一种带有热风机结构的SOEC制氢系统及其使用方法与流程

本发明涉及固体氧化物电池，具体涉及一种带有热风机结构的soec制氢系统及其使用方法。

背景技术：

1、风电、核电、光伏发电、水电等清洁能源技术可在一定程度上减轻对化石能源的依赖，但这些能源的有效利用均受到地理位置、气候等条件的限制，导致电能无法持续性的输出。使用电池储存剩余的能量以供以后使用，可以平衡能源供需之间在时间上的不匹配。然而，电池存储的缺点是存储容量低，设备寿命短，产生大量废物。

2、氢是潜在的替代燃料以及未来能源供应的能源载体，可以通过传统的化石能源(如煤炭、石油、天然气等)制取，也可以通过可再生能源(如风能、太阳能等)由电解水的方式制取；

3、高温固体氧化物电解槽(soec)比低温质子交换膜(pem)电解槽和碱性电解槽更具优势，因为soec可以以更高的化学反应速率和更低的电能需求产生氢气。传统的固体氧化物电解池系统通常采用电炉电加热的方式为soec系统供应热能，即电阻丝均布在热箱主体50上，通入电流产生高温对soec系统电解槽进行加热，这种方式极大的浪费电能的同时也增加了系统结构的复杂性，需要在热箱主体50上设置多个安装位置，另外一些soec生成的尾气余热没有好好利用，或者一些尾气余热利用后仍无法满足高温效果。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种带有热风机结构的soec制氢系统，结构简单紧凑、安装方便，热风源对热箱主体进行加热、为固体氧化物电解槽提供热空气，避免需要对热箱主体额外增加电加热丝、以及电能的浪费。

2、为实现上述目的，本一种带有热风机结构的soec制氢系统，包括：

3、第一管路，通入空气、并经过热风机、并分别与分流管路、以及热箱主体内的固体氧化物电解槽连接；

4、分流管路上设有第一调节阀、第一管路上靠近固体氧化物电解槽处设有第二调节阀；

5、分流管路输出端绕设在热箱主体的周侧、且均匀布置有朝向热箱主体内部的通气孔；

6、第二管路，通入水蒸气、与固体氧化物电解槽连接。

7、进一步的，所述第二管路上设有热交换器；

8、固体氧化物电解槽的尾气余热与热交换器连接。

9、进一步的，所述固体氧化物电解槽的尾气余热与热风机输入端连接。

10、进一步的，所述第二管路上靠近固体氧化物电解槽处设有第一温度传感器；

11、所述热风机通过第三管路与第二管路连接，且连接位置靠近交换器，第三管路上设有电磁阀；

12、控制器接收温度信号后、控制电磁阀的动作。

13、进一步的，所述热箱主体上设有第二温度传感器；

14、控制器接收温度信号后、控制热风机、第一调节阀的动作。

15、一种带有热风机结构的soec制氢系统使用方法，具体包括以下步骤：

16、s1，第一调节阀打开，使得气体单独进入分流管路中；

17、热风机启动，产生热风通过分流管路输送至热箱主体内、并均匀加热，使得热箱主体内的固体氧化物电解槽达到合适的温度；

18、s2，第二调节阀打开，使得第一管路中的热空气分流进入至固体氧化物电解槽内；

19、同时打开第三管路上的电磁阀，使得热风对第二管路中水进行加热成水蒸气；

20、固体氧化物电解槽进行电解反应，产生氢气、氧气、以及高温尾气余热；

21、s3，高温尾气余热分别通入热风机的输入端以降低加热温差、通入第二管路中的热交换器对水进行加热；

22、当第一温度传感器监测第二管路温度达到设置范围时，控制器可控制电磁阀关闭；当监测到第二管路温度未达到设置范围时，电磁阀打开，热风机继续补充加热；

23、s4，当热箱主体内的第二温度传感器监测温度低于设定温度时，控制器接收温度信号、控制热风机加大功率输出，以及增大第一调节阀朝向热箱主体的气体流量；当温度低于设定温度时，控制器接收温度信号、控制热风机适当减少功率输出、以及减少或保持第一调节阀朝向热箱主体的气体流量。

24、与现有技术相比，本一种带有热风机结构的soec制氢系统通过热风机产生热风进行通入，第一调节阀、第二调节阀相应能够调整通入分流管路、以及热箱主体内的固体氧化物电解槽的热风量，方便进行调整，并且采用统一热风源对热箱主体进行加热、为固体氧化物电解槽提供热空气，避免需要对热箱主体额外增加电加热丝、以及电能的浪费，另外热风机、分流管路安装方便，整体结构简单紧凑；

25、由于固体氧化物电解池将产生高温尾气余热，将尾气余热通入热交换器中，热交换器能够对第二管路进行加热，有效对尾气余热进行利用；另外第二管路上靠近固体氧化物电解槽处设有第一温度传感器，当第一温度传感器监测第二管路温度达到设置范围时，控制器可控制电磁阀关闭；当监测到第二管路温度未达到设置范围时，电磁阀打开，热风机继续补充加热，有效节省热量。

技术特征：

1.一种带有热风机结构的soec制氢系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种带有热风机结构的soec制氢系统，其特征在于，所述第二管路(20)上设有热交换器(21)；

3.根据权利要求2所述的一种带有热风机结构的soec制氢系统，其特征在于，所述固体氧化物电解槽的尾气余热与热风机(30)输入端连接。

4.根据权利要求3所述的一种带有热风机结构的soec制氢系统，其特征在于，所述第二管路(20)上靠近固体氧化物电解槽处设有第一温度传感器；

5.根据权利要求4所述的一种带有热风机结构的soec制氢系统，其特征在于，所述热箱主体(50)上设有第二温度传感器；

6.一种权利要求5所述的带有热风机结构的soec制氢系统的使用方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种带有热风机结构的SOEC制氢系统及其使用方法，包括：第一管路，通入空气、并经过热风机、并分别与分流管路、以及热箱主体内的固体氧化物电解槽连接；分流管路上设有第一调节阀、第一管路上靠近固体氧化物电解槽处设有第二调节阀；分流管路输出端绕设在热箱主体的周侧、且均匀布置有朝向热箱主体内部的通气孔；第二管路，通入水蒸气、与固体氧化物电解槽连接。本发明一种带有热风机结构的SOEC制氢系统，结构简单紧凑、安装方便，热风源对热箱主体进行加热、为固体氧化物电解槽提供热空气，避免需要对热箱主体额外增加电加热丝、以及电能的浪费。技术研发人员：康连喜,辛海龙,陆丛丛,张俊峰,张锟,王绍荣,赵骞,滕越,张洁受保护的技术使用者：徐州普罗顿氢能储能产业研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/16