【技术实现步骤摘要】
一种电解制氢系统和电解制氢方法
[0001]本专利技术涉及氢气制备
，具体涉及一种电解制氢系统和电解制氢方法。
技术介绍
[0002]氢气是一种同时具备物质属性和能量属性的能源载体，并在工业生产、电的能量载体、电合成燃料、供热以及交通领域发挥着重要的作用，涉及能源的各个领域，在全球脱碳中具有较高的潜在市场价值。可再生能源如风电具有间歇性、周期性和地域性，存在跨季节大规模储能的挑战。利用可再生能源电解水制氢是一种理想的大规模、长周期的储能方式，同时氢气还是交通、工业、电力、建筑等领域中重要的燃料和化学原料。
[0003]在成熟的电解水制氢技术中，碱性电解水制氢技术相对比较成熟，工艺比较简单，成本比较低廉，但瓶颈在工作电流密度比较低(低于0.5A/cm2)，电解槽效率(60
‑
75％)还有待于提高，从低功率启动时起算，电解槽的负荷操作范围仅为15％
‑
100％，低功率时操作负荷很低，大规模状态下多设备协调控制策略复杂、体积大，常温到额定功率所对应的温度所需的时间较长，以额定功率时电解槽出口对应的温度为95℃为例，产氢量500Nm3/h的碱液设备的常温启动到95℃需要的时间接近3
‑
4个小时，这一过程中无法达到额定功率的氢气产量，同时电能的消耗与额定功率作业时消耗量相同。这就造成了大量电能的浪费，同时氢气产量达到需求产量所需的时间增加，更进一步增加了电能的消耗。另外，当温度未达额定功率对应的温度时，氢气需要放空，因此这一部分放空的氢气也造成了浪费。>[0004]因此，需要一种方案，缩短冷启动时低功率时段的时间，以降低低功率时段的电能消耗，减少氢气的浪费。
技术实现思路
[0005]针对上述问题，本专利技术提供一种电解制氢系统和电解制氢方法，以解决电解制氢冷启动时低功率时段的电能浪费问题。
[0006]本专利技术提供一种电解制氢系统，包括：电解槽、第一气液分离器和第二气液分离器；所述电解槽的阴极一侧和所述第一气液分离器通过第一气液输出管路连通；所述电解槽的阳极一侧和所述第二气液分离器通过第二气液输出管路连通；所述电解制氢系统还包括第一碱液输入管路，所述第一碱液输入管路分别连通所述第一气液分离器、所述第二气液分离器和所述电解槽；所述电解制氢系统还包括：第三气液分离器和第四气液分离器；所述电解槽的阴极一侧和所述第三气液分离器通过第三气液输出管路连通；所述电解槽的阳极一侧和所述第四气液分离器通过第四气液输出管路连通；所述电解制氢系统还包括第二碱液输入管路，所述第二碱液输入管路分别连通所述第三气液分离器、所述第四气液分离器和所述第一碱液输入管路；所述第一气液分离器的容量与所述第三气液分离器的容量之比大于3:1；所述第二气液分离器的容量与所述第四气液分离器的容量之比大于3:1。
[0007]可选的，所述电解槽具有阴极侧出口，所述阴极侧出口靠近所述电解槽的阴极，所述阴极侧出口适于碱液和阴极侧产生的气体流出所述电解槽；所述电解槽的阴极侧出口通
过第一气液输出管路连通所述第一气液分离器的混合入口；所述电解槽具有阳极侧出口，所述阳极侧出口靠近所述电解槽的阳极，所述阳极侧出口适于碱液和阳极侧产生的气体流出所述电解槽；所述电解槽的阳极侧出口通过所述第二气液输出管路连通所述第二气液分离器的混合入口；所述电解槽还包括碱液入口，所述第一碱液输入管路连通所述碱液入口和所述第一气液分离器的碱液出口，同时连通所述碱液入口和所述第二气液分离器的碱液出口。
[0008]可选的，所述第三气液分离器的混合入口通过所述第三气液输出管路连通所述第一气液输出管路；所述第四气液分离器的混合入口通过所述第四气液输出管路连通所述第二气液输出管路；所述第一碱液输入管路设置有第二碱液输入管路入口，所述第二碱液输入管路连通所述第三气液分离器的碱液出口和所述第二碱液输入管路入口，同时连通所述第四气液分离器的碱液出口和所述第二碱液输入管路入口。
[0009]可选的，电解制氢系统还包括：第一洗气装置和第二洗气装置；所述第一洗气装置的气体入口通过第一洗气管路连通所述第一气液分离器的气体出口；所述第一洗气装置的碱液出口通过第一返液管路连通所述第一气液分离器的碱液入口；所述第二洗气装置的气体入口通过第二洗气管路连通所述第二气液分离器的气体出口；所述第二洗气装置的碱液出口通过第二返液管路连通所述第二气液分离器的碱液入口。
[0010]可选的，所述第一洗气装置的气体入口通过第三洗气管路连通所述第三气液分离器的气体出口；所述第一洗气装置的碱液出口通过第三返液管路连通所述第三气液分离器的碱液入口；所述第二洗气装置的气体入口通过第四洗气管路连通所述第四气液分离器的气体出口；所述第二洗气装置的碱液出口通过第四返液管路连通所述第四气液分离器的碱液入口。
[0011]可选的，所述第一气液输出管路靠近所述第一气液分离器一侧设置有第一调节阀；所述第二气液输出管路靠近所述第二气液分离器一侧设置有第二调节阀；所述第三气液输出管路设置有第三调节阀；所述第四气液输出管路设置有第四调节阀；所述第三返液管路设置有第五调节阀；所述第四返液管路设置有第六调节阀；所述第二碱液输入管路靠近所述第二碱液输入管路入口处设置有第七调节阀。
[0012]可选的，所述第一碱液输入管路靠近所述电解槽的碱液入口侧设置有变频碱液泵。
[0013]可选的，所述变频碱液泵和所述碱液入口之间设置有碱液冷却器。
[0014]可选的，电解制氢系统还包括：第一气体冷却器和第二气体冷却器；所述第一气体冷却器连通所述第一洗气装置的气体出口；所述第二气体冷却器连通所述第二洗气装置的气体出口。
[0015]可选的，电解制氢系统还包括：水箱；所述水箱连通所述第一洗气装置，为所述第一洗气装置补水；所述水箱连通所述第一洗气装置的管路上设置有补水泵。
[0016]本专利技术还提供一种电解制氢方法，使用本专利技术提供的电解制氢系统；所述电解制氢系统具有两种工作模式，在第一工作模式下，包括以下步骤：开通所述第一碱液输入管路；控制碱液在所述电解槽和所述第一气液分离器间循环流动，同时控制碱液在所述电解槽和所述第二气液分离器间循环流动；从所述第一气液分离器将氢气分离出碱液；从所述第二气液分离器将氧气分离出碱液；在第二工作模式下，包括以下步骤：开通所述第一碱液
输入管路，并开通所述第二碱液输入管路，使所述第二碱液输入管路和所述第一碱液输入管路连通；控制碱液在所述电解槽和所述第三气液分离器间循环流动，同时控制碱液在所述电解槽和所述第四气液分离器间循环流动；从所述第三气液分离器将氢气分离出碱液；从所述第四气液分离器将氧气分离出碱液。
[0017]可选的，所述电解制氢系统在所述电解槽的碱液输入流量在大于所述电解槽的额定碱液输入流量的1/3时，使用第一工作模式；所述电解制氢系统在所述电解槽的碱液输入流量在小于所述电解槽的额定碱液输入流量的1/3时，使用第二工作模式。
[0018]本专利技术的有益效果在于：
[0019]本专利技术的电解制氢系本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电解制氢系统，其特征在于，包括：电解槽、第一气液分离器和第二气液分离器；所述电解槽的阴极一侧和所述第一气液分离器通过第一气液输出管路连通；所述电解槽的阳极一侧和所述第二气液分离器通过第二气液输出管路连通；所述电解制氢系统还包括第一碱液输入管路，所述第一碱液输入管路分别连通所述第一气液分离器、所述第二气液分离器和所述电解槽；所述电解制氢系统还包括：第三气液分离器和第四气液分离器；所述电解槽的阴极一侧和所述第三气液分离器通过第三气液输出管路连通；所述电解槽的阳极一侧和所述第四气液分离器通过第四气液输出管路连通；所述电解制氢系统还包括第二碱液输入管路，所述第二碱液输入管路分别连通所述第三气液分离器、所述第四气液分离器和所述第一碱液输入管路；所述第一气液分离器的容量与所述第三气液分离器的容量之比大于3:1；所述第二气液分离器的容量与所述第四气液分离器的容量之比大于3:1。2.根据权利要求1所述的电解制氢系统，其特征在于，所述电解槽具有阴极侧出口，所述阴极侧出口靠近所述电解槽的阴极，所述阴极侧出口适于碱液和阴极侧产生的气体流出所述电解槽；所述电解槽的阴极侧出口通过第一气液输出管路连通所述第一气液分离器的混合入口；所述电解槽具有阳极侧出口，所述阳极侧出口靠近所述电解槽的阳极，所述阳极侧出口适于碱液和阳极侧产生的气体流出所述电解槽；所述电解槽的阳极侧出口通过所述第二气液输出管路连通所述第二气液分离器的混合入口；所述电解槽还包括碱液入口，所述第一碱液输入管路连通所述碱液入口和所述第一气液分离器的碱液出口，同时连通所述碱液入口和所述第二气液分离器的碱液出口。3.根据权利要求2所述的电解制氢系统，其特征在于，所述第三气液分离器的混合入口通过所述第三气液输出管路连通所述第一气液输出管路；所述第四气液分离器的混合入口通过所述第四气液输出管路连通所述第二气液输出管路；所述第一碱液输入管路设置有第二碱液输入管路入口，所述第二碱液输入管路连通所述第三气液分离器的碱液出口和所述第二碱液输入管路入口，同时连通所述第四气液分离器的碱液出口和所述第二碱液输入管路入口。4.根据权利要求3所述的电解制氢系统，其特征在于，还包括：第一洗气装置和第二洗气装置；所述第一洗气装置的气体入口通过第一洗气管路连通所述第一气液分离器的气体出口；所述第一洗气装置的碱液出口通过第一返液管路连通所述第一气液分离器的碱液入口；所述第二洗气装置的气体入口通过第二洗气管路连通所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：何鹏，陈凡，石平，曹文红，杜正良，黄国明，夏明，邝周凌，
申请(专利权)人：浙江蓝能氢能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。