[發明專利]一種壓差控制器、制氫系統、制氫系統的控制方法及裝置

有效

• 申請號: 202210343908.7
• 申請日: 2022-03-31
• 公開（公告）號: CN114507870B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發明（設計）人: 彭笑東;徐桂芝;梁丹曦;趙雪瑩;孫曉彤;宋潔;劉敏
• 申請（專利權）人: 國網智能電網研究院有限公司;國網浙江省電力有限公司;國家電網有限公司
• 主分類號: C25B9/60
• 分類號: C25B9/60;C25B15/023;C25B1/04
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 沈惠娟

本發明公開了一種壓差控制器、制氫系統、制氫系統的控制方法及裝置，其中制氫系統，包括電解槽、氧分離器、第一驅動裝置、氫分離器、第二驅動裝置和壓差控制器，其中壓差控制器與氧分離器的第一壓力檢測裝置、氫分離器的第二壓力檢測裝置、第一驅動裝置和第一驅動裝置通信連接。本發明的技術方案可以在壓差控制器中根據壓差信號反饋，控制驅動裝置帶動密封活塞運動，進而使氫分離器與氧分離器之間的壓差在預設范圍內，從而可以解決在PEM制氫系統運行過程中存在催化劑脫落的問題。

技術領域

本發明涉及氫氣制備技術領域，具體涉及一種壓差控制器、制氫系統、制氫系統的控制方法及裝置。

背景技術

氫氣在石油、化工、醫藥、航天、冶金等各個領域中都應用的十分廣泛，可以作為能源互聯轉化的重要媒介，推動傳統化石能源清潔高效利用和支撐可再生能源大規模發展，實現大規模深度脫碳。氫能源作為一種清潔能源，能量密度高、利用過程無污染、可長時間存儲，隨著氫能源的普及，市場對于氫能源的需求變得越來越高。近幾年中，我國研制的低溫燃料電池已經走向了商業市場，尤其是堿性燃料電池和質子交換膜燃料電池，因為其能量轉換效率高等優勢已經引得了人們的廣泛關注。

電解制氫主要包含堿性電解制氫及質子交換膜(PEM)電解制氫，PEM電解制氫相對于傳統的堿性電解制氫技術具有體積小、可調范圍寬、環境友好、效率高(75-85％)的特點。隨著諸如光伏、風電等新能源技術的發展，電解水制氫技術逐漸發展，成為探索解決棄風、棄光問題的有效方法之一，逐步成為國際上電解制氫技術的發展趨勢與研究熱點。但是，目前在PEM制氫系統運行過程中存在催化劑脫落的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提供了一種壓差控制器、制氫系統、制氫系統的控制方法及裝置，以解決在PEM制氫系統運行過程中存在催化劑脫落的問題。

根據第一方面，本發明實施例提供了一種制氫系統，包括電解槽、氧分離器、第一驅動裝置、氫分離器、第二驅動裝置和壓差控制器，其中氧分離器包括位于所述氧分離器底部的第一排水閥和位于氧分離器頂部的第一密封活塞；第一驅動裝置用于驅動所述第一密封活塞在所述氧分離器內部運動；氫分離器包括位于所述氫分離器底部的第二排水閥和位于氫分離器頂部的第二密封活塞；第二驅動裝置用于驅動所述第二密封活塞在所述氫分離器內部運動；壓差控制器，與所述氧分離器的第一壓力檢測裝置、所述氫分離器的第二壓力檢測裝置、所述第一驅動裝置和所述第一驅動裝置通信連接。

本發明實施例的制氫系統，通過設置與第一壓力檢測裝置、第二壓力檢測裝置、第一驅動裝置和第一驅動裝置通信連接的壓差控制器，可以在壓差控制器中根據壓差信號反饋，控制驅動裝置(包括第一驅動裝置和/或第二驅動裝置)帶動密封活塞(第一密封活塞和/或第二密封活塞)運動，進而使氫分離器、氧分離器內部氣體容積進行動態調節，氫分離器與氧分離器之間的壓差在預設范圍內，從而可以解決在PEM制氫系統運行過程中存在催化劑脫落的問題。

結合第一方面，在第一方面第一實施方式中，所述第一壓力檢測裝置設置在所述氧分離器的中部；和/或，所述第二壓力檢測裝置設置在所述氫分離器的中部。

根據第二方面，本發明實施例還提供了一種制氫系統的控制方法，應用于第一方面或第一方面第一實施方式所述的制氫系統，包括以下步驟：分別獲取所述第一壓力檢測裝置發送的第一壓力和所述第二壓力檢測裝置發送的第二壓力；利用所述第二壓力減去所述第一壓力，得到第一壓差；根據所述第一壓差生成所述第一驅動裝置或所述第二驅動裝置的壓差調整指令。

本發明實施例的制氫系統的控制方法根據壓差信號反饋，通過驅動裝置(包括第一驅動裝置和/或第二驅動裝置)帶動密封活塞(第一密封活塞和/或第二密封活塞)運動，使氫分離器、氧分離器內部氣體容積進行動態調節，進而使得氫分離器與氧分離器之間的壓差在預設范圍內，從而可以解決在PEM制氫系統運行過程中存在催化劑脫落的問題。