一种电解海水制氢系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种电解海水制氢系统，包括：电解槽；与电解槽的海水入口和海水出口相连的海水贮罐装置；与电解槽的废液出口相连的废液贮罐装置；以及与电解槽的酸液入口相连的酸液贮罐装置；所述电解槽包括电解制氢单元，所述电解制氢单元包括阴极、阳极和隔膜；所述酸液贮罐装置的出口与电解槽的酸液入口之间并联设置第一酸液泵和第二酸液泵，所述第一酸液泵与电解槽的阴极相连，所述第二酸液泵与电解槽的阳极相连。所述电解海水制氢系统利用脉冲冲力和高浓度酸液的腐蚀作用对阴极和阳极交替进行洗涤，可以避免电解槽活性位点上形成结垢层，保持高电解制氢活性。保持高电解制氢活性。保持高电解制氢活性。

【技术实现步骤摘要】
一种电解海水制氢系统


[0001]本技术属于氢能及海水资源利用领域，具体涉及一种电解海水制氢系统。

技术介绍

[0002]电解水制氢是目前可实现大规模绿氢制备的技术方法，对推进氢能社会建设、实现双碳目标具有至关重要的作用。目前主流的电解水制氢技术包括碱性电解水(AE)制氢、质子交换膜(PEM)制氢和高温固体氧化物电解(SOEC)制氢，均对原料水的水质有较高要求，即使在水资源丰富的地区，原水也往往需经过纯化方可得到应用，电解水制氢过程繁琐，成本高，限制了电解水制氢技术的发展。
[0003]海水在地球上的储量丰富，且海上风能、太阳能和波浪能等资源丰富。现有技术中，对利用海上可再生能源发电耦合海水电解制氢展开了尝试。海水的含盐量高，在现有的海上制氢项目中大多需经过反渗透等过程对海水进行预处理，处理难度大，成本高，出水水质不稳定，影响电解制氢设备的寿命及性能。
[0004]采用海水直接制氢时，海水中高含量的氯离子对目前电解制氢的金属电极催化材料产生严重的腐蚀，造成材料和系统的性能及寿命降低。同时，海水中钙镁离子在电解过程中与产生的氢氧根离子结合形成沉淀，堵塞活性位点，导致催化剂失效。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本技术的目的在于提供一种电解海水制氢系统，有利于避免电解槽活性位点上形成结垢层，保持较高的电解制氢活性。
[0006]为实现上述目的，本技术的技术方案为一种电解海水制氢系统，包括：电解槽；与电解槽的海水入口和海水出口相连的海水贮罐装置；与电解槽的废液出口相连的废液贮罐装置；以及与电解槽的酸液入口相连的酸液贮罐装置；所述电解槽包括电解制氢单元，所述电解制氢单元包括阴极、阳极和隔膜；所述酸液贮罐装置的出口与电解槽的酸液入口之间并联设置第一酸液泵和第二酸液泵，所述第一酸液泵与电解槽的阴极相连，所述第二酸液泵与电解槽的阳极相连。
[0007]本技术所述电解槽包括电解制氢单元，所述电解制氢单元包括阴极、阳极和隔膜，所述阴极和阳极相互独立地包括电极基体，或者，所述阴极和阳极相互独立地包括电极基体和复合在电极基体表面的催化层。所述电极基体厚度为100～500μm，选自铁、镍、钴和钼中的一种或多种。所述催化层厚度为50～500nm，为层状双金属氢氧化物。
[0008]本技术所述电解海水制氢系统中，所述海水贮罐装置的出口与电解槽的海水入口之间设置海水泵，所述废液贮罐装置的入口与电解槽的废液出口之间设置废液泵。
[0009]本技术提供的电解海水制氢系统，包括：电解槽；与电解槽的海水入口和海水出口相连的海水贮罐装置；与电解槽的废液出口相连的废液贮罐装置；以及与电解槽的酸液入口相连的酸液贮罐装置；所述电解槽包括电解制氢单元，所述电解制氢单元包括阴极、阳极和隔膜；所述酸液贮罐装置的出口与电解槽的酸液入口之间并联设置第一酸液泵和第
二酸液泵，所述第一酸液泵与电解槽的阴极相连，所述第二酸液泵与电解槽的阳极相连。电解海水制氢系统在电极表面产生的结垢尚未形成牢固结合时利用脉冲冲力和高浓度酸液的腐蚀作用对阴极和阳极交替进行洗涤，电极表面形成的钙镁颗粒得到冲刷，可以避免电解槽活性位点形成牢固结垢层，避免产生物理阻塞损失，保持高电解制氢活性。同时，电极基体表面催化层的纳米层状双金属氢氧化物具有较大的比表面积和孔隙率，金属之间具有协同作用，改善了催化层的活性表现，具有较高的氯离子耐受性。
附图说明
[0010]为了更清楚地说明本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。
[0011]图1为电解海水制氢系统结构示意图；
[0012]图2为电解海水制氢系统的电极结构示意图。
具体实施方式
[0013]下面将结合本技术实施例中的附图，对本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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
[0014]本技术提供的电解海水制氢系统，包括：电解槽；与电解槽的海水入口和海水出口相连的海水贮罐装置；与电解槽的废液出口相连的废液贮罐装置；以及与电解槽的酸液入口相连的酸液贮罐装置；所述电解槽包括电解制氢单元，所述电解制氢单元包括阴极、阳极和隔膜；所述酸液贮罐装置的出口与电解槽的酸液入口之间并联设置第一酸液泵和第二酸液泵，所述第一酸液泵与电解槽的阴极相连，所述第二酸液泵与电解槽的阳极相连。
[0015]本技术所述电解槽包括电解制氢单元，所述电解制氢单元包括阴极、阳极和隔膜，构成阴极室和阳极室，所述阴极和阳极相互独立地包括电极基体，或者，所述阴极和阳极相互独立地包括电极基体和复合在电极基体表面的催化层。所述电极基体厚度为100～500μm，优选为300～500μm，电极基体相互独立地为多孔或致密的导电金属，选自铁、镍、钴和钼中的一种或多种，可以为市购得到，例如泡沫镍。所述催化层厚度为50～500nm，优选为50～200nm，催化层为层状双金属氢氧化物，可以通过市购得到，例如镍铁层状双金属氢氧化物。
[0016]本技术所述海水贮罐装置的出口与电解槽的海水入口相连，海水贮罐装置的出口与电解槽的海水入口之间设置海水泵。
[0017]本技术所述述废液贮罐装置的入口与电解槽的废液出口相连，废液贮罐装置的入口与电解槽的废液出口之间设置废液泵。
[0018]本技术所述酸液贮罐装置的出口与电解槽的酸液入口相连，所述酸液贮罐装置的出口与电解槽的酸液入口之间并联设置第一酸液泵和第二酸液泵，所述第一酸液泵与电解槽的阴极相连，所述第二酸液泵与电解槽的阳极相连。
[0019]本技术所述电解海水制氢系统的结构参见图1，图1为电解海水制氢系统结构示意图，所述电解制氢系统包括：电解槽1、酸液贮罐装置2、海水贮罐装置3、废液贮罐装置4、第一酸液泵5.1、第二酸液泵5.2、海水泵6和废液泵7。所述电解槽1的阴极室和阳极室分别有海水入口、海水出口、酸液入口和废液出口。所述阴极室和阳极室的海水入口、废液出口可以分别汇总到相同的海水入口管、排污管，所述阴极室和阳极室的海水出口、酸液入口可以分别汇总到不同的阴极和阳极海水出口管、酸液入口管。所述酸液贮罐装置2的酸液出口分别连接第一酸液泵5.1和第二酸液泵5.2的入口，所述第一酸液泵5.1的出口连接所述电解槽1阴极室的酸液入口，所述第二酸液泵5.2的出口连接所述电解槽1阳极室的酸液入口。所述海水贮罐装置3的海水出口连接海水泵6的入口，所述海水泵6的出口连接所述电解槽1阴极室和阳极室的海水入口。所述电解槽1阴极室的海水出口管中的海水经气液分离后回到海水贮罐装置3。所述电解槽1阳极室的海水出口管中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解海水制氢系统，其特征在于，包括：电解槽；与电解槽的海水入口和海水出口相连的海水贮罐装置；与电解槽的废液出口相连的废液贮罐装置；以及与电解槽的酸液入口相连的酸液贮罐装置；所述电解槽包括电解制氢单元，所述电解制氢单元包括阴极、阳极和隔膜；所述酸液贮罐装置的出口与电解槽的酸液入口之间并联设置第一酸液泵和第二酸液泵，所述第一酸液泵与电解槽的阴极相连，所述第二酸液泵与电解槽的阳极相连。2.根据权利要求1所述电解海水制氢系统，其特征在于，所述海水贮罐装置的出口与电解槽的海水入口之间设置海水泵。3.根据权利要求1所述电解海水制氢系统，其特征在于，所述废液贮罐装置的入...

【专利技术属性】
技术研发人员：张畅，王金意，郭海礁，徐显明，刘丽萍，王凡，王韬，潘龙，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：