[實用新型]電制氫余熱利用裝置

有效

• 申請號: 202123242252.X
• 申請日: 2021-12-22
• 公開（公告）號: CN216592931U
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 林今;戚若玫
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F28D20/00
• 分類號: F28D20/00;F28F27/00;C25B1/04
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

本公開涉及電制氫余熱利用裝置。根據本公開，通過設置儲熱設備，并在儲熱設備的各個接口與換熱器的各個接口間設置連接管路和控制對應管路導通/斷開的閥門，在儲熱設備和換熱器間形成可切換的儲熱回路和放熱回路，使得在不額外增加換熱器的情況下，實現高效的電解熱回收利用，其結構簡單、實現成本低、便于集成，并且原有設備不需大的改動。

技術領域

本公開涉及電制氫系統溫度控制領域，尤其涉及電制氫余熱利用裝置。

背景技術

電制氫是一種極具發展前景的儲能技術，它利用電解裝置將可再生能源富余電能轉化為氫氣或其他燃料，可以實現能量的大規模、長時間存儲。由于電制氫設備負載水平在全天內隨可再生能源出力大幅波動，而電解產熱與負載水平耦合：高負載時，需要開啟冷水機為電制氫系統提供冷卻；低負載時，電解產熱不足以維持設備散熱，使得設備溫度下降，影響電解效率和動態性能。

考慮到高負載下存在大量電解余熱、而低負載下需要熱源維持電解設備溫度，需要為電制氫設備配置儲熱系統，實現余熱回收與利用。中國專利文獻CN 111748822 A涉及一種大型堿性電解水制氫裝置的綜合熱管理系統，在溫度較高的氣液混合狀態堿液流出電解槽后立即對其進行冷卻，將熱量收集至熱管理裝置，并在冷堿液進入電解槽前進行加熱，避免因熱堿液在氣液分離與堿液管路循環時導致的熱量損失。該專利雖然試圖實現電解余熱回收，但是流程結構復雜，共包含四個換熱器，在實際應用中顯著增加了設備成本，且裝置體積大，非常不利于集成。

實用新型內容

有鑒于此，本公開提出了一種結構簡單、成本低而且能夠高效實現電解熱回收利用的裝置。

本公開提出了一種電制氫余熱利用裝置，用于電制氫系統，所述裝置包括儲熱設備，所述儲熱設備包括儲熱主體、第一冷液口和第一熱液口：

所述儲熱主體用于儲存液體；

所述第一冷液口通過第一管路連接到置于所述電制氫系統的氣液分離器中的換熱器的進液口，所述第一冷液口還通過第二管路連接到所述換熱器的出液口，所述第一冷液口連通所述儲熱主體中第一溫度的液體；

所述第一熱液口通過第三管路連接到所述換熱器的所述進液口，所述第一熱液口通過還第四管路連接到所述換熱器的所述出液口，所述第一熱液口連通所述儲熱主體中第二溫度的液體，所述第二溫度大于所述第一溫度；

其中，所述第一管路、所述第二管路、所述第三管路和所述第四管路上對應設置有第一閥門、第二閥門、第三閥門和第四閥門，以控制對應管路導通或斷開。

可選地，所述裝置還包括第一循環泵和第二循環泵，所述第一循環泵設置于所述第一管路和所述第四管路中的一者上，所述第二循環泵設置于所述第二管路和所述第三管路中的一者上。

可選地，所述裝置還包括閥門組件，所述閥門組件串聯在一段公共管路段的兩個節點之間，所述公共管路段指所述第一管路、所述第二管路、所述第三管路和所述第四管路中具有共同接口的兩個管路的公共部分，所述閥門組件包括循環泵和第五閥門、第六閥門、第七閥門和第八閥門，其中：

所述第五閥門的第一端和所述第六閥門的第一端連接到所述循環泵的進液口，所述第七閥門的第一端和所述第八閥門的第一端連接到所述循環泵的出液口；

所述第五閥門的第二端和所述第七閥門的第二端連接到所述兩個節點中的一者，所述第六閥門的第二端和所述第八閥門的的第二端連接到所述兩個節點中的另一者。

可選地，所述儲熱設備為常壓式儲熱罐。

可選地，所述裝置還包括外加熱源，所述儲熱設備還包括第二冷液口和第二熱液口，其中：

所述外加熱源的進液口與所述儲熱設備的第二冷液口連接，所述外加熱源的出液口與所述儲熱設備的第二熱液口連接，為所述儲熱設備提供熱量。