[發明專利]一種制氫系統及制氫方法

在審

• 申請號: 202310187749.0
• 申請日: 2023-02-22
• 公開（公告）號: CN116024595A
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 史翊翔;劉厚權;郝培璇;王海光;李爽;劉夢華;蔡寧生
• 申請（專利權）人: 清華大學;北京華易氫元科技有限公司
• 主分類號: C25B9/70
• 分類號: C25B9/70;C25B1/04;C25B1/50;C25B9/65
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李慧引

本發明提供了一種制氫系統及制氫方法，制氫系統包括配電控制模塊、多段電解槽以及變壓整流模塊。多段電解槽包括多個小室且配置有多個陽極，不同的陽極位于多段電解槽中的不同小室的陽極板處，每一陽極通過相應的可控開關與變壓整流模塊的輸出端連接。配電控制模塊基于輸入到變壓整流模塊的可再生能源發電功率信號，控制可控開關進行相應的通斷操作，以及調整變壓整流模塊的輸出電壓，以使多段電解槽中處于工作狀態的小室的數量與可再生能源發電功率信號相匹配。即在較低的輸入功率條件下，僅使與可再生能源發電功率信號相匹配的數量的小室工作，剩余小室空閑，能夠使電解槽內部的電流強度較為穩定，電解能效保持在較高水平，提高制氫效率。

技術領域

本發明涉及制氫領域，更具體的說，涉及一種制氫系統及制氫方法。

背景技術

可再生能源電解水制氫是目前制氫技術中碳排放量最低的路徑，被認為是未來氫氣制取最重要的路徑。該技術的推廣對實現雙碳目標具有重要價值。

在實際應用中，可再生能源所得的電力具有波動性、隨機性高等特點，采用可再生電力進行電解制氫時，要求電解制氫系統具備寬廣的負荷范圍與較強的輸入功率變化響應能力。但常用的堿性電解制氫系統負荷范圍較窄，在較低的輸入功率條件下，制氫效率會顯著下降，無法滿足可再生電力場景的應用需求。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種制氫系統及制氫方法，以解決堿性電解制氫系統負荷范圍較窄，在較低的輸入功率條件下，制氫效率會顯著下降，無法滿足可再生電力場景的應用需求的問題。

為解決上述技術問題，本發明采用了如下技術方案：

一種制氫系統，包括：配電控制模塊、多段電解槽以及變壓整流模塊；

所述多段電解槽包括多個小室，且配置有多個陽極，不同的所述陽極位于所述多段電解槽中的不同小室的陽極板處；每一所述陽極通過相應的可控開關與所述變壓整流模塊的輸出端連接；

所述配電控制模塊用于，基于輸入到所述變壓整流模塊的可再生能源發電功率信號，控制所述可控開關進行相應的通斷操作，以及調整所述變壓整流模塊的輸出電壓，以使所述多段電解槽中處于工作狀態的小室的數量與所述可再生能源發電功率信號相匹配。

可選地，所述多段電解槽包括單極式多段電解槽；

所述單極式多段電解槽的陰極接地，所述單極式多段電解槽的最后一個小室的陽極板處設置有端陽極，所述單極式多段電解槽的陰極和端陽極之間設置有其他陽極。

可選地，所述其他陽極設置在所述單極式多段電解槽的指定中間小室的陽極板處。

可選地，所述多段電解槽包括雙極式多段電解槽；

所述雙極式多段電解槽的陰極接地，所述雙極式多段電解槽的中間小室的陽極板處設置有中央陽極，所述雙極式多段電解槽的陰極和中央陽極之間設置有其他陽極。

可選地，所述中央陽極兩側對稱設置有多對其他陽極。

可選地，所述制氫系統還包括輔助模塊，所述輔助模塊與所述配電控制模塊連接，且用于實現為所述多段電解槽提供堿液、氣液分離、以及余熱回收利用功能。

可選地，在所述多段電解槽為單極式多段電解槽時，同一時刻最多僅有一個陽極處于導通狀態；

在所述多段電解槽為雙極式多段電解槽時，同一時刻最多僅有一對陽極或最多僅有中央陽極處于導通狀態。

可選地，所述可控開關包括電磁閥。

一種制氫方法，應用于上述的制氫系統中的配電控制模塊，所述制氫方法包括：