电解水制氢系统的制作方法

本发明涉及电解水制氢的，特别涉及一种电解水制氢系统。

背景技术：

1、氢能是一种理想的二次能源，与其他能源相比，氢热值高，且燃烧产物为水，是最环保的能源，氢能被认为是未来人类社会的终极能源，而水电解制氢则是获取氢气的一种有效途径。

2、现有的电解水制氢系统中，气体纯度分析仪被放置在了电解水制氢设备、气液分离器、洗涤器及冷却器之后。而氢氧互渗导致的气体纯度问题首先出现在电解水制氢设备内部，这导致电解水制氢设备内发生的氢气和氧气混合需要经过一段时间才能在气体纯度分析仪中被准确检测。而且，随着绿电制氢系统的规模化，为了节约成本通常会采用集中式的分离及纯化装置，即多台电解水制氢设备连接一个气液分离器系统。在这种情况下，若仍采用在分离冷却后对氧中氢含量进行检测，检测得到的氧中氢含量则是多台电解水制氢设备氧中氢含量的平均值，且检测到的气体纯度检测存在时滞和时延。无法反映单台电解水制氢设备的状态。为解决这一问题，本文提出了一种在电解水制氢设备出口直接对氧中氢含量进行检测的装置。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种电解水制氢系统，以解决现有技术中气体纯度的检测存在滞后性和检测速度较慢的技术问题。

2、为实现上述目的，本申请提供了一种电解水制氢系统，包括：

3、至少一台电解水制氢设备，用于电解水产生氢气和氧气，每台所述电解水制氢设备包括氢气出口和氧气出口；所述氢气出口设有出氢管道，所述氧气出口设有出氧管道；其中，所述出氢管道和/或所述出氧管道上光谱检测区域；以及，

4、至少一台光谱检测仪，用于对所述出氢管道和/或所述出氧管道上光谱检测区域进行光谱分析，以分析氢气和/或氧气的纯度；

5、其中，所述光谱检测仪的数量等于所述电解水制氢设备的数量。

6、可选的，在所述的电解水制氢系统中，所述光谱检测区域为透明管道。

7、可选的，在所述的电解水制氢系统中，所述电解水制氢系统还包括一套大型气液分离器和第一气体纯度分析平台，所述大型气液分离器分别与出氢管道和出氧管道连接，以对氢气和氧气进行气液分离；所述第一气体纯度分析平台对经过所述大型气液分离器分离后的氢气和/或氧气进行气体纯度分析；当所述电解水制氢设备为单台时，所述第一气体纯度分析平台与所述光谱检测仪连接，并对所述光谱检测仪进行标定。

8、可选的，在所述的电解水制氢系统中，所述电解水制氢系统还包括控制器，所述控制器分别与所述光谱检测仪、所述第一气体纯度分析平台连接；所述第一气体纯度分析平台将分析结果发送给所述控制器，所述控制器根据所述第一气体纯度分析平台的分析结果所述光谱检测仪进行标定。

9、在另一个实施例种，当所述电解水制氢设备为多台时，所述电解水制氢系统还包括：

10、支路管道，设置在所述出氢管道和/或所述出氧管道上；

11、微型气液分离器，设置在所述支路管道的上游，对待取样的氢气和/或氧气气液两相流进行气液分离；

12、冷却器，所述冷却器和所述微型气液分离器相连，以对从所述微型气液分离器出来的氢气和/或氧气进行冷却；以使待分析的氢气和/或氧气符合所述气体分析仪的工作温度；以及，

13、多套第二气体纯度分析平台，与所述冷却器连接，每套所述第二气体纯度分析平台包括依次设置在所述支路管道上的第一减压阀、干燥罐、流量控制器以及气体分析仪；其中，所述第二气体纯度分析平台的数量与所述光谱检测仪数量相同；

14、其中，所述气体分析仪与所述光谱检测仪连接，并对所述光谱检测仪进行标定。

15、可选的，在所述的电解水制氢系统中，所述微型气液分离器为微型旋风式气液分离器。

16、可选的，在所述的电解水制氢系统中，所述支路管道上还设有第二减压阀，以使气液两相流能够顺利进入所述支路管道。

17、可选的，在所述的电解水制氢系统中，在所述第二减压阀的下游设有第一针阀，所述第一针阀以调节所述氢气出口或者氧气出口进入所述支路管道的气液两相流的流量。

18、可选的，在所述的电解水制氢系统中，在所述冷却器和所述气体分析仪之间的所述支路管道上设有放空阀，以将所述支路管道中不符合分析要求的氢气和/或氧气放空。

19、可选的，在所述的电解水制氢系统中，所述电解水制氢系统还包括控制器，所述控制器分别与所述光谱检测仪、所述第二气体纯度分析平台连接；所述第二气体纯度分析平台将分析结果发送给所述控制器，所述控制器根据所述第二气体纯度分析平台的分析结果对应的单个所述光谱检测仪进行标定。

20、可选的，在所述的电解水制氢系统中，所述电解水制氢设备为碱性电解水制氢设备或者pem电解水制氢设备。

21、与现有技术相比，本申请提供一种电解水制氢系统，通过在所述出氢管道和/或出氧管道上设置光谱检测区域。所述光谱检测仪通过采集所述光谱检测区域的光谱，无需对出氢口或者出氧口的气液两相流先进行处理，可以直接对出氢口的氢气和/或出氧口的氧气进行纯度分析，大大缩短了纯度分析的时间，实现了对所述电解水制氢设备所产出的气体即时的进行纯度进行分析，从而可以即时的监测到所述电解水制氢设备的工况。当所述电解水制氢设备为多台时，根据检测结果，可以及时判断单台电解水制氢设备的工作状态，能够即时识别单台所述电解水制氢设备故障，给对异常情况即时处理提供了条件，以确保其安全工作。并且进一步的，可以预测到所述电解水制氢设备后端大型气液分离器中的氢气和/或氧气的纯度，对产品气体的纯度的主动干预提供支撑，提高在绿电大规模电解水制氢系统的安全性。

技术特征：

1.一种电解水制氢系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电解水制氢系统，其特征在于，所述光谱检测区域为透明管道。

3.根据权利要求1所述的电解水制氢系统，其特征在于，所述电解水制氢系统还包括一套大型气液分离器和第一气体纯度分析平台，所述大型气液分离器分别与出氢管道和出氧管道连接，以对氢气和氧气进行气液分离；所述第一气体纯度分析平台对经过所述大型气液分离器分离后的氢气和/或氧气进行气体纯度分析；当所述电解水制氢设备为单台时，所述第一气体纯度分析平台与所述光谱检测仪连接，并对所述光谱检测仪进行标定。

4.根据权利要求3所述的电解水制氢系统，其特征在于，所述电解水制氢系统还包括控制器，所述控制器分别与所述光谱检测仪、所述第一气体纯度分析平台连接；所述第一气体纯度分析平台将分析结果发送给所述控制器，所述控制器根据所述第一气体纯度分析平台的分析结果所述光谱检测仪进行标定。

5.根据权利要求1所述的电解水制氢系统，其特征在于，当所述电解水制氢设备为多台时，所述电解水制氢系统还包括：

6.根据权利要求5所述的电解水制氢系统，其特征在于，所述微型气液分离器为微型旋风式气液分离器。

7.根据权利要求5所述的电解水制氢系统，其特征在于，所述支路管道上还设有第二减压阀，以使气液两相流能够顺利进入所述支路管道。

8.根据权利要求7所述的电解水制氢系统，其特征在于，在所述第二减压阀的下游设有第一针阀，所述第一针阀以调节所述氢气出口或者氧气出口进入所述支路管道的气液两相流的流量。

9.根据权利要求5所述的电解水制氢系统，其特征在于，在所述冷却器和所述气体分析仪之间的所述支路管道上设有放空阀，以将所述支路管道中不符合分析要求的氢气和/或氧气放空。

10.根据权利要求5所述的电解水制氢系统，其特征在于，所述电解水制氢系统还包括控制器，所述控制器分别与所述光谱检测仪、所述第二气体纯度分析平台连接；所述第二气体纯度分析平台将分析结果发送给所述控制器，所述控制器根据所述第二气体纯度分析平台的分析结果对应的单个所述光谱检测仪进行标定。

11.根据权利要求1所述的电解水制氢系统，其特征在于，所述电解水制氢设备为碱性电解水制氢设备或者pem电解水制氢设备。

技术总结本申请提供了一种电解水制氢系统，通过在出氢管道和/或出氧管道上设置光谱检测区域。所述光谱检测仪通过采集气液两相流的光谱，直接对出氢口的氢气和/或出氧口的氧气进行纯度分析，缩短了纯度分析的时间，实现了对气体即时的进行纯度进行分析，从而可以即时的监测电解水制氢设备的工况。当所述电解水制氢设备为多台时，能够即时识别单台电解水制氢设备故障。进一步的，可以预测到电解水制氢设备后端大型气液分离器中的氢气和/或氧气的纯度，对产品气体的纯度的主动干预提供支撑。同时，光谱分析仪和第二气体纯度分析平台之间形成双回路验证，从而确保纯度分析结果的准确性，实现对单台电解水制氢设备独立检测和独立控制。技术研发人员：姚昌晟,古俊杰受保护的技术使用者：海德氢能源科技（江苏）有限公司技术研发日：20230621技术公布日：2024/4/22