一种电解水制氢系统及其制氢控制方法与流程

本发明属于电解水制氢，特别是涉及一种电解水制氢系统及其制氢控制方法。

背景技术：

1、氢能源作为一种高效、清洁和理想的二次能源，已受到世界各国的广泛关注，而在氢气的制备来源中，电解水制氢被认为是最理想的无任何污染的氢气来源。目前，电解水制氢主要有三种，碱性电解水制氢、质子交换膜(pem)电解水制氢和固体氧化物电解水制氢技术。

2、如中国公开号cn105734600b公开一种三电极体系双电解槽两步法电解水制氢的装置及方法。该电解装置包含两个独立的电解槽(槽-1和槽-2)、析氢催化电极、析氧催化电极和氢氧化镍电极以及碱性电解质。该电解装置把电解水过程分为产氢和产氧两个步骤，并分别在两个电解槽(槽-1和槽-2)中交替进行；不能同时进行产氢和产氧，生产效率慢。

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，通过在由两个端板以及设置在两端板之间的奇数个双极板组成电解槽，使用时两所述端板连通在一电源的一端，位于中间的一双极板连通在一电源的另一端，进而完成同步异室的进行制氢制氧，解决了现有背景技术提出的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

3、本发明为一种电解水制氢系统，包括电解槽、连通电解槽的碱液箱；所述电解槽包括位于两端的两个端板、两所述端板之间设置有奇数个双极板；两所述端板连通在一电源的一端，位于中间的一双极板连通在一电源的另一端；所述电解槽的两端分别设置有一氢排气口和氧排气口，所述氧排气口和氢排气口分别通过排气管a和排气管b连通气液分离罐a和气液分离罐b；所述气液分离罐a和气液分离罐b上分别接通氧放空阀和氢放空阀；所述排气管b和排气管a上分别设置截流阀b和截流阀a；位于所述氧排气口和截流阀a之间的排气管a上设置支管a，所述支管a上设置阀门a、且另一端连通设置在截流阀b与气液分离罐b之间的排气管b上；位于所述氢排气口和截流阀b之间的排气管b上设置支管b，所述支管b上设置阀门b、且另一端连通设置在截流阀a与气液分离罐a之间的排气管a上。

4、进一步地，所述双极板的材质为泡沫镍负载ni(oh)2/niooh及掺杂钴；所述端板的材质为镍板或不锈钢板。

5、进一步地，所述气液分离罐a和气液分离罐b上还分别连通设置有氧取样阀和氢取样阀。

6、进一步地，还包括分别连通在气液分离罐a和气液分离罐b上底部的回流泵a和回流泵b；所述回流泵a的出水端分别通过设置有控制阀a的管路一、以及设置有控制阀b的管路二连通在一靠近氧排气口位置处端板的顶部和底部位置；所述回流泵b出水端分别通过设置有控制阀c的管路三、以及设置有控制阀d的管路四连通在一靠近氢排气口位置处端板的顶部和底部位置。

7、进一步地，还包括水箱，所述水箱连通水泵，所述水泵的出水端主管道分别连通设置有水阀a的水管a、以及以及水阀b的水管b，且水管a和水管b分别连通气液分离罐a和气液分离罐b；且所述主管道上还连通设置有氮气阀的氮气进气管。

8、进一步地，所述电解槽的两端底部还分别连通补碱管a和补碱管b，且所述补碱管a和补碱管b上分别设置补碱阀a和补碱阀b；还包括有与碱液箱连通的补碱泵所述补碱管a和补碱管b的进液端均与一补碱管路连通；所述补碱泵的进液端分别通过设置有第一阀的管道a、设置有第二阀的管道b连通碱液箱和补碱管路；所述补碱泵的出液端分别通过设置有第三阀的管道c、设置有第四阀的管道d连通碱液箱和补碱管路。

9、一种制氢控制方法，其采用如上所述的一种电解水制氢系统进行制氢；

10、包括第一状态和第二状态；

11、处于所述第一状态下时，此时两所述端板连通在一电源的负极，位于中间的一双极板连通在一电源正极；同时回流泵a和回流泵b开启，开启氧取样阀、氢取样阀、截流阀b、截流阀a、控制阀a和控制阀d；电解结束后，进入第一循环状态，此时关闭电源，关闭氧取样阀、氢取样阀，并打开氧放空阀和氢放空阀；

12、处于所述第二状态时，切换电源正负极，此时两所述端板连通在一电源的正极，位于中间的一双极板连通在一电源负极；同时保持回流泵a、回流泵b、氧取样阀、氢取样阀、控制阀a和控制阀d开启，并开启阀门a、阀门b，同步关闭截流阀b、截流阀a；电解结束后，进入第二循环状态，此时关闭电源关闭氧取样阀、氢取样阀，并打开氧放空阀和氢放空阀。

13、进一步地，还包括plc控制器，所述plc控制器连接第一阀、第二阀、第三阀、第四阀、补碱阀a、补碱阀b、控制阀a、控制阀b、控制阀c、控制阀d截流阀b、截流阀a、阀门a、阀门b、氧放空阀、氢放空阀、补碱泵、氮气阀。

14、进一步地，在系统启动时，还包括进碱状态和退碱状态；

15、处于所述进碱状态修下时，打开第一阀、第四阀、补碱阀a、补碱阀b、控制阀a、控制阀b、控制阀c、控制阀d截流阀b、截流阀a、阀门a、阀门b、氧放空阀和氢放空阀；并启动补碱泵；

16、处于所述退碱状态下时，关闭第一阀、第四阀，保持补碱阀a、补碱阀b、控制阀a、控制阀b、控制阀c、控制阀d截流阀b、截流阀a、阀门a、阀门b、氧放空阀和氢放空阀开启，并保持启动补碱泵，同时打开第二阀、第三阀。

17、进一步地，在系统启动时，依次进入进碱状态、退碱状态、自动程序置换和泄压状态、第一状态和第二状态；处于所述自动程序置换和泄压状态下时，开启氮气阀保持一段时间后关闭。

18、本发明具有以下有益效果：

19、本发明通过在由两个端板以及设置在两端板之间的奇数个双极板组成电解槽，使用时两所述端板连通在一电源的一端，位于中间的一双极板连通在一电源的另一端，进而完成同步异室的进行制氢制氧。

20、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

技术特征：

1.一种电解水制氢系统，其特征在于：包括电解槽(1)、连通电解槽(1)的碱液箱(5)；

2.根据权利要求1所述的一种电解水制氢系统，其特征在于，所述双极板的材质为泡沫镍负载ni(oh)2/n iooh及掺杂钴；所述端板的材质为镍板或不锈钢板。

3.根据权利要求2所述的一种电解水制氢系统，其特征在于，所述气液分离罐a(2)和气液分离罐b(3)上还分别连通设置有氧取样阀(22)和氢取样阀(32)。

4.根据权利要求3所述的一种电解水制氢系统，其特征在于，还包括分别连通在气液分离罐a(2)和气液分离罐b(3)上底部的回流泵a(20)和回流泵b(30)；

5.根据权利要求4所述的一种电解水制氢系统，其特征在于，还包括水箱(4)，所述水箱(4)连通水泵(41)，所述水泵(41)的出水端主管道分别连通设置有水阀a(43)的水管a、以及以及水阀b(44)的水管b，且水管a和水管b分别连通气液分离罐a(2)和气液分离罐b(3)；且所述主管道上还连通设置有氮气阀(42)的氮气进气管。

6.根据权利要求5所述的一种电解水制氢系统，其特征在于，所述电解槽(1)的两端底部还分别连通补碱管a和补碱管b，且所述补碱管a和补碱管b上分别设置补碱阀a(57)和补碱阀b(58)；

7.一种制氢控制方法，其特征在于，其采用如上权利要求6所述的一种电解水制氢系统进行制氢；

8.根据权利要求7所述的一种制氢控制方法，其特征在于，还包括plc控制器，所述plc控制器连接第一阀(54)、第二阀(55)、第三阀(52)、第四阀(53)、补碱阀a(57)、补碱阀b(58)、控制阀a(23)、控制阀b(24)、控制阀c(33)、控制阀d(34)截流阀b(111)、截流阀a(121)、阀门a(131)、阀门b(141)、氧放空阀(21)、氢放空阀(31)、补碱泵(51)、氮气阀(42)。

9.根据权利要求7或8所述的一种制氢控制方法，其特征在于，在系统启动时，还包括进碱状态和退碱状态；

10.根据权利要求9所述的一种制氢控制方法，其特征在于，在系统启动时，依次进入进碱状态、退碱状态、自动程序置换和泄压状态、第一状态和第二状态；处于所述自动程序置换和泄压状态下时，开启氮气阀(42)保持一段时间后关闭。

技术总结本发明公开了一种电解水制氢系统及其制氢控制方法，涉及电解水制氢技术领域。本发明包括电解槽、连通电解槽的碱液箱；电解槽包括位于两端的两个端板、两端板之间设置有奇数个双极板；两端板连通在一电源的一端，位于中间的一双极板连通在一电源的另一端；电解槽的两端分别设置有一氢排气口和氧排气口。本发明通过在由两个端板以及设置在两端板之间的奇数个双极板组成电解槽，使用时两端板连通在一电源的一端，位于中间的一双极板连通在一电源的另一端，进而完成同步异室的进行制氢制氧。技术研发人员：项婷,陈长伦受保护的技术使用者：合肥综合性国家科学中心能源研究院（安徽省能源实验室）技术研发日：技术公布日：2024/6/30