一种制氢系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术提供一种制氢系统及其控制方法，可再生能源发电系统为制氢装置提供制氢电能；制氢装置向主氢气支路输出合格氢气；制氢装置向混合氢气支路输出不合格氢气；混合氢气支路还接收高纯氢气；混合氢气支路中设置有两个阀门，分别控制混合氢气支路中氢气混合设备对高纯氢气和不合格氢气的接收量、以使氢气混合设备混合后的氢气为合格氢气；氢气混合设备输出的合格氢气，输出至所述主氢气支路中的提纯支路或所述混合氢气支路中的提纯支路；从而通过混合氢气支路中设置的两个阀门确保输出的氢气浓度满足合格氢气的要求，提高氢能源的利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种制氢系统及其控制方法
本专利技术属于制氢
，更具体的说，尤其涉及一种制氢系统及其控制方法。
技术介绍
参见图1，现有的制氢系统1包括：电解槽2，电解槽2的阳极室2a，阳极室2a的阳极8，电解槽2的隔膜10，电解槽2的阴极室2b，阴极室2b的阴极9，氧气流路R1，排出口11、12，氢气流路R2，气体纯度分析计3，压缩机4，精制器5，储存罐6，阴极侧气体排出路R5，氮供给路R4，氮(N2)源13，氢气流路R2、控制装置7，调节阀V1、V2、V3和V4；具体的，将可再生能源发电的直流电直接输入电解槽2中，在阳极室2a中的阳极10侧分解电解液产生氧气，在阴极室2b的阴极9侧生产氢气。正常工作时，氧气通过氧气流路R1至排出口11排出制氢系统；氢气则通过氢气流路R2进入气体纯度分析计3，纯度合格的氢气则依次流经压缩机4进入精制器5进行脱氧干燥后存入储存罐6中；纯度不合格的氢气则通过电磁流量调节阀V2进入阴极侧气体排出路R5后近排出口12排出系统外。监测装置对氢气流路R2中的阴极侧气体的氢浓度或氧浓度、水电解槽2的电力供给量中的至少一个进行监测；例如，监测装置基于气体纯度分析仪3的测量结果来监测氢气流路R2中的压缩机4的上游侧的氢浓度，通过设置在水电解系统1中的功率计的测量值监测电力供给量；监测装置将监测数据反馈给控制装置7，控制装置7基于监测装置的监测数据来控制流量调节阀。但是，本方案将产生不合格氢气的管路中直接引入高纯氢气，来提高不合格氢气的纯度，无法保证混合后的氢气浓度满足合格氢气的要求；在混合后的氢气依然浓度不合格时，同样造成能源浪费。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种制氢系统及其控制方法，用于将不合格氢气与纯氢气混合，以使混合后的氢气浓度满足合格氢气的要求，提高氢能源的利用率。本专利技术第一方面公开了一种制氢系统，包括：可再生能源发电系统、制氢装置、主氢气支路和混合氢气支路；所述可再生能源发电系统为所述制氢装置提供制氢电能；所述制氢装置的第一出气口向所述主氢气支路的第一进气口输出合格氢气；所述制氢装置的第二出气口向所述混合氢气支路的第一进气口输出不合格氢气；所述混合氢气支路的第二进气口接收高纯氢气；所述混合氢气支路中设置有两个阀门，分别控制所述混合氢气支路中氢气混合设备对高纯氢气和不合格氢气的接收量、以使所述氢气混合设备混合后的氢气为合格氢气；所述氢气混合设备输出的合格氢气，输出至所述主氢气支路中的提纯支路或所述混合氢气支路中的提纯支路。可选的，还包括：至少一个储氢装置；所述主氢气支路中的提纯支路和/或所述混合氢气支路中的提纯支路向相应的所述储氢装置输出高纯氢气。可选的，所述混合氢气支路包括：回收支路、反馈支路、氢气混合罐、第一阀门和第二阀门；所述氢气混合罐作为所述氢气混合设备；所述制氢装置的第二出气口通过所述回收支路和所述第一阀门，输出不合格氢气至所述氢气混合罐的第一进气口；所述反馈支路将接收到的高纯氢气通过所述第二阀门输出至所述氢气混合罐的第二进气口；所述氢气混合罐的出气口与所述主氢气支路的第二进气口相连，以使所述氢气混合罐输出的合格氢气通过所述主氢气支路中的提纯支路进行提纯。可选的，所述回收支路，包括：不合格氢气收集罐和第三阀门；所述不合格氢气收集罐的进气口通过所述第三阀门接收所述不合格氢气；所述不合格氢气收集罐的第一出气口通过所述第一阀门与所述氢气混合罐的第一进气口相连。可选的，所述反馈支路，包括：第二氢气缓冲罐和第五阀门；所述第二氢气缓冲罐的进气口通过所述第五阀门接收所述高纯氢气；所述第二氢气缓冲罐的出气口通过所述第二阀门与所述氢气混合罐的第二进气口相连。可选的，所述混合氢气支路包括：回收支路、反馈支路、第二氢气缓冲罐、第一阀门、第五阀门和提纯支路；所述第二氢气缓冲罐作为所述氢气混合设备；所述制氢装置的第二出气口依次通过所述回收支路和所述第一阀门，输出不合格氢气至所述第二氢气缓冲罐的第一进气口；所述反馈支路将接收到的高纯氢气通过所述第五阀门输出至所述第二氢气缓冲罐的第二进气口；所述第二氢气缓冲罐的出气口输出合格氢气，并通过所述混合氢气支路中的提纯支路进行提纯。可选的，所述回收支路，包括：不合格氢气收集罐、第三阀门、第二氢气减压单元、第二阀门和第二单向阀门；所述不合格氢气收集罐的进气口通过所述第三阀门接收所述不合格氢气；所述不合格氢气收集罐的第一出气口通过所述第一阀门与所述第二氢气减压单元的进气口相连；所述第二氢气减压单元的出气口依次通过所述第五阀门和所述第二单向阀门，与所述第二氢气缓冲罐的第一进气口相连。可选的，所述反馈支路，包括：接收高纯氢气的管道。可选的，所述氢气混合设备内设置有氢气纯度分析仪；所述氢气纯度分析仪，与所述第一阀门连锁。可选的，所述反馈支路还包括：第一氢气减压单元和第四阀门；所述高纯氢气依次通过所述第五阀门、所述第一氢气减压单元以及所述第四阀门，传输至所述第二氢气缓冲罐。可选的，所述储氢装置与所述主氢气支路的出气口之间，设置有第六阀门。可选的，所述不合格氢气收集罐内设置有氢气纯度分析仪；所述不合格氢气收集罐的第二出气口用于通过安全阀将氢气释放至所述制氢系统外部。可选的，所述制氢装置内设置有氢气纯度分析仪；所述制氢装置的氢气纯度分析仪与所述第三阀门连锁；所述制氢装置的第三出气口用于将氢气释放至所述制氢系统外部。可选的，所述混合氢气支路中的提纯支路，包括：第十一阀门、第二氢气纯化装置、第十阀门和第三单向阀门；所述第二氢气纯化装置的进气口通过所述第十一阀门与所述第二氢气缓冲罐输出的出气口相连；所述第二氢气纯化装置的出气口依次通过所述第十阀门和所述第三单向阀门与相应的储氢装置的进气口相连。可选的，所述主氢气支路包括：第七阀门、第一氢气缓冲罐、第八阀门、第一氢气纯化装置和第九阀门；所述第七阀门的进气口作为所述主氢气支路的第一进气口；所述第一氢气缓冲罐的第一进气口与所述第七阀门的出气口相连；所述第一氢气缓冲罐的出气口与通过所述第八阀门与所述第一氢气纯化装置的进气口相连；所述第一氢气缓冲罐的第二进气口作为所述主氢气支路的第二进气口；所述第一氢气纯化装置的出气口通过所述第九阀门与相应的储氢装置的进气口的相连。可选的，所述主氢气支路包括：第七阀门、第一氢气缓冲罐、第八阀门、第一氢气纯化装置、第九阀门和第一单向阀门；所述第七阀门的进气口作为所述主氢气支路的第一进气口；所述第一氢气缓冲罐的第一进气口与所述第七阀门的出气口相连；所述第一氢气缓冲罐的出气口与通过所述第八阀门与所述第一氢气纯化装置的进气口相连；所述第一氢气纯化装置的出气口输出高纯氢气，并依次通过所述第九阀门和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制氢系统，其特征在于，包括：可再生能源发电系统、制氢装置、主氢气支路和混合氢气支路；/n所述可再生能源发电系统为所述制氢装置提供制氢电能；/n所述制氢装置的第一出气口向所述主氢气支路的第一进气口输出合格氢气；/n所述制氢装置的第二出气口向所述混合氢气支路的第一进气口输出不合格氢气；/n所述混合氢气支路的第二进气口接收高纯氢气；/n所述混合氢气支路中设置有两个阀门，分别控制所述混合氢气支路中氢气混合设备对高纯氢气和不合格氢气的接收量、以使所述氢气混合设备混合后的氢气为合格氢气；/n所述氢气混合设备输出的合格氢气，输出至所述主氢气支路中的提纯支路或所述混合氢气支路中的提纯支路。/n

【技术特征摘要】
1.一种制氢系统，其特征在于，包括：可再生能源发电系统、制氢装置、主氢气支路和混合氢气支路；
所述可再生能源发电系统为所述制氢装置提供制氢电能；
所述制氢装置的第一出气口向所述主氢气支路的第一进气口输出合格氢气；
所述制氢装置的第二出气口向所述混合氢气支路的第一进气口输出不合格氢气；
所述混合氢气支路的第二进气口接收高纯氢气；
所述混合氢气支路中设置有两个阀门，分别控制所述混合氢气支路中氢气混合设备对高纯氢气和不合格氢气的接收量、以使所述氢气混合设备混合后的氢气为合格氢气；
所述氢气混合设备输出的合格氢气，输出至所述主氢气支路中的提纯支路或所述混合氢气支路中的提纯支路。


2.根据权利要求1所述的制氢系统，其特征在于，还包括：至少一个储氢装置；
所述主氢气支路中的提纯支路和/或所述混合氢气支路中的提纯支路向相应的所述储氢装置输出高纯氢气。


3.根据权利要求2所述的制氢系统，其特征在于，所述混合氢气支路包括：回收支路、反馈支路、氢气混合罐、第一阀门和第二阀门；
所述氢气混合罐作为所述氢气混合设备；
所述制氢装置的第二出气口依次通过所述回收支路和所述第一阀门，输出不合格氢气至所述氢气混合罐的第一进气口；
所述反馈支路将接收到的高纯氢气通过所述第二阀门输出至所述氢气混合罐的第二进气口；
所述氢气混合罐的出气口与所述主氢气支路的第二进气口相连，以使所述氢气混合罐输出的合格氢气通过所述主氢气支路中的提纯支路进行提纯。


4.根据权利要求3所述的制氢系统，其特征在于，所述回收支路，包括：不合格氢气收集罐和第三阀门；
所述不合格氢气收集罐的进气口通过所述第三阀门接收所述不合格氢气；
所述不合格氢气收集罐的第一出气口通过所述第一阀门与所述氢气混合罐的第一进气口相连。


5.根据权利要求3所述的制氢系统，其特征在于，所述反馈支路，包括：第二氢气缓冲罐和第五阀门；
所述第二氢气缓冲罐的进气口通过所述第五阀门接收所述高纯氢气；
所述第二氢气缓冲罐的出气口通过所述第二阀门与所述氢气混合罐的第二进气口相连。


6.根据权利要求2所述的制氢系统，其特征在于，所述混合氢气支路包括：回收支路、反馈支路、第二氢气缓冲罐、第一阀门、第五阀门和提纯支路；
所述第二氢气缓冲罐作为所述氢气混合设备；
所述制氢装置的第二出气口通过所述回收支路和所述第一阀门，输出不合格氢气至所述第二氢气缓冲罐的第一进气口；
所述反馈支路将接收到的高纯氢气通过所述第五阀门输出至所述第二氢气缓冲罐的第二进气口；
所述第二氢气缓冲罐的出气口输出合格氢气，并通过所述混合氢气支路中的提纯支路进行提纯。


7.根据权利要求6所述的制氢系统，其特征在于，所述回收支路，包括：第三阀门、不合格氢气收集罐、第二氢气减压单元、第二阀门和第二单向阀门；
所述不合格氢气收集罐的进气口通过所述第三阀门接收所述不合格氢气；
所述不合格氢气收集罐的第一出气口通过所述第一阀门与所述第二氢气减压单元的进气口相连；
所述第二氢气减压单元的出气口依次通过所述第二阀门和所述第二单向阀门，与所述第二氢气缓冲罐的第一进气口相连。


8.根据权利要求6所述的制氢系统，其特征在于，所述反馈支路，包括：接收高纯氢气的管道。


9.根据权利要求3或6所述的制氢系统，其特征在于，所述氢气混合设备内设置有氢气纯度分析仪；
所述氢气纯度分析仪，与所述第一阀门连锁。


10.根据权利要求4或7所述的制氢系统，其特征在于，所述不合格氢气收集罐内设置有氢气纯度分析仪；
所述不合格氢气收集罐的第二出气口用于通过安全阀将氢气释放至所述制氢系统外部。


11.根据权利要求4或7所述的制氢系统，其特征在于，所述制氢装置内设置有氢气纯度分析仪；
所述制氢装置的氢气纯度分析仪与所述第三阀门连锁；
所述制氢装置的第三出气口用于将氢气释放至所述制氢系统外部。


12.根据权利要求5或8所述的制氢系统，其特征在于，所述反馈支路还包括：第一氢气减压单元和第四阀门；
所述高纯氢气依次通过所述第五阀门、所述第一氢气减压单元以及所述第四阀门，传输...

【专利技术属性】
技术研发人员：于德野，谷雨，张艳，
申请(专利权)人：阳光电源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34