B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧占鋒;徐桂芝;宋潔;康偉;李根蒂;梁丹曦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司
• 主分類號(hào): C25B1/04
• 分類號(hào): C25B1/04;C25B15/021;C25B15/02;C25B15/08
• 代理公司: 北京三聚陽(yáng)光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11250
• 代理人: 安志嬌

1.一種質(zhì)子交換膜電解水制氫系統(tǒng)，包括電解槽(1)和氣水分離子系統(tǒng)，所述氣水分離子系統(tǒng)包括與電解槽(1)順次連通的氫分離器(2)、氫氣變壓吸附裝置(3)，其特征在于，所述氫分離器(2)與氫氣變壓吸附裝置(3)之間設(shè)置有多級(jí)穩(wěn)壓調(diào)控子系統(tǒng)(4)；

所述多級(jí)穩(wěn)壓調(diào)控子系統(tǒng)(4)包括：

第一出口管路(42)，連通氫分離器(2)和氫氣變壓吸附裝置(3)的進(jìn)氣口，其上設(shè)置有第一調(diào)節(jié)閥(44)；

第二出口管路(41)，連通氫分離器(2)與氫氣變壓吸附裝置(3)的吹掃氣入口，其上設(shè)置有氣動(dòng)閥(47)；

第三出口管路(43)，與氫分離器(2)連通，其上設(shè)置有泄放閥(46)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種質(zhì)子交換膜電解水制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述第二出口管路(41)上還設(shè)置有穩(wěn)壓罐(45)，該穩(wěn)壓罐(45)位于氣動(dòng)閥(47)和氫氣變壓吸附裝置(3)之間。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種質(zhì)子交換膜電解水制氫系統(tǒng)，其特征在于，還包括熱量綜合管理子系統(tǒng)(8)；所述氣水分離子系統(tǒng)還包括與電解槽(1)的氧氣出口連通的氧分離器(5)；

所述熱量綜合管理子系統(tǒng)(8)包括：

氫側(cè)冷凝器(81)，安裝在氫分離器(2)的氫氣出口位置處，用于與氫分離器(2)分離出的氫氣換熱并分別回收氫氣中的熱量和水；

氧側(cè)冷凝器(82)，安裝在氧分離器(5)的氧氣出口位置處，用于與氧分離器(5)分離出的氧氣進(jìn)行換熱并分別回收氧氣中的熱量和水；

熱水罐(85)，用于將回收的熱量輸送到熱量利用子系統(tǒng)中進(jìn)行利用；

冷水罐(86)，用于接收熱水罐(85)中冷卻后冷水并為氫側(cè)冷凝器(81)、氧側(cè)冷凝器(82)提供冷水，冷水經(jīng)過(guò)換熱后形成的熱水返回到熱水罐(85)中；

所述氫側(cè)冷凝器(81)回收的水返回到氫分離器(2)中，氧側(cè)冷凝器(82)回收的水返回到氧分離器(5)中。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種質(zhì)子交換膜電解水制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述熱量利用子系統(tǒng)為用于存儲(chǔ)熱水罐(85)中熱量的蓄熱體(88)或直接利用該熱水罐(85)中熱量的城市生活用水(87)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種質(zhì)子交換膜電解水制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述氧分離器(5)的出水口通過(guò)連通管路(6)與電解槽(1)的進(jìn)水口連通，所述氧分離器(5)上設(shè)置有用于滿足電解槽(1)快速啟動(dòng)需求的加熱器(7)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種質(zhì)子交換膜電解水制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述熱量綜合管理子系統(tǒng)(8)還包括設(shè)置在連通管路(6)上的第一換熱器(83)；該第一換熱器(83)用于和熱水罐(85)、冷水罐(86)連通，用于控制電解槽(1)溫度在60-80℃；當(dāng)電解槽(1)低功率運(yùn)行時(shí)，由熱水罐(85)向第一換熱器(83)輸送熱水，熱水經(jīng)過(guò)第一換熱器(83)換熱后為連通管路(6)提供熱量；當(dāng)電解槽(1)高功率運(yùn)行時(shí)，由冷水罐(86)向第一換熱器(83)輸送冷水，冷水回收連通管路(6)的熱量后返回到熱水罐(85)中。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種質(zhì)子交換膜電解水制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述連通管路(6)上設(shè)置有變頻式循環(huán)水泵(9)，采用變頻式循環(huán)水泵(9)將氧分離器(5)中的水泵入到電解槽(1)中。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種質(zhì)子交換膜電解水制氫系統(tǒng)，其特征在于，在變頻式循環(huán)水泵(9)增加旁路調(diào)節(jié)閥，用于適應(yīng)波動(dòng)功率輸入下電解槽(1)用水量的頻繁變化，達(dá)到供水流量范圍深度調(diào)節(jié)的目的。