一种太阳能光伏光热制氢零排放系统

本发明属于电解水制氢，具体涉及一种太阳能光伏光热制氢零排放系统。

背景技术：

1、工业废水包括生产中的废水、污水废液等，其中可能会含有随水流失的工业生产用料、中间产物、副产品以及生产过程中产生的污染物，由于工业废水中常常含有多种有毒物质，污染环境，且对人类健康有很大危害，因此需要对工业废水处理后才能排放。

2、工业废水一般采用蒸发浓缩工业废水的方法处理，具有工业化应用的蒸发浓缩技术包括多级蒸发、多级闪蒸、压气蒸馏和膜蒸馏等，这些技术往往需要消耗大量的化石能源来维持运行，并且操作温度较高导致浓缩液腐蚀性较强，装置需用耐高温和耐腐蚀材料；其次系统结构复杂，运行成本和能耗较高。

3、氢能具有零污染、高热值、可存储和应用广等优点，电解水技术可利用可再生能源和波动盈余电力制取氢气，被认为是最理想和环保的制氢方式，发展电解水制氢对能源安全和二氧化碳的减排具有重要意义。

4、电解水制氢技术中的加湿除湿技术具有结构简单、能源利用率高、具有利用工业废水等优点。太阳能光伏光热制氢零排放系统能实现在较低温度对工业废水进行蒸发浓缩，通过pv/t板充分利用太阳能光伏光热效应，以提高其综合利用率；通过电解水技术制取氢气与氧气，通过温度梯度实现多级预热与零排放，适应节能减排、产业升级换代的大背景，符合国家绿色、清洁能源发展战略。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足之处，提供一种太阳能光伏光热制氢零排放系统。

2、为了实现本发明的目的，我们将采用如下所述的技术方案加以实施。

3、一种太阳能光伏光热制氢零排放系统，包括用于制氢的电解槽、用于存储产于电解槽的氧气的储氧罐、用于存储氢气的储氢罐、用于给电解槽产生的氢气加湿的第一加湿塔和用于给经第一加湿塔加湿后的氢气除湿的除湿塔以及用于给经除湿塔除湿后的氢气加湿的第二加湿塔，其中，第一加湿塔的出液口与第二加湿塔的进液口连通；所述系统还包括pv/t板、第一换热器、第二换热器和第三换热器，其中，所述电解槽的电源为所述pv/t板，并且pv/t板向第一加湿塔提供工业废水；所述除湿塔除湿后的氢气通过第二换热器的热媒通道输送给第二加湿塔；所述第一加湿塔的工业废水通过第一换热器、第二换热器和第三换热器相互连通的冷媒通道输送给pv/t板；所述除湿塔除湿所产生的水通过第三换热器的热媒通道后，输送给电解槽以及循环回除湿塔；所述第二加湿塔加湿后的氢气通过第一换热器的热媒通道输送给储氢罐；所述第一换热器和第二换热器中的冷凝水通过管路输送给电解槽。

4、作为本发明的优选方案，所述第三换热器的热媒通道的出液口通过第一三通分别与第二三通的进液口和泵的输入端连通。

5、作为本发明的优选方案，所述第二三通的出液口与电解槽的进液口连通，第二三通的另一进液口与第三三通的一出液口连通。

6、作为本发明的优选方案，所述第三三通的两个进液口分别与第一换热器和第二换热器的冷凝水口连通。

7、作为本发明的优选方案，所述泵的输出端与除湿塔的进液口连通。

8、作为本发明的优选方案，所述第一加湿塔的出液口与第四三通的进液口连通，第四三通的两个出液口分别与第二加湿塔的进液口和第五三通的进液口连通。

9、作为本发明的优选方案，所述第五三通的另一进液口为工业废水的进口，第五三通的出液口与第一换热器的冷媒通道的进液口连通。

10、作为本发明的优选方案，所述第二加湿塔的出液口与成品罐的进液口连通。

11、本发明的有益效果在于：本发明将太阳能的光伏光热作用以及电解水制氢技术引入到变压循环加湿除湿中，利用多次换热实现能量的梯级利用，提升循环的能量利用率，降低一次能源的消耗，且工业废水浓缩产物浓度更高，同时储气罐收集了氢气与氧气，实现了系统的零排放，符合国家节能减排的战略需求。

技术特征：

1.一种太阳能光伏光热制氢零排放系统，包括用于制氢的电解槽、用于存储产于电解槽的氧气的储氧罐、用于存储氢气的储氢罐、用于给电解槽产生的氢气加湿的第一加湿塔和用于给经第一加湿塔加湿后的氢气除湿的除湿塔以及用于给经除湿塔除湿后的氢气加湿的第二加湿塔，其中，第一加湿塔的出液口与第二加湿塔的进液口连通；其特征在于，所述系统还包括pv/t板、第一换热器、第二换热器和第三换热器，其中，所述电解槽的电源为所述pv/t板，并且pv/t板向第一加湿塔提供工业废水；所述除湿塔除湿后的氢气通过第二换热器的热媒通道输送给第二加湿塔；所述第一加湿塔的工业废水通过第一换热器、第二换热器和第三换热器相互连通的冷媒通道输送给pv/t板；所述除湿塔除湿所产生的水通过第三换热器的热媒通道后，输送给电解槽以及循环回除湿塔；所述第二加湿塔加湿后的氢气通过第一换热器的热媒通道输送给储氢罐；所述第一换热器和第二换热器中的冷凝水通过管路输送给电解槽。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏光热制氢零排放系统，其特征在于，所述第三换热器的热媒通道的出液口通过第一三通分别与第二三通的进液口和泵的输入端连通。

3.根据权利要求2所述的一种太阳能光伏光热制氢零排放系统，其特征在于，所述第二三通的出液口与电解槽的进液口连通，第二三通的另一进液口与第三三通的一出液口连通。

4.根据权利要求3所述的一种太阳能光伏光热制氢零排放系统，其特征在于，所述第三三通的两个进液口分别与第一换热器和第二换热器的冷凝水口连通。

5.根据权利要求2所述的一种太阳能光伏光热制氢零排放系统，其特征在于，所述泵的输出端与除湿塔的进液口连通。

6.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏光热制氢零排放系统，其特征在于，所述第一加湿塔的出液口与第四三通的进液口连通，第四三通的两个出液口分别与第二加湿塔的进液口和第五三通的进液口连通。

7.根据权利要求6所述的一种太阳能光伏光热制氢零排放系统，其特征在于，所述第五三通的另一进液口为工业废水的进口，第五三通的出液口与第一换热器的冷媒通道的进液口连通。

8.根据权利要求7所述的一种太阳能光伏光热制氢零排放系统，其特征在于，所述第二加湿塔的出液口与成品罐的进液口连通。

技术总结本发明属于电解水制氢技术领域，具体涉及一种太阳能光伏光热制氢零排放系统，系统中的电解槽的电源为PV/T板，并且PV/T板向第一加湿塔提供工业废水；除湿塔除湿后的氢气通过第二换热器的热媒通道输送给第二加湿塔；第一加湿塔的工业废水通过第一换热器、第二换热器和第三换热器相互连通的冷媒通道输送给PV/T板；除湿塔除湿所产生的水通过第三换热器的热媒通道后，输送给电解槽以及循环回除湿塔；第二加湿塔加湿后的氢气通过第一换热器的热媒通道输送给储氢罐；所述第一换热器和第二换热器中的冷凝水通过管路输送给电解槽；本发明依据热质传递原理实现工业废水的蒸发浓缩处理，并基于太阳能光伏作用实现电解水制氢，实现工业废水零排放。技术研发人员：何纬峰,汤明峰,戴硕,陈柳先,邓俊荣受保护的技术使用者：南京航空航天大学技术研发日：技术公布日：2024/7/11