一种基于海上风电的海水电解制氢系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于海上风电的海水电解制氢系统。包括，海水蒸发装置，以及固体氧化物电解池电堆，第一换热装置，所述第一换热装置利用固体氧化物电解池电堆混合气出口气体对所述水蒸气进行预热；海水蒸发装置利用固体氧化物电解池的尾气余热将海水蒸发成水蒸气，将水蒸气经过换热装置换热后通入固体氧化物电解池电堆中，固体氧化物电解池电堆利用海上风电对水蒸气进行电解，生成氢气和氧气。将生成的氢气通入换热器对待进入固体氧化物电解池电堆的水蒸气进行预热，换热后的氢气通入海水蒸发装置作为海水蒸发的热源，实现对固体氧化物电解池的尾气余热的多级利用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于海上风电的海水电解制氢系统
本技术涉及水电解制氢领域，尤其涉及一种基于海上风电的海水电解制氢系统。
技术介绍
利用可再生能源电解水制氢是解决未来氢能供应的清洁方案，在海上利用海上风能、太阳能发电进行海水直接电解更是具有极大吸引力的方案。但现有的碱式电解、质子交换膜电解技术均难以直接使用海水作为电解水源，困难在于电解海水过程中的阳极析氯、阴极结垢、海水腐蚀等因素会引起电极活性降低与管路腐蚀。同时，现有的海水电解制氢制氢系统中尾气余热回收以及海水淡化的综合利用率较低。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种基于海上风电的海水电解制氢系统，旨在解决现有的海水电解制氢制氢存在余热回收利用率低的问题。本技术为解决上述技术问题所采用的技术方案如下：一种基于海上风电的海水电解制氢系统，包括：海水蒸发装置，用于将海水蒸发生成水蒸气；以及固体氧化物电解池电堆，用于将所述水蒸汽电解成氢气及氧气；第一换热装置，所述第一换热装置利用所述固体氧化物电解池电堆混合气出口气体对所述水蒸气进行预热；所述海水蒸发装置的水蒸气出口与所述第一换热装置的水蒸气进口相连，所述第一换热装置的水蒸气出口与所述固体氧化物电解池电堆水蒸气进口相连，所述固体氧化物电解池电堆混合气出口与所述第一换热装置的混合气进口相连，所述第一换热装置的混合气出口与所述海水蒸发装置的混合气进口相连。优选地，所述的基于海上风电的海水电解制氢系统，包括储氢容器，第一水气分离装置以及储淡水容器；所述第一水气分离装置的水气进口与所述海水蒸发装置的水气出口相连，所述第一水气分离装置的氢气出口与所述储氢容器的进口相连，所述第一水气分离装置的淡水出口与所述储淡水容器相连。优选地，所述的基于海上风电的海水电解制氢系统，还包括氢气合成装置，所述氢气合成装置包括，储二氧化碳容器，逆水汽变换器装置、第二水气分离器以及储合成气容器；所述储二氧化碳容器的出口与所述逆水汽变换器装置二氧化碳气体进口相连，所述储氢容器的出口与所述逆水汽变换器装置氢气进口相连，所述逆水汽变换器装置的水气出口与所述第二水气分离器的进口相连，所述第二水气分离装置的合成气出口与所述储合成气容器的进气口相连，所述所述第二水气分离装置的淡水出口与所述储淡水容器的进口相连。优选地，所述的基于海上风电的海水电解制氢系统，所述固体氧化物电解池电堆载气入口依次连接有第二换热器以及气泵，载气经过所述气泵压缩后进入所述第二换热器，经第二换热器换热后通过所述载气入口进入所述固体氧化物电解池电堆；所述载气为空气。优选地，所述的基于海上风电的海水电解制氢系统，所述固体氧化物电解池电堆含氧载气出口气体经所述第二换热器换热后进入所述逆水汽变换器装置。优选地，所述的基于海上风电的海水电解制氢系统，所述逆水汽变换器装置合成气出口与所述第二水气分离装置连接，所述第二水气分离装置的出气口与所述储合成气容器连接，所述第二水气分离装置的淡水出口与所述储淡水容器相连。优选地，所述的基于海上风电的海水电解制氢系统，所述海水蒸发装置为真空沸腾式海水蒸发器、多级闪蒸海水蒸发器或太阳能蒸馏器。优选地，所述的基于海上风电的海水电解制氢系统，所述逆水汽变换器装置中反应压力为3-9MPa。优选地，所述的基于海上风电的海水电解制氢系统，所述逆水汽变换器装置中反应温度为200-300℃。优选地，所述的基于海上风电的海水电解制氢系统，所述储氢容器的出口氢气与所述储二氧化碳容器出口二氧化碳气体的体积流量比为1:2-3。有益效果：本技术所提出的装置中的基于海上风电的海水电解制氢系统，海水蒸发装置利用固体氧化物电解池的尾气余热将海水蒸发成水蒸气，将水蒸气经过换热装置换热后通入固体氧化物电解池电堆中，固体氧化物电解池电堆利用海上风电对水蒸气进行电解，生成氢气和氧气。将生成的氢气通入换热器对待进入固体氧化物电解池电堆的水蒸气进行预热，换热后的氢气通入海水蒸发装置作为海水蒸发的热源，实现对固体氧化物电解池的尾气余热的多级利用。附图说明图1是本技术实施例提供的基于海上风电的海水电解制氢系统流程示意图。图2是本技术实施例提供的基于海上风电的可逆氧化物燃料电池制氢及二氧化碳逆水气变换制合成气系统流程图。图3是本技术实施例提供的海水蒸发装置结构示意图。1空气，2压缩空气，3换热后的空气，4富氧空气，5、18换热后的富氧空气，6换热后的水蒸气，7混合有水蒸气的氢气，8水蒸气，9换热后的混合有水蒸气的氢气，10浓海水，11二次换热后的混合有水蒸气的氢气，12、13海水，14、16氢气，15、21淡水,17二氧化碳，19混合有氢气的合成气，20合成气，22风电具体实施方式为使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。如图1所示，本技术公开一种基于海上风电的海水电解制氢系统，其包括，真空沸腾式海水蒸发器子系统(VEP)，用于将海水蒸发生成水蒸气(8、6)；其中，8表示真空沸腾式海水蒸发器子系统(VEP)出口水蒸气，而6表示经过第一换热装置(HX1)升温后的水蒸气。固体氧化物电解池电堆(SOEC)，用于将所述水蒸汽6电解成氢气及氧气；第一换热装置(HX1)，所述第一换热装置(HX1)利用所述固体氧化物电解池电堆(SOEC)混合气出口气体7对所述水蒸气8进行预热；所述真空沸腾式海水蒸发器子系统(VEP)的水蒸气出口与所述第一换热装置(HX1)的水蒸气进口相连，所述第一换热装置(HX1)的水蒸气出口与所述固体氧化物电解池电堆(SOEC)水蒸气进口相连，所述固体氧化物电解池电堆(SOEC)混合气出口与所述第一换热装置(HX1)的混合气进口相连，所述第一换热装置(HX1)的混合气出口与所述真空沸腾式海水蒸发器子系统(VEP)的混合气进口相连。现有技术中海上风电供应不稳定，直流交流变换与相位控制复杂，严重限制了海上风电的应用。为了节约资源，利用海上风电对海水进行电解制备氢气，但现有的海水电解制氢制氢存在余热回收利用率低的问题。为了解决海水电解制氢制氢存在余热回收利用率低的问题，本技术提供一种基于海上风电的海水电解制氢系统，其中海水蒸发装置利用固体氧化物电解池的尾气余热将海水蒸发成水蒸气，将水蒸气经过换热装置换热后通入固体氧化物电解池电堆中，固体氧化物电解池电堆利用海上风电对水蒸气进行电解，生成氢气和氧气。将生成的氢气通入换热器对待进入固体氧化物电解池电堆的水蒸气进行预热，换热后的氢气通入海水蒸发装置作为海水蒸发的热源，解决了海水电解制氢制氢存在余热回收利用率低的问题。在本实施方式中，海水蒸发装置可以包括但不限于真空沸腾式海水蒸发器、多级闪蒸海水蒸发器或太阳能蒸馏器。只要能够实现利用热能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于海上风电的海水电解制氢系统，其特征在于，包括：/n海水蒸发装置，用于将海水蒸发生成水蒸气；以及/n固体氧化物电解池电堆，用于将所述水蒸气电解成氢气及氧气；/n第一换热装置，利用所述固体氧化物电解池电堆的混合气出口的气体对所述水蒸气进行预热；/n所述海水蒸发装置的水蒸气出口与所述第一换热装置的水蒸气进口相连，所述第一换热装置的水蒸气出口与所述固体氧化物电解池电堆水蒸气进口相连，所述固体氧化物电解池电堆混合气出口与所述第一换热装置的混合气进口相连，所述第一换热装置的混合气出口与所述海水蒸发装置的混合气进口相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于海上风电的海水电解制氢系统，其特征在于，包括：
海水蒸发装置，用于将海水蒸发生成水蒸气；以及
固体氧化物电解池电堆，用于将所述水蒸气电解成氢气及氧气；
第一换热装置，利用所述固体氧化物电解池电堆的混合气出口的气体对所述水蒸气进行预热；
所述海水蒸发装置的水蒸气出口与所述第一换热装置的水蒸气进口相连，所述第一换热装置的水蒸气出口与所述固体氧化物电解池电堆水蒸气进口相连，所述固体氧化物电解池电堆混合气出口与所述第一换热装置的混合气进口相连，所述第一换热装置的混合气出口与所述海水蒸发装置的混合气进口相连。


2.根据权利要求1所述的基于海上风电的海水电解制氢系统，其特征在于，还包括储氢容器，第一水气分离装置以及储淡水容器；所述第一水气分离装置的水气进口与所述海水蒸发装置的水气出口相连，所述第一水气分离装置的氢气出口与所述储氢容器的进口相连，所述第一水气分离装置的淡水出口与所述储淡水容器相连。


3.根据权利要求2所述的基于海上风电的海水电解制氢系统，其特征在于，还包括氢气合成装置，
所述氢气合成装置包括，储二氧化碳容器，逆水汽变换器装置、第二水气分离器以及储合成气容器；
所述储二氧化碳容器的出口与所述逆水汽变换器装置二氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢和平，陈彬，翟朔，刘涛，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：新型
国别省市：广东;44