一种碱性电解槽系统及其控制方法、高压蒸汽发生器技术方案

本发明专利技术提供了一种碱性电解槽系统及其控制方法、高压蒸汽发生器，该碱性电解槽系统包括：碱性电解槽电堆、包裹所述碱性电解槽电堆的电磁加热线圈、以及与所述电磁加热线圈连接的变频控制单元；其中，所述变频控制单元用于提供高频交流电压，所述高频交流电压施加在所述电磁加热线圈的两端，以对所述碱性电解槽电堆进行加热。也就是说该碱性电解槽系统在碱性电解槽电堆上包裹电磁加热线圈，并设置变频控制单元，通过高频交流电压快速变化方向导致的磁场内部产生的磁力线切割金属极板时产生无数小涡流，进而使碱性电解槽电堆双极板及内部电解质溶液达到快速均匀加热的效果。电解质溶液达到快速均匀加热的效果。电解质溶液达到快速均匀加热的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种碱性电解槽系统及其控制方法、高压蒸汽发生器


[0001]本专利技术涉及新能源
，更具体地说，涉及一种碱性电解槽系统及其控制方法、高压蒸汽发生器，尤其涉及一种快速均匀加热启动的联产蒸汽的碱性电解槽系统。

技术介绍

[0002]氢气可实现跨季广域的运输和储存，是未来可再生能源大规模融入电力系统场景下的重要储能介质；电解水制氢技术中以碱性电解水制氢技术最为成熟，发展前景广阔。
[0003]碱性电解槽一般工作在80℃以上，冷启动时需要通过给电解槽施加直流电压，运行时各个小室平均电压为1.8～2.2V，而理论水分解电压为1.23V。超出理论水分解电压部分的电压损耗将以热能的形式释放，加热电解槽和电解槽中的电解质，温度将缓慢上升；此过程中由于温度较低，电解电流密度和相应的产气量都较低，而由于溶解氢和溶解氧的存在，产品气纯度也很低，一般直接释放到大气中不予利用；因此这种传统的升温启动方式造成了电力和资源的双重浪费。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，为解决上述问题，本专利技术提供一种碱性电解槽系统及其控制方法、高压蒸汽发生器，技术方案如下：
[0005]一种碱性电解槽系统，所述碱性电解槽系统包括：碱性电解槽电堆、包裹所述碱性电解槽电堆的电磁加热线圈、以及与所述电磁加热线圈连接的变频控制单元；
[0006]其中，所述变频控制单元用于提供高频交流电压，所述高频交流电压施加在所述电磁加热线圈的两端，以对所述碱性电解槽电堆进行加热。
[0007]优选的，在上述碱性电解槽系统中，所述碱性电解槽电堆包括阳极接口和阴极接口；
[0008]所述碱性电解槽系统还包括：整流器；
[0009]所述整流器的一端与所述阳极接口连接，所述整流器的另一端与所述阴极接口连接。
[0010]优选的，在上述碱性电解槽系统中，所述碱性电解槽电堆包括碱液入口和碱液出口；
[0011]所述碱性电解槽系统还包括：位于所述碱液出口处的温度传感器。
[0012]优选的，在上述碱性电解槽系统中，所述温度传感器与所述变频控制单元连接。
[0013]优选的，在上述碱性电解槽系统中，所述碱性电解槽系统还包括：碱液储罐、三通阀和碱液循环泵；
[0014]所述碱液储罐与所述三通阀的第一端连接，所述三通阀的第二端通过所述碱液循环泵与所述碱液入口连接。
[0015]优选的，在上述碱性电解槽系统中，所述碱性电解槽系统还包括：纯水储罐；
[0016]所述纯水储罐与所述三通阀的第三端连接。
[0017]优选的，在上述碱性电解槽系统中，所述碱液出口通过所述温度传感器连接在所述三通阀的第二端与所述碱液循环泵的连接通路上。
[0018]优选的，在上述碱性电解槽系统中，所述碱性电解槽电堆包括氢气出口和氧气出口；
[0019]所述碱性电解槽系统还包括：位于所述氢气出口处的第一气液分离器，以及位于所述氧气出口处的第二气液分离器。
[0020]一种碱性电解槽系统的控制方法，所述控制方法应用于上述任一项所述的碱性电解槽系统，所述控制方法包括：
[0021]控制变频控制单元提供高频交流电压，使所述高频交流电压施加在上述任一项所述的碱性电解槽系统中的电磁加热线圈的两端，以对所述碱性电解槽电堆进行加热。
[0022]一种高压蒸汽发生器，所述高压蒸汽发生器包括上述任一项所述的碱性电解槽系统。
[0023]相较于现有技术，本专利技术实现的有益效果为：
[0024]本专利技术提供的一种碱性电解槽系统包括：碱性电解槽电堆、包裹所述碱性电解槽电堆的电磁加热线圈、以及与所述电磁加热线圈连接的变频控制单元；其中，所述变频控制单元用于提供高频交流电压，所述高频交流电压施加在所述电磁加热线圈的两端，以对所述碱性电解槽电堆进行加热。也就是说该碱性电解槽系统在碱性电解槽电堆上包裹电磁加热线圈，并设置变频控制单元，通过高频交流电压快速变化方向导致的磁场内部产生的磁力线切割金属极板时产生无数小涡流，进而使碱性电解槽电堆双极板及内部电解质溶液达到快速均匀加热的效果。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0026]图1为本专利技术实施例提供的一种碱性电解槽系统的原理结构示意图。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]基于
技术介绍
记载的内容而言，现有技术中的电解槽快速升温系统中，主要集中在改善水热循环回路过程，主要有以下几种实现方式：
[0029]专利号为CN211142192U的技术方案中，电解槽通电启动前加热状态，整流变压器处于空载状态，使用此时的整流变压器的输入电压为电解槽的加热管供电，减小加热管给变压器带来的负荷压力，保证安全的前提下提高了电解槽启机效率，提高了生产产能。
[0030]专利号为CN113637994A的技术方案中，电解槽未启动时先对设备的电解液进行加
热，电解液经过循环泵工作，使得处于冷态的电解液在热交换器和加热器内的循环加热水进行热交换，达到快速热启动的目的。
[0031]专利号为CN110670087B的技术方案中，将系统内部的阀门全部打开，将水箱中装满电解液体，打开补水泵，当液位计示数到达指定位置时，补水泵自动停止；打开电解液体循环泵，让电解液体充满电解系统内部，打开加热电源并将制氢电解槽通电，当检测的温度快达到指定温度时，加热电源自动关闭，制氢系统依靠电解产生的温度继续上升，电解液冷却器开始工作，较短时间后，设备稳定工作。
[0032]但是，在本专利技术的专利技术创造过程中专利技术人发现，使用电加热的方式加热电解液，再通过电解液与设备的热交换实现升温，其升温效率较低，且耗时长；循环加热水流经金属结构的电解槽设备时，其温度随流动热交换过程不断降低，无法达到均匀加热的目的，导致设备热应力增大。
[0033]基于此，本专利技术实施例提供了一种碱性电解槽系统，在碱性电解槽电堆上包裹电磁加热线圈，并设置变频控制单元，通过高频交流电压快速变化方向导致的磁场内部产生的磁力线切割金属极板时产生无数小涡流，进而使电解槽电堆双极板及内部电解质溶液达到快速均匀加热的效果。
[0034]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0035]参考图1，图1为本专利技术实施例提供的一种碱性电解槽系统的原理结构示意图。
[0036]如图1所示，所述碱性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碱性电解槽系统，其特征在于，所述碱性电解槽系统包括：碱性电解槽电堆、包裹所述碱性电解槽电堆的电磁加热线圈、以及与所述电磁加热线圈连接的变频控制单元；其中，所述变频控制单元用于提供高频交流电压，所述高频交流电压施加在所述电磁加热线圈的两端，以对所述碱性电解槽电堆进行加热。2.根据权利要求1所述的碱性电解槽系统，其特征在于，所述碱性电解槽电堆包括阳极接口和阴极接口；所述碱性电解槽系统还包括：整流器；所述整流器的一端与所述阳极接口连接，所述整流器的另一端与所述阴极接口连接。3.根据权利要求1或2所述的碱性电解槽系统，其特征在于，所述碱性电解槽电堆包括碱液入口和碱液出口；所述碱性电解槽系统还包括：位于所述碱液出口处的温度传感器。4.根据权利要求3所述的碱性电解槽系统，其特征在于，所述温度传感器与所述变频控制单元连接。5.根据权利要求3所述的碱性电解槽系统，其特征在于，所述碱性电解槽系统还包括：碱液储罐、三通阀和碱液循环泵；所述碱液储罐与所述三通阀的第一端连接，所述三通阀的第二端通过所述碱液循环泵与所述碱液入口连接。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：史翊翔，刘梦华，龚娅，张蔚喆，李爽，蔡宁生，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：