水电解制氢系统及其控制方法与流程

本发明涉及制氢领域，特别涉及一种水电解制氢系统及其控制方法。

背景技术：

1、水电解制氢系统包括电解槽、气体处理装置、纯化单元、公用工程单元等。目前的水电解制氢系统中，会对每个单台气体处理装置输出的气体进行浓度检测，判断其是否合格，如果确定不合格，会将不合格的输出气体全部释放掉或废弃处理，这会造成一定的浪费。

技术实现思路

1、本发明提供一种水电解制氢系统及其控制方法，能够对气体处理装置输出的不合格的输出气体的至少部分继续利用，提高水电解制氢过程的经济性。

2、第一方面，本发明实施例提供一种水电解制氢系统，其包括：多个制氢子系统，每个所述制氢子系统包括电解槽、气体处理装置、气体输出管路、气体利用管路以及气体废弃管路，所述气体处理装置与所述电解槽连接，所述气体输出管路的一端连接所述气体处理装置的气体输出口，另一端同时连接所述气体利用管路和所述气体废弃管路，所述气体输出管路上设有分析仪以及流量计，所述分析仪用于检测所述气体输出口的输出气体的气体浓度以确定所述输出气体是否合格，所述流量计用于检测所述输出气体的输出流量，所述气体废弃管路上设有第一调节阀，所述第一调节阀用于调节所述气体输出管路中所述输出气体流入所述气体废弃管路的第一分量的比例，以调节所述输出气体流入所述气体利用管路的第二分量的比例；气体混合单元，与多个所述制氢子系统的所述气体利用管路连接，多个所述制氢子系统的所述第二分量在所述气体混合单元内混合。

3、根据本发明实施例的水电解制氢系统，包括多个制氢子系统和气体混合单元。每个制氢子系统包括电解槽、气体处理装置、气体输出管路、气体利用管路以及气体废弃管路。气体输出管路上设有分析仪以及流量计，气体废弃管路上设有第一调节阀。多个制氢子系统的气体利用管路与气体混合单元连接。当水电解制氢系统中存在制氢子系统输出不合格的输出气体时，通过流量计、分析仪能够得到合格的输出气体的输出流量、气体浓度以及不合格的输出气体的输出流量、气体浓度，然后调节不合格的输出气体的第二分量的比例，使得不合格的输出气体的第二分量与合格的输出气体混合后得到的混合气体仍然合格。这样，能够对气体处理装置输出的不合格的输出气体的至少部分继续利用，提高水电解制氢过程的经济性，还能减少系统的气体排放量。

4、根据本发明第一方面的前述实施方式，所述气体废弃管路上还设有第一开关阀，所述气体利用管路上还设有第二开关阀。

5、根据本发明第一方面的前述任一实施方式，水电解制氢系统还包括：控制器，与所述多个制氢子系统的所述分析仪、所述流量计、所述第一调节阀、所述第一开关阀、所述第二开关阀通信连接，所述控制器能够基于所述分析仪、所述流量计的检测信息对所述第一调节阀、所述第一开关阀、所述第二开关阀控制。

6、根据本发明第一方面的前述任一实施方式，所述气体输出管路上还设有第二调节阀，所述第二调节阀位于所述流量计与所述气体输出口之间，所述第二调节阀用于调节所述输出气体的所述输出流量，以调节所述输出气体的气体压力。

7、根据本发明第一方面的前述任一实施方式，所述气体处理装置的所述气体输出口包括氢气输出口，所述多个制氢子系统的所述氢气输出口分别通过对应的所述气体输出管路、所述气体利用管路连接至同一所述气体混合单元；所述分析仪用于检测所述输出气体的氢气中氧气的浓度以确定所述输出气体是否合格。

8、根据本发明第一方面的前述任一实施方式，所述气体混合单元为气体混合管路或缓冲罐。

9、根据本发明第一方面的前述任一实施方式，所述气体废弃管路连接至氢气废弃处理单元。

10、根据本发明第一方面的前述任一实施方式，所述气体处理装置的所述气体输出口包括氧气输出口，所述多个制氢子系统的所述氧气输出口分别通过对应的所述气体输出管路、所述气体利用管路连接至同一所述气体混合单元；所述分析仪用于检测所述输出气体的氧气中氢气的浓度以确定所述输出气体是否合格。

11、根据本发明第一方面的前述任一实施方式，气体处理装置包括气液分离装置、洗涤器、纯化装置中一种或者组合。

12、第二方面，本发明实施例提供一种水电解制氢系统的控制方法，其用于控制根据本发明第一方面的前述任一实施方式的水电解制氢系统，所述控制方法包括：通过每个所述分析仪检测所述输出气体的气体浓度，确定每个所述制氢子系统的所述输出气体是否合格；在所述水电解制氢系统存在不合格的输出气体时，调节不合格的输出气体对应的所述制氢子系统的所述第一调节阀，使得不合格的输出气体的第二分量与合格的输出气体混合后得到的混合气体合格。

13、根据本发明实施例的水电解制氢系统的控制方法，当水电解制氢系统中存在制氢子系统输出不合格的输出气体时，通过流量计、分析仪能够得到合格的输出气体的输出流量、气体浓度以及不合格的输出气体的输出流量、气体浓度，然后调节不合格的输出气体的第二分量的比例，使得不合格的输出气体的第二分量与合格的输出气体混合后得到的混合气体仍然合格。这样，能够对气体处理装置输出的不合格的输出气体的至少部分继续利用，提高水电解制氢过程的经济性，还能减少系统的气体排放量。

14、根据本发明第二方面的前述任一实施方式，所述在所述水电解制氢系统存在不合格的输出气体时，调节不合格的输出气体对应的所述制氢子系统的所述第一调节阀，使得不合格的输出气体的第二分量与合格的输出气体混合后得到的混合气体合格包括：基于各个所述制氢子系统的所述输出气体的气体浓度和输出流量，获取不合格的输出气体的最大被稀释量；将所述最大被稀释量与所述多个制氢子系统中不合格的输出气体的输出流量的总量比对，得到比对结果；基于所述比对结果，调节不合格的输出气体对应的所述制氢子系统的所述第一调节阀。

15、根据本发明第二方面的前述任一实施方式，所述水电解制氢系统包括第一制氢子系统、第二制氢子系统共两个所述制氢子系统，在所述第一制氢子系统的输出气体合格且所述第二制氢子系统的输出气体不合格时，所述基于各个所述制氢子系统的所述输出气体的气体浓度和输出流量，获取不合格的输出气体的最大被稀释量包括：

16、基于以下式子得到所述最大被稀释量：

17、(f+f1)c＝f1c1+fc2；

18、其中，f为最大被稀释量，f1为所述第一制氢子系统的输出气体的输出流量；c1为所述第一制氢子系统的输出气体的气体浓度；c2为所述第二制氢子系统的输出气体的气体浓度；c为气体的浓度满足合格要求的预设浓度阈值，

19、所述基于所述比对结果，调节不合格的输出气体对应的所述制氢子系统的所述第一调节阀包括：若f≥f2，则配置所述不合格的输出气体的第二分量等于不合格的输出气体的输出流量，其中，f2为所述第二制氢子系统的输出气体的输出流量；若f＜f2，则调节不合格的输出气体对应的所述制氢子系统的所述第一调节阀，使得所述不合格的输出气体的第二分量等于所述最大被稀释量。

技术特征：

1.一种水电解制氢系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的水电解制氢系统，其特征在于，所述气体废弃管路上还设有第一开关阀，所述气体利用管路上还设有第二开关阀。

3.如权利要求2所述的水电解制氢系统，其特征在于，还包括：

4.如权利要求1所述的水电解制氢系统，其特征在于，所述气体输出管路上还设有第二调节阀，所述第二调节阀位于所述流量计与所述气体输出口之间，所述第二调节阀用于调节所述输出气体的所述输出流量，以调节所述输出气体的气体压力。

5.如权利要求1所述的水电解制氢系统，其特征在于，所述气体处理装置的所述气体输出口包括氢气输出口，所述多个制氢子系统的所述氢气输出口分别通过对应的所述气体输出管路、所述气体利用管路连接至同一所述气体混合单元；

6.如权利要求5所述的水电解制氢系统，其特征在于，所述气体混合单元为气体混合管路或缓冲罐。

7.如权利要求5所述的水电解制氢系统，其特征在于，所述气体废弃管路连接至氢气废弃处理单元。

8.如权利要求1所述的水电解制氢系统，其特征在于，所述气体处理装置的所述气体输出口包括氧气输出口，所述多个制氢子系统的所述氧气输出口分别通过对应的所述气体输出管路、所述气体利用管路连接至同一所述气体混合单元；

9.如权利要求1所述的水电解制氢系统，其特征在于，气体处理装置包括气液分离装置、洗涤器、纯化装置中一种或者组合。

10.一种水电解制氢系统的控制方法，其特征在于，用于控制如权利要求1至9任一项所述的水电解制氢系统，所述控制方法包括：

11.如权利要求10所述的水电解制氢系统的控制方法，其特征在于，所述在所述水电解制氢系统存在不合格的输出气体时，调节不合格的输出气体对应的所述制氢子系统的所述第一调节阀，使得不合格的输出气体的第二分量与合格的输出气体混合后得到的混合气体合格包括：

12.如权利要求11所述的水电解制氢系统的控制方法，其特征在于，所述水电解制氢系统包括第一制氢子系统、第二制氢子系统共两个所述制氢子系统，在所述第一制氢子系统的输出气体合格且所述第二制氢子系统的输出气体不合格时，所述基于各个所述制氢子系统的所述输出气体的气体浓度和输出流量，获取不合格的输出气体的最大被稀释量包括：

技术总结本发明公开一种水电解制氢系统及其控制方法。水电解制氢系统包括：多个制氢子系统，每个制氢子系统包括电解槽、气体处理装置、气体输出管路、气体利用管路以及气体废弃管路，气体处理装置与电解槽连接，气体输出管路的一端连接气体处理装置的气体输出口，另一端同时连接气体利用管路和气体废弃管路，气体输出管路上设有分析仪以及流量计，气体废弃管路上设有第一调节阀；气体混合单元，与多个制氢子系统的气体利用管路连接，多个制氢子系统的第二分量在气体混合单元内混合。根据本发明实施例的水电解制氢系统，能够对气体处理装置输出的不合格的输出气体的至少部分继续利用，提高水电解制氢过程的经济性，还能减少系统的气体排放量。技术研发人员：侯立标,邓强,王雷,邓成,陈明星受保护的技术使用者：阳光氢能科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/8