一种电解水制氢电解槽温控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电解水制氢电解槽温控系统，其包括储热单元，所述储热单元内设置有热媒，所述热媒通过储热管路回收电解槽的余热或将所述电解槽的电解液加热到设定温度；制冷单元，所述制冷单元内设置有冷媒，所述冷媒通过冷却管路将所述电解槽的电解液冷却到适宜温度；废热利用单元，所述废热利用单元外接热源，所述废热利用单元使用加热管路，通过换热器将换热介质加热到设定温度后输送给储热单元存储；换热单元，用于将碱液温度降低或升高。本发明专利技术的电解水制氢电解槽温控系统利用周围工厂废热、电解槽余热和外加冷源，可以实现电解槽温度保持在恒定范围内，减少可再生能源发电制氢过程的能耗，提高电解槽运行的适应性和稳定性。稳定性。稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种电解水制氢电解槽温控系统


[0001]本专利技术涉及电解水制氢
，特别是涉及一种电解水制氢电解槽温控系统。

技术介绍

[0002]传统电解水制氢能源消耗很大，而通过可再生能源发电制氢，不仅能够实现“零碳排放”，获得真正洁净的“绿氢”，还能将间歇、不稳定的可再生能源转化储存为化学能，促进新能源电力消纳，由此可带来难以估量的生态效益和经济效益。
[0003]传统电解水制氢需在稳定功率下运行，电解槽中电解液的温度一般保持在70
‑
80℃。而可再生能源发电功率波动性大，间歇性突出，利用可再生能源电解水制氢时不易让电解液保持在70
‑
80℃。如果能够利用周围能源系统或电解槽本身余热使电解槽保持恒温，那么就可减少可再生能源发电制氢过程的能耗，提高电解槽运行的适应性和稳定性。
[0004]如中国专利文献CN216141634U涉及一种适用于碱性电解水制氢的电解液温度控制系统，该系统提出了热源、冷源的设置但并未给出具体换热设计，且不具有储热设备，难以应对热源和电解负荷不匹配的情况，实际应用中较难实现理想效果。
[0005]中国专利文献CN216107235U一种大型碱性电解水制氢装置余热回收工艺系统提出的余热回收方法中没有提出储热功能，无法长期保存余热，如电解槽都处于低负载情况下，那么方法难以发挥作用。
[0006]中国专利文献CN213013112U一种大型碱性电解水制氢装置的综合热管理系统虽然试图实现电解槽余热回收，但是流程结构复杂，换热器数量较多，由于没有外加热源，不适用于可再生能源发电制氢，无法保持长期低负载情况下电解槽温度。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题是克服现有采用可再生能源发电电解水制氢过程中，电解液温度控制存在的上述不足，进而提供一种结构简单、成本低，且能实现电解槽余热回收和周围工厂废热回收利用的电解水制氢电解槽温控系统。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]一种电解水制氢电解槽温控系统，其包括：
[0010]储热单元，所述储热单元内设置有热媒，所述热媒一般为常温水或高温水，通过储热管路回收电解槽的余热或将所述电解槽的电解液加热到设定温度；
[0011]制冷单元，所述制冷单元内设置有冷媒，所述冷媒一般为冷水机冷却水，通过冷却管路将所述电解槽的电解液冷却到适宜温度；
[0012]废热利用单元，所述废热利用单元外接热源，所述废热利用单元使用加热管路，通过换热器将换热介质加热到设定温度后输送给储热单元存储；
[0013]换热单元，所述换热单元包括第一换热器和第二换热器，所述第一换热器和所述第二换热器分别设置在所述电解槽出液端的第一气液分离器、第二气液分离器内，所述第一换热器和所述第二换热器的换热介质出、入口与所述储热单元、所述制冷单元的换热介
质出、入口分别管道连接形成适于控制通断的热介质循环通道。
[0014]优选的，所述储热单元包含第一储热出口、第二储热出口及储热进口，所述储热进口、所述第一储热出口分别通过管路与所述换热单元的换热介质出口、换热介质进口连接；所述储热进口、所述第二储热出口分别通过管路与所述废热利用单元的换热介质出口、换热介质进口连接。
[0015]优选的，所述储热单元为常压式储热塔。
[0016]优选的，所述制冷单元为常温水冷式冷水机。
[0017]优选的，所述废热利用单元包括第三换热器。
[0018]优选的，所述电解槽的碱液通过第一循环泵与所述第一气液分离器、所述第二气液分离器形成碱液循环；所述储热单元、所述制冷单元的换热介质通过第二循环泵形成换热介质循环；所述储热单元的换热介质与所述废热利用单元通过第三循环泵形成换热介质循环。
[0019]优选的，所述第二循环泵、所述第三循环泵的出口处分别设置用于调节泵出液体流量的第一调节阀和第二调节阀。
[0020]优选的，所述制冷单元的制冷出口、制冷进口处分别设置有第一截止阀、第二截止阀；所述储热单元的所述第一储热出口、所述第二储热出口、所述储热进口处分别设置有第三截止阀、第四截止阀第五截止阀；所述第三换热器的换热介质入口管路上设置有第六截止阀。
[0021]优选的，所述储热单元的所述第一储热出口与所述第三截止阀、所述第二循环泵、所述第一调节阀的进口通过管道顺次连接，所述第一调节阀的出口与所述第一换热器、所述第二换热器的换热介质进口连接；所述第一截止阀的进口与所述制冷单元的制冷出口连接，所述第一截止阀的出口连接至所述第二循环泵的进口；所述第一换热器和所述第二换热器的换热介质出口通过管路与所述第六截止阀的进口连接，所述第六截止阀的出口通过第一分支管路连接至所述第三换热器的换热介质入口，所述第三换热器的换热介质出口经所述第五截止阀连通至所述储热单元的所述储热进口；所述制冷单元的所述制冷进口通过所述第二截止阀连接至所述第一换热器所述第二换热器的换热介质出口；所述储热单元的所述第二储热出口通过管路顺次连接所述第四截止阀、所述第三循环泵、所述第二调节阀的进口，所述第二调节阀的出口连接至所述第三换热器的换热介质进口；所述第一气液分离器和所述第二气液分离器的碱液出口均连接至第一循环泵的进口，所述第一循环泵的出口连接至所述电解槽的碱液进口，所述电解槽的第一碱液出口连接至所述第一气液分离器的碱液进口，所述电解槽的第二碱液出口连接至所述第二气液分离器的碱液进口。
[0022]优选的，所述电解槽的碱液进口、碱液出口及所述储热单元内均设置有温度传感器。
[0023]本专利技术的有益效果：
[0024]本专利技术的电解水制氢电解槽温控系统利用周围工厂废热、电解槽余热和外加冷源，能够及时调整供热或供冷量，可以实现电解槽温度保持在恒定范围内，减少可再生能源发电制氢过程的能耗，缩短电解液预热时间，提高电解槽运行的适应性和稳定性，通过控制各个阀门的开关，则可以控制回路以应对各种不同的工况。
[0025]本专利技术的电解水制氢电解槽温控系统，通过配备储热单元实现外部供热与电解槽
热负荷之间的解耦，能够基于同一流程实现余热回收与外部供热两种工况间平滑切换控制。本温控系统具有储热单元以及制冷单元，能够在可再生能源发电功率出现波动时，及时调整供热或供冷量，且结构简单，便于集成。
附图说明
[0026]为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中：
[0027]图1是本专利技术的电解水制氢电解槽温控系统的原理示意图；
[0028]图2是储热单元与电解槽、换热单元的管路连接示意图；
[0029]图3是制冷单元与电解槽、换热单元的管路连接示意图；
[0030]图4是储热单元与废热利用单元的管路连接示意图。
[0031]图中附图标记表示为：
[0032]1‑
储热单元；11
‑
第一储热出口；12
‑
第二储热出口；13<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解水制氢电解槽温控系统，其特征在于包括：储热单元，所述储热单元内设置有热媒，通过储热管路回收电解槽的余热或将所述电解槽的电解液加热到设定温度；制冷单元，所述制冷单元内设置有冷媒，通过冷却管路将所述电解槽的电解液冷却到适宜温度；废热利用单元，所述废热利用单元外接热源，所述废热利用单元使用加热管路，通过换热器将换热介质加热到设定温度后输送给储热单元存储；换热单元，所述换热单元包括第一换热器和第二换热器，所述第一换热器和所述第二换热器分别设置在所述电解槽出液端的第一气液分离器、第二气液分离器内，所述第一换热器和所述第二换热器的换热介质出、入口与所述储热单元、所述制冷单元的换热介质出、入口分别管道连接形成适于控制通断的热介质循环通道。2.根据权利要求1所述的电解水制氢电解槽温控系统，其特征在于：所述储热单元包含第一储热出口、第二储热出口及储热进口，所述储热进口、所述第一储热出口分别通过管路与所述换热单元的换热介质出口、换热介质进口连接；所述储热进口、所述第二储热出口分别通过管路与所述废热利用单元的换热介质出口、换热介质进口连接。3.根据权利要求2所述的电解水制氢电解槽温控系统，其特征在于：所述储热单元为常压式储热塔。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的电解水制氢电解槽温控系统，其特征在于：所述制冷单元为常温水冷式冷水机。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的电解水制氢电解槽温控系统，其特征在于：所述废热利用单元包括第三换热器。6.根据权利要求5所述的电解水制氢电解槽温控系统，其特征在于：所述电解槽的碱液通过第一循环泵与所述第一气液分离器、所述第二气液分离器形成碱液循环；所述储热单元、所述制冷单元的换热介质通过第二循环泵形成换热介质循环；所述储热单元的换热介质与所述废热利用单元通过第三循环泵形成换热介质循环。7.根据权利要求6所述的电解水制氢电...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕雪峰，陈佳磊，林今，陈俊尧，戚若玫，耿风翔，吕玮，孔晓辉，
申请(专利权)人：清华四川能源互联网研究院，
类型：发明
国别省市：