一种电解制氢系统的制作方法

本发明属于可再生能源水电解制氢设备，尤其涉及一种电解制氢系统。

背景技术：

1、当前,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。清洁氢能源的发展势在必行，因此水电解制氢技术的发展将重点聚焦于适用于多场景的宽功率波动水电解制氢系统。

2、电解水过程能耗较高且由于风电、光伏等电源的波动性，因此对电解水制氢系统的耐功率波动范围和系统控制提出了更高的要求，同时常规水电解制氢装置采用传统的压力、液位和温度控制方式，距离大规模的宽功率波动场景还有一定的差距，因此如何突破传统工艺流程、关键参数的安全控制及系统集成优化是目前急需解决的问题。

3、针对以上问题，在可再生能源制氢领域对系统配置及控制提出了更高的要求。目前适应宽功率波动的研究涉及了电解槽的匹配、内部结构设计、功率匹配设计以及多工作模式的研究，但工艺系统创新设计以及系统安全控制策略方面鲜有研究。

4、现有的一种电解制氢系统，包括电解槽，电解槽内包括多个小室；气体洗涤系统，通过管道与电解槽内每个小室连通；碱液循环系统，用于将气体洗涤器中的液体与电解槽连通，实现碱液的循环利用；出气端控制系统，气体洗涤器的出气口经由出气端控制系统连接大气或用户，用于实现出气端的智能控制。现有的此种电解制氢系统虽然能够自动调节，提升了系统的宽功率波动适应性；但是，该系统中的制氢单元和制氧单元相互连通，互不独立，灵活性不足。

5、以上技术问题亟待解决。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出一种电解制氢系统、系统、电子设备及存储介质的技术方案，以解决上述技术问题。

2、本发明第一方面公开了一种电解制氢系统，包括：

3、电解槽，用于将水电解为氢气和氧气；

4、氢气分离洗涤器，用于将电解槽产生的氢气进行气液分离和冷却；氢气分离洗涤器通过氢气液管道与电解槽相互连通形成闭环制氢系统，实现氢气分离洗涤器中的碱液循环利用；

5、氧气分离洗涤器，用于将电解槽产生的氧气进行气液分离和冷却；氧气分离洗涤器通过氧气液管道与电解槽相互连通形成闭环制氧系统，实现氧气分离洗涤器中的液体循环利用；氢气液管道与氧气液管道相互独立；

6、液位及浓度控制系统，包含分别设置在氢气分离洗涤器、氧气分离洗涤器上的差压变送器组，通过各自容器的实际液位进行系统控制调节，通过两个容器间的连通管进行碱液离子浓度的控制；

7、氧侧控制系统，连接在氧气分离洗涤器的出气口，包括串联设置的氧侧薄膜调节阀组和氧侧气动球阀组；氧侧薄膜调节阀组至少包括并联设置的两个薄膜调节阀，氧侧气动球阀组至少包括并联设置的两个气动球阀；

8、氢侧控制系统，连接在氢气分离洗涤器的出气口，包括串联设置的氢侧薄膜调节阀组和氢侧气动球阀组；氢侧薄膜调节阀组至少包括并联设置的两个薄膜调节阀，氢侧气动球阀组至少包括并联设置的两个气动球阀；

9、电解槽的氢气出口和氧气出口以及氢气分离洗涤器和氧气分离洗涤器的出气口各自设置有一个压力变送器；

10、氧侧控制系统和氢侧控制系统关联压力变送器。

11、优选地，两个容器间的连通管上设置有连通管路阀门。

12、优选地，在氧气分离洗涤器的出气口还设置有独立的氧侧旁通管路，氧侧旁通管路设置有氧侧旁通阀门；

13、和/或，氢气分离洗涤器的出气口还设置有独立的氢侧旁通管路，氢侧旁通管路设置有氢侧旁通阀门。

14、优选地，氢气分离洗涤器的出液侧与电解槽的进液侧之间设置有氢侧变频循环泵，和/或，氧气分离洗涤器的出液侧与电解槽的进液侧之间设置有氧侧变频循环泵。

15、优选地，氢侧变频循环泵的进液端和出液端通过管路相连形成调节闭路，一部分液体从泵的出液端返回进液端；氧侧变频循环泵的进液端和出液端通过管路相连形成调节闭路，一部分液体从泵的出液端返回进液端。

16、优选地，电解制氢系统低负荷运行时，仅打开一个氧侧薄膜调节阀和一个氢侧薄膜调节阀，当负荷达到预设值时，打开第二个氧侧薄膜调节阀和第二个氢侧薄膜调节阀，并通过降低氢侧变频循环泵和氧侧变频循环泵的工作频率，调整循环量。

17、优选地，氢气分离洗涤器和氧气分离洗涤器的上部各自设置有液位计和差压变送器；对比氢气分离洗涤器和氧气分离洗涤器的液位通过各自的差压变送器进行控制。

18、优选地，电解制氢系统还包括气水分离器，氧气分离洗涤器出口气体通过气水分离器进入氧侧控制系统；

19、和/或，电解制氢系统还包括气水分离器，氢气分离洗涤器出口气体通过气水分离器进入氢侧控制系统。

20、优选地，电解制氢系统还包括氢侧冷却水系统和氧侧冷却水系统，氢侧冷却水系统与氢气分离洗涤器的内部盘管相连接；氧侧冷却水系统与氢气分离洗涤器的内部盘管相连接。

21、优选地，氧气分离洗涤器的顶部和底部各自设置一个温度传感器，氢气分离洗涤器的顶部和底部各自设置一个温度传感器，根据温度传感器的信号反馈调节氢侧冷却水系统和氧侧冷却水系统的冷却量。

22、可见，本发明提出的方案，具有如下有益效果：

23、(1)可通过在氢、氧气出口设计串联的调节阀组，实现大容量制氢设备的宽功率调节变化时的全工况响应。

24、(2)通过采用独立循环系统，既保证了氢、氧压力的独立控制，又实现电解槽、系统中氢和氧的完全分离，提升了系统的安全性。

25、(3)通过独立控压系统，既能保证压力的灵活调整，差压设计可实现纯度的控制，低负荷时牺牲一部分氢气纯度，来提升系统的功率响应范围。

26、(4)采用氢、氧分离器间断联通逻辑，保证独立控制的同时，解决碱液浓度差的问题。

27、(5)因氢、氧在不同温度下的溶解度和分离效果不同；本申请通过对氢、氧侧独立控温，可以进一步优化纯化调节功能同理。

技术特征：

1.一种电解制氢系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种电解制氢系统，其特征在于，所述两个容器间的连通管上设置有连通管路阀门。

3.根据权利要求1或2所述的一种电解制氢系统，其特征在于，在所述氧气分离洗涤器的出气口还设置有独立的氧侧旁通管路，所述氧侧旁通管路设置有氧侧旁通阀门；

4.根据权利要求1或2所述的一种电解制氢系统，其特征在于，所述氢气分离洗涤器的出液侧与所述电解槽的进液侧之间设置有氢侧变频循环泵，和/或，所述氧气分离洗涤器的出液侧与所述电解槽的进液侧之间设置有氧侧变频循环泵。

5.根据权利要求4所述的一种电解制氢系统，其特征在于，所述氢侧变频循环泵的进液端和出液端通过管路相连形成调节闭路，一部分液体从泵的出液端返回进液端；所述氧侧变频循环泵的进液端和出液端通过管路相连形成调节闭路，一部分液体从泵的出液端返回进液端。

6.根据权利要求4所述的一种电解制氢系统，其特征在于，电解制氢系统低负荷运行时，仅打开一个所述氧侧薄膜调节阀和一个所述氢侧薄膜调节阀，当负荷达到预设值时，打开第二个氧侧薄膜调节阀和第二个氢侧薄膜调节阀，并通过降低所述氢侧变频循环泵和所述氧侧变频循环泵的工作频率，调整循环量。

7.根据权利要求1或2所述的一种电解制氢系统，其特征在于，所述氢气分离洗涤器和所述氧气分离洗涤器的上部各自设置有液位计和差压变送器；对比所述氢气分离洗涤器和所述氧气分离洗涤器的液位通过各自的差压变送器进行控制。

8.根据权利要求1或2所述的一种电解制氢系统，其特征在于，所述电解制氢系统还包括气水分离器，所述氧气分离洗涤器出口气体通过所述气水分离器进入所述氧侧控制系统；

9.根据权利要求1或2所述的一种电解制氢系统，其特征在于，所述电解制氢系统还包括氢侧冷却水系统和氧侧冷却水系统，所述氢侧冷却水系统与所述氢气分离洗涤器的内部盘管相连接；所述氧侧冷却水系统与所述氢气分离洗涤器的内部盘管相连接。

10.根据权利要求9所述的一种电解制氢系统，其特征在于，所述氧气分离洗涤器的顶部和底部各自设置一个温度传感器，所述氢气分离洗涤器的顶部和底部各自设置一个温度传感器，根据所述温度传感器的信号反馈调节所述氢侧冷却水系统和氧侧冷却水系统的冷却量。

技术总结本发明提供一种电解制氢系统包括：电解槽，用于将水电解为氢气和氧气；氢气分离洗涤器，用于将电解槽产生的氢气进行气液分离和冷却；氢气分离洗涤器通过氢气液管道与电解槽相互连通形成闭环制氢系统，实现氢气分离洗涤器中的碱液循环利用；氧气分离洗涤器，用于将电解槽产生的氧气进行气液分离和冷却；氧气分离洗涤器通过氧气液管道与电解槽相互连通形成闭环制氧系统，实现氧气分离洗涤器中的液体循环利用；氢气液管道与氧气液管道相互独立。本发明通过采用独立循环系统，既保证了氢、氧压力的独立控制，又实现电解槽、系统中氢和氧的完全分离，提升了系统的安全性。通过独立控压系统，既能保证压力的灵活调整，差压设计可实现纯度的控制。技术研发人员：焦文强,李朋喜,郭少波,郝珍,杨泽鹏,魏灿受保护的技术使用者：中船（邯郸）派瑞氢能科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/27