多槽并联的电解水系统、故障电解槽切除方法及投用方法技术方案

本发明专利技术涉及一种多槽并联的电解水系统、故障电解槽切除方法及投用方法，属于电解水制氢领域，设置多个电源系统和多个电解槽系统，一个电源系统与一个电解槽系统的电源端对应连接，每个电解槽系统都可以电解水制氢，实现电解槽的多槽并联，便于电解水制氢规模供应。便于电解水制氢规模供应。便于电解水制氢规模供应。

【技术实现步骤摘要】
多槽并联的电解水系统、故障电解槽切除方法及投用方法


[0001]本专利技术涉及电解水制氢领域，特别是涉及一种多槽并联的电解水系统、故障电解槽切除方法及投用方法。

技术介绍

[0002]电解水制氢工艺，按照电解质不同，分为碱性电解水(Alkaline electrolytic water，AWE)、质子交换膜电解水(proton exchange membrane，PEM)和固体氧化物电解水(solid oxide electrolysis cell，SOEC)三种技术，目前碱性电解水和质子交换膜电解水已经商业化，固体氧化物电解水处于实验室阶段。
[0003]传统的电解水系统，电源、电解槽、气液分离和纯化系统，都是一一对应的，系统结构如图1所示，如果客户需氢量增加，只能提升单槽的产气量。随着双碳目标的提出，对绿氢的需求将逐渐提高，这种一对一的系统，单套产气量已不能满足多数客户需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种多槽并联的电解水系统、故障电解槽切除方法及投用方法，实现电解槽的多槽并联，便于电解水制氢规模供应。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种多槽并联的电解水系统，所述电解水系统包括：纯水系统、后处理系统、循环系统、多个电源系统和多个电解槽系统；
[0007]电源系统和电解槽系统的数量相同，多个电源系统分别一一对应地与多个电解槽系统的电源端连接；
[0008]后处理系统的氢气进气端与每个电解槽系统的氢气排放端连接，后处理系统的出液端与循环系统的进液端连接；所述后处理系统用于对氢气、氧气与碱液的气液混合物进行气液分离，并进一步从分离得到的气体中分离出氢气；
[0009]后处理系统的进液端与纯水系统连接，所述后处理系统还用于从纯水系统获取原料水，并将原料水和所述分离后的碱液一起输送至循环系统；
[0010]循环系统的输出端与每个电解槽系统的进液端连接，所述循环系统用于将原料水和所述分离后的碱液一起输送至电解槽系统；
[0011]每个所述电解槽系统利用电源系统提供的直流电、原料水和所述分离后的碱液进行电解制氢。
[0012]可选的，所述电解槽系统包括：电解槽、第一阀、第二阀、第三阀、氢放空阀、氧放空阀、氮气置换阀、流量计和排污阀；
[0013]电解槽的电源端与电源系统连接，电解槽的氢气排放端与后处理系统的氢气进气端连接，电解槽的氧气排放端与后处理系统的氧气进气端连接，电解槽的进液端与循环系统的输出端连接；
[0014]第一阀、氢放空阀和氮气置换阀均设置在电解槽的氢气排放端与后处理系统的氢
气进气端连接的管线上，第二阀和氧放空阀均设置在电解槽的氧气排放端与后处理系统的氧气进气端连接的管线上，第三阀、流量计和排污阀均设置在电解槽的进液端与循环系统的输出端连接的管线上。
[0015]可选的，所述电源系统包括：变压器、整流器和开关；
[0016]变压器的原边线圈与电网或微网连接，变压器的副边线圈与整流电路的输入端连接；
[0017]开关的一端与整流器的输出端连接，开关的另一端与电解槽的电源端连接。
[0018]可选的，所述电解水系统还包括：变频电机和控制装置；
[0019]控制装置分别与变频电机的控制端、开关的控制端、第一阀的控制端、第二阀的控制端、第三阀的控制端、氢放空阀的控制端、氧放空阀的控制端、氮气置换阀的控制端和排污阀的控制端连接，变频电机的输出端与循环系统的控制端连接；所述控制装置用于通过变频电机调节循环系统的循环量、控制开关的通断以及调节第一阀、第二阀、第三阀、氢放空阀、氧放空阀、氮气置换阀和排污阀的开度。
[0020]可选的，所述后处理系统包括：氢气气液分离系统和氢气纯化系统；
[0021]氢气气液分离系统的氢气进气端与每个电解槽系统的氢气排放端连接，氢气气液分离系统的进液端与纯水系统连接，氢气气液分离系统的出气端与氢气纯化系统连接，氢气气液分离系统的出液端与循环系统的进液端连接；
[0022]所述氢气气液分离系统用于对氢气、氧气与碱液的气液混合物进行气液分离，并将分离出的气体输送至氢气纯化系统，同时从纯水系统获取原料水，将原料水和分离后的碱液一起输送至循环系统；
[0023]所述氢气纯化系统用于从分离出的气体中进一步分离出氢气。
[0024]可选的，所述后处理系统还包括：氧气气液分离系统；
[0025]氧气气液分离系统的氧气进气端与每个电解槽系统的氧气排放端连接，氧气气液分离系统的进液端与纯水系统连接，氧气气液分离系统的出气端用于放空或收集氧气，氧气气液分离系统的出液端与循环系统的进液端连接；
[0026]所述氧气气液分离系统用于对氧气与碱液的气液混合物进行气液分离，将分离出的氧气通过出气端进行放空或收集，并将分离出的碱液输送至循环系统。
[0027]一种故障电解槽切除方法，所述切除方法应用于前述的电解水系统，所述切除方法包括：
[0028]断开与故障电解槽连接的开关；
[0029]经过第一预设时间后，依次关闭与故障电解槽连接的第三阀、第二阀和第一阀；
[0030]降低循环系统的循环量；
[0031]打开与故障电解槽连接的氢放空阀和氧放空阀，放空故障电解槽内残余的氢气和氧气；
[0032]打开与故障电解槽连接的排污阀，排空故障电解槽内残余碱液；
[0033]打开与故障电解槽连接的氮气置换阀，在第二预设时间内持续吹扫故障电解槽内残余氢气；
[0034]依次关闭所述氮气置换阀、所述氧放空阀、所述氢放空阀和所述排污阀；
[0035]将故障电解槽下线维修。
[0036]可选的，所述第一预设时间的取值范围为5
‑
10分钟；所述第二预设时间的取值范围为10
‑
15分钟。
[0037]一种电解槽投用方法，所述投用方法应用于前述的电解水系统，所述投用方法包括：
[0038]打开与投用电解槽连接的氢放空阀；
[0039]打开与投用电解槽连接的氮气置换阀，在第三预设时间内吹扫投用电解槽，置换投用电解槽阴极侧空气；
[0040]关闭所述氮气置换阀和所述氢放空阀；
[0041]同时打开与投用电解槽连接的第一阀和第二阀，并将第一阀和第二阀开度均控制在第一开度；
[0042]经过第四预设时间后，将第一阀和第二阀的开度均调至第二开度；
[0043]再次经过第四预设时间后，将第一阀和第二阀的开度均调至第三开度；第三开度大于第二开度，第二开度大于第一开度；
[0044]打开与投用电解槽连接的第三阀，并将第三阀的开度控制在第四开度范围；
[0045]逐渐调节第三阀的开度至预设开度；
[0046]提升循环系统的循环量；
[0047]闭合与投用电解槽连接的开关，使投用电解槽接通电源系统；
[0048]通过调节电源系统，使得投用电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多槽并联的电解水系统，其特征在于，所述电解水系统包括：纯水系统、后处理系统、循环系统、多个电源系统和多个电解槽系统；电源系统和电解槽系统的数量相同，多个电源系统分别一一对应地与多个电解槽系统的电源端连接；后处理系统的氢气进气端与每个电解槽系统的氢气排放端连接，后处理系统的出液端与循环系统的进液端连接；所述后处理系统用于对氢气、氧气与碱液的气液混合物进行气液分离，并进一步从分离得到的气体中分离出氢气；后处理系统的进液端与纯水系统连接，所述后处理系统还用于从纯水系统获取原料水，并将原料水和所述分离后的碱液一起输送至循环系统；循环系统的输出端与每个电解槽系统的进液端连接，所述循环系统用于将原料水和所述分离后的碱液一起输送至电解槽系统；每个所述电解槽系统利用电源系统提供的直流电、原料水和所述分离后的碱液进行电解制氢。2.根据权利要求1所述的电解水系统，其特征在于，所述电解槽系统包括：电解槽、第一阀、第二阀、第三阀、氢放空阀、氧放空阀、氮气置换阀、流量计和排污阀；电解槽的电源端与电源系统连接，电解槽的氢气排放端与后处理系统的氢气进气端连接，电解槽的氧气排放端与后处理系统的氧气进气端连接，电解槽的进液端与循环系统的输出端连接；第一阀、氢放空阀和氮气置换阀均设置在电解槽的氢气排放端与后处理系统的氢气进气端连接的管线上，第二阀和氧放空阀均设置在电解槽的氧气排放端与后处理系统的氧气进气端连接的管线上，第三阀、流量计和排污阀均设置在电解槽的进液端与循环系统的输出端连接的管线上。3.根据权利要求2所述的电解水系统，其特征在于，所述电源系统包括：变压器、整流器和开关；变压器的原边线圈与电网或微网连接，变压器的副边线圈与整流电路的输入端连接；开关的一端与整流器的输出端连接，开关的另一端与电解槽的电源端连接。4.根据权利要求3所述的电解水系统，其特征在于，所述电解水系统还包括：变频电机和控制装置；控制装置分别与变频电机的控制端、开关的控制端、第一阀的控制端、第二阀的控制端、第三阀的控制端、氢放空阀的控制端、氧放空阀的控制端、氮气置换阀的控制端和排污阀的控制端连接，变频电机的输出端与循环系统的控制端连接；所述控制装置用于通过变频电机调节循环系统的循环量、控制开关的通断以及调节第一阀、第二阀、第三阀、氢放空阀、氧放空阀、氮气置换阀和排污阀的开度。5.根据权利要求1所述的电解水系统，其特征在于，所述后处理系统包括：氢气气液分离系统和氢气纯化系统；氢气气液分离系统的氢气进气端与每个电解槽系统的氢气排放端连接，氢气气液分离系统的进液端与纯水系统连接，氢气气液分离系统的出气端与氢气纯化系统连接，氢气气液分离系统的出液端与循环系统的进液端连接；所述氢气气液分离系统用于对氢气、氧气与碱液的气液混合物进行气液分离，并将分
离出的气体输送...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱维，谢佳平，李建伟，袁睿，董鲁峰，张祖豪，
申请(专利权)人：海卓动力北京能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：