一种控温控离子多并联PEM水电解制氢系统的制作方法

本技术涉及pem水电解制氢，具体是一种控温控离子多并联pem水电解制氢系统。

背景技术：

1、pem水电解制氢技术在风力发电领域和光伏发电领域的耦合应用，有效解决风力发电和光伏发电经常性无法并入电网的问题，进一步提升风力发电和光伏发电的经济有效性。但因风力发电和光伏发电主要集中在华北地区，pem水电解制氢系统将不可避免地工作在低温环境中，如何控制pem电解槽的工作温度成为一大重要难题。

2、现有技术中的pem水电解制氢系统所采用的控温方式是将冷却水泵所输出的水依次经由串联的ptc加热器和离子过滤器进行处理之后输入至pem电解槽中使用，具体参见图1所示，这一控温方式存在如下技术问题：其一，因ptc加热器和离子过滤器的流阻过大，加上风力发电和光伏发电具有间歇性、周期性和随机性的特点，无法在宽范围内调节系统的水流量；其二，ptc加热器和离子过滤器之间的串联设置方式，使得系统的控温效率低，响应滞后性强。

技术实现思路

1、本实用新型提供一种控温控离子多并联pem水电解制氢系统，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

2、本实用新型提供一种控温控离子多并联pem水电解制氢系统，包括供水纯化模块、氧气分离模块、氢气分离模块、散热模块、pem电解槽、冷却水泵、第一离子过滤器、ptc加热器和电子节温器；

3、所述供水纯化模块与所述氧气分离模块连接，所述氧气分离模块与所述pem电解槽的出水口连接，所述氢气分离模块与所述pem电解槽的氢气出口连接；所述氧气分离模块与所述电子节温器的入口连接，在所述电子节温器的小循环出口与所述冷却水泵的入口之间形成第一通水管路，所述ptc加热器并联设置在所述第一通水管路上，所述电子节温器的大循环出口与所述散热模块连接，所述散热模块与所述冷却水泵的入口连接；在所述冷却水泵的出口与所述pem电解槽的入水口之间形成第二通水管路，所述第一离子过滤器并联设置在所述第二通水管路上。

4、进一步地，所述供水纯化模块包括第一颗粒过滤器、纯化水箱、第一截止阀、第二颗粒过滤器、纯化水泵、第二离子过滤器和三通阀；

5、所述第一颗粒过滤器与所述纯化水箱的入水口连接，所述纯化水箱的出水口与所述第一截止阀的入口连接，所述第一截止阀的出口与所述第二颗粒过滤器的入口连接，所述第二颗粒过滤器的出口与所述纯化水泵的入口连接，所述纯化水泵的出口与所述第二离子过滤器的入口连接，所述第二离子过滤器的出口与所述三通阀的入口连接，所述三通阀的第一出口与所述纯化水箱的回水口连接。

6、进一步地，所述氧气分离模块包括阳极气水分离器、阳极除雾器、阳极背压阀和第三颗粒过滤器；

7、所述阳极气水分离器的入水口与所述三通阀的第二出口连接，所述阳极气水分离器的排气口与所述阳极除雾器的入口连接，所述阳极除雾器的出口通过所述阳极背压阀外接储氧容器，所述阳极气水分离器的回水口与所述pem电解槽的出水口连接，所述阳极气水分离器的出水口与所述第三颗粒过滤器的入口连接，所述第三颗粒过滤器的出口与所述电子节温器的入口连接。

8、进一步地，所述氢气分离模块包括阴极气水分离器、阴极除雾器、冷凝器、第二截止阀、缓冲器、除氧器、干燥器、阴极背压阀、回水阀和泄压阀；

9、所述阴极气水分离器的进气口与所述pem电解槽的氢气出口连接，所述阴极气水分离器的排气口与所述阴极除雾器的入口连接，所述阴极除雾器的出口与所述冷凝器的入口连接，所述冷凝器的排水口与所述阴极气水分离器的回水口连接，所述冷凝器的出口通过所述第二截止阀与所述缓冲器的入口连接，所述缓冲器的出口与所述除氧器的入口连接，所述除氧器的出口与所述干燥器的入口连接，所述干燥器的出口通过所述阴极背压阀外接储氢容器，所述阴极气水分离器的出水口通过所述回水阀与所述第一截止阀的出口连接，所述阴极气水分离器的排气口通过所述泄压阀外接大气环境。

10、进一步地，所述散热模块包括散热器和散热风扇，所述散热风扇设置在所述散热器的上方，所述散热器的入水口与所述电子节温器的大循环出口连接，所述散热器的出水口与所述冷却水泵的入口连接，所述散热器的排气口与所述阳极气水分离器的排气入口连接。

11、进一步地，所述散热模块包括膨胀水箱、散热器和散热风扇，所述散热风扇设置在所述散热器的上方，所述散热器的入水口与所述电子节温器的大循环出口连接，所述散热器的出水口与所述冷却水泵的入口连接，所述散热器的排气口与所述膨胀水箱的进气口连接，所述膨胀水箱的补水口与所述冷却水泵的入口连接。

12、进一步地，在所述纯化水箱的内部设置液位传感器，在所述纯化水箱的出水口设置在线电导率仪，在所述纯化水箱的入水口设置流量传感器。

13、进一步地，在所述阳极气水分离器的内部设置液位传感器。

14、进一步地，在所述阴极气水分离器的内部设置液位传感器。

15、进一步地，在所述pem电解槽的入水口设置温压监测设备和在线电导率仪，在所述pem电解槽的出水口设置温压监测设备，在所述pem电解槽的氢气出口设置压力传感器。

16、本实用新型至少具有以下有益效果：通过增设供水纯化模块，可以有效地降低流入至pem电解槽的供给水的电导率，并且避免出现因pem电解槽在工作期间突然无水供应而产生损坏的情况，也确保pem电解槽在无水供应的情况下可以顺利停机。通过在电子节温器的小循环出口与冷却水泵的入口之间所形成的通水管路上并联设置ptc加热器，以及在冷却水泵的出口与pem电解槽的入水口之间所形成的通水管路上并联设置离子过滤器，可以在不改善系统其他零部件的前提条件下，拓宽系统中水流量的可调节范围；同时在冷却水泵的入口处布设散热模块，可以大幅提升系统的控温效率，改善温度响应的滞后性，并且拓宽系统可适配的环境温度范围，使得系统可以适用于高温工况、高温环境或者大负载工况。

技术特征：

1.一种控温控离子多并联pem水电解制氢系统，其特征在于，包括供水纯化模块、氧气分离模块、氢气分离模块、散热模块、pem电解槽、冷却水泵、第一离子过滤器、ptc加热器和电子节温器；

2.根据权利要求1所述的控温控离子多并联pem水电解制氢系统，其特征在于，所述供水纯化模块包括第一颗粒过滤器、纯化水箱、第一截止阀、第二颗粒过滤器、纯化水泵、第二离子过滤器和三通阀；

3.根据权利要求2所述的控温控离子多并联pem水电解制氢系统，其特征在于，所述氧气分离模块包括阳极气水分离器、阳极除雾器、阳极背压阀和第三颗粒过滤器；

4.根据权利要求2所述的控温控离子多并联pem水电解制氢系统，其特征在于，所述氢气分离模块包括阴极气水分离器、阴极除雾器、冷凝器、第二截止阀、缓冲器、除氧器、干燥器、阴极背压阀、回水阀和泄压阀；

5.根据权利要求3所述的控温控离子多并联pem水电解制氢系统，其特征在于，所述散热模块包括散热器和散热风扇，所述散热风扇设置在所述散热器的上方，所述散热器的入水口与所述电子节温器的大循环出口连接，所述散热器的出水口与所述冷却水泵的入口连接，所述散热器的排气口与所述阳极气水分离器的排气入口连接。

6.根据权利要求1所述的控温控离子多并联pem水电解制氢系统，其特征在于，所述散热模块包括膨胀水箱、散热器和散热风扇，所述散热风扇设置在所述散热器的上方，所述散热器的入水口与所述电子节温器的大循环出口连接，所述散热器的出水口与所述冷却水泵的入口连接，所述散热器的排气口与所述膨胀水箱的进气口连接，所述膨胀水箱的补水口与所述冷却水泵的入口连接。

7.根据权利要求2所述的控温控离子多并联pem水电解制氢系统，其特征在于，在所述纯化水箱的内部设置液位传感器，在所述纯化水箱的出水口设置在线电导率仪，在所述纯化水箱的入水口设置流量传感器。

8.根据权利要求3所述的控温控离子多并联pem水电解制氢系统，其特征在于，在所述阳极气水分离器的内部设置液位传感器。

9.根据权利要求4所述的控温控离子多并联pem水电解制氢系统，其特征在于，在所述阴极气水分离器的内部设置液位传感器。

10.根据权利要求1所述的控温控离子多并联pem水电解制氢系统，其特征在于，在所述pem电解槽的入水口设置温压监测设备和在线电导率仪，在所述pem电解槽的出水口设置温压监测设备，在所述pem电解槽的氢气出口设置压力传感器。

技术总结本技术公开一种控温控离子多并联PEM水电解制氢系统，包括供水纯化模块、氧气分离模块、氢气分离模块、散热模块、PEM电解槽、冷却水泵、第一离子过滤器、PTC加热器和电子节温器；氧气分离模块分别连接供水纯化模块和PEM电解槽的出水口，氢气分离模块连接PEM电解槽的氢气出口；氧气分离模块连接电子节温器的入口，PTC加热器并联设置于电子节温器的小循环出口与冷却水泵的入口之间的通水管路，散热模块分别连接电子节温器的大循环出口和冷却水泵的入口，第一离子过滤器并联设置于冷却水泵的出口与PEM电解槽的入水口之间的通水管路。本技术可以拓宽系统的水流量可调节范围和环境温度可适配范围，提升系统的控温效率。技术研发人员：仇昌盛,吴友华,丘祖新,李振兴,郑灏,李沅锋,袁威,卢炽华,颜伏伍,刘建国受保护的技术使用者：佛山仙湖实验室技术研发日：20230928技术公布日：2024/4/24