一种光伏发电直接制氢方法技术

本发明专利技术公开了一种光伏发电直接制氢方法，采用光伏发电直接制氢系统进行制氢，光伏发电直接制氢系统的结构包括：光伏发电系统、电解制氢系统，电解制氢系统包括：电解槽、氧气分离系统、氢气分离系统，光伏发电系统的负极输出端与电解槽的负极端板通过电相连，电解槽中的各个极板分别通过一个通断电路与光伏发电系统的正极输出端相连，每个通断电路上串联有一个通断开关，还设置有一个控制器，每个通断开关受到控制器的控制，光伏发电系统的额定输出电压与电解槽的额定电解电压相等，光伏发电系统的额定输出电流与电解槽的额定电解电流相等。所述的光伏发电直接制氢方法能不受光伏发电波动影响、能安全、高效、高质量制氢。高质量制氢。高质量制氢。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏发电直接制氢方法


[0001]本专利技术涉及电解制氢领域，具体涉及一种光伏发电直接制氢方法。

技术介绍

[0002]水电解制氢是一种较为方便的制取氢气的方法。目前的电解制氢系统中都设置有电解槽，在充满电解液的电解槽中通入直流电，水分子在电极上发生电化学反应，分解成氢气和氧气。电解槽分为若干个电解小室，每一个电解小室由隔膜、阴极镍网催化剂、阳极镍网催化剂、两个极板组成，隔膜位于中间，阴极镍网催化剂和阳极镍网催化剂位于隔膜的左右两侧，两个极板分别位于阴极镍网催化剂和阳极镍网催化剂的外侧。每一个电解小室组成一个独立的电解模块，阴极产氢气，阳极产氧气，隔膜隔开，氢氧不互窜。电解反应在镍网催化剂表面上进行，极板支撑镍网催化剂同时起导电作用。常规工作时，电解槽两端的正极端板和负极端板会接电，这时电解槽中的各个电解小室都会得电而进行电解反应。
[0003]可再生能源发电中光伏占有较大比例，光伏发电系统的发电功率会随着光照强度的变化而变化，使得光伏发电功率不稳定，光伏发电不稳定会使电解槽的制氢纯度下降，并且还会引起电解槽内温度的剧烈变化，电解槽超温会对电解槽组件带来不可逆损坏，从而光伏发电系统发的电无法直接用于电解制氢，目前离网光伏发电系统都会配备储能电池，将光伏发的不稳定电存储于储能电池中，再由储能电池向电解制氢系统供直流电，这中间增加了储能电池，储能电池向电解槽供电又增加了DC
‑
DC转换器。
[0004]储能电池及供电设施部分成本高、且增加先储存在供电环节也增加了电能的损耗，储能电池寿命终止后存在回收处理的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是：将提供一种能不受光伏发电波动影响、能安全、高效、高质量制氢的光伏发电直接制氢方法。
[0006]为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案为：一种光伏发电直接制氢方法，其特征在于：采用光伏发电直接制氢系统进行制氢，光伏发电直接制氢系统的结构包括：光伏发电系统、电解制氢系统，电解制氢系统包括：电解槽、氧气分离系统、氢气分离系统，光伏发电系统的负极输出端与电解槽的负极端板通过电相连，电解槽中的各个极板分别通过一个通断电路与光伏发电系统的正极输出端相连，每个通断电路上串联有一个通断开关，还设置有一个控制器，每个通断开关受到控制器的控制，光伏发电系统的额定输出电压与电解槽的额定电解电压相等，光伏发电系统的额定输出电流与电解槽的额定电解电流相等，氧气分离系统的气液入口通过带氧槽温度传感器的管道与电解槽的氧气出口相连，氧气分离系统上设置有一个氧侧压力变送器，氧气分离系统的氧气出口上连接有一根氧气输送管，在氧气输送管上串联有一个氧气调节阀，氢气分离系统的气液入口通过管道与电解槽的氢气出口相连，氢气分离系统的氢气出口上连接有一根氢气输送管，在氢气输送管上串联有一个氢气调节阀，氧气分离系统的电解液出口、氢气分离系统的电解液出口分别通过
管道与电解液冷却器的入口相连，电解液冷却器的出口通过管道与电解液泵的入口相连，电解液泵的出口通过带电解液温度传感器的管道与电解槽的电解液循环入口相连，电解液冷却器的冷却水进口通过带冷却水流量调节阀的管道与冷水机组的出口相连，电解液冷却器的冷却水出口通过管道与冷水机组的进口相连，光伏发电系统中的用于检测系统发电电压的电压检测传感器和用于检测系统发电电流的电流检测传感器、氢气调节阀、氧气调节阀、氧侧压力变送器、电解液泵、电解液温度传感器、氧槽温度传感器、冷却水流量调节阀分别与控制器通讯连接；制氢控制方法如下：（1）控制器根据光伏发电系统的实时发电量来控制某一个通断开关接通，其它的通断开关断开，使得接通的通断开关和电解槽负极端板之间的各个电解小室能得电并且使它们的额定工作电压之和能与光伏发电系统的发电电压相匹配耦合，从而使通电的电解小室能正常工作制氢，而未通电的电解小室不工作；（2）光伏发电突然增强时，电解槽功率上升会很快，这样会带来电解过程热量的快速积累，为了防止电解槽超温对电解槽组件带来不可逆损坏，所以在监测到光伏发电功率上升时，通过控制冷却水流量调节阀同步提高冷却水流量，快速将电解液进电解槽温度下降2~5度运行，电解液温度由电解液温度传感器检测，待光伏发电功率稳定后，再调整电解液进电解槽温度，使电解槽维持额定温度电解；（3）电解槽功率下降时，电解槽发热迅速减少，所以在监测到光伏发电功率下降时，通过控制冷却水流量调节阀同步减小冷却水流量，快速将电解液进电解槽温度提高2~5度运行，待光伏发电功率稳定后，再调整电解液进电解槽温度，使电解槽维持额定温度电解；（4）电解槽在额定工况工作时对应额定电解液循环流量，同时电解液循环流量根据电解槽实际电解功率，通过电解液泵进行等比例调节，调节比例为电解槽实际电解功率/电解槽额定功率；（5）电解槽在额定工况工作时对应电解制氢系统额定压力1.6MPa，当电解功率下降到低于50%时，通过氧气调节阀和氢气调节阀加快排气，使得电解制氢系统实际工作压力调节到0.6~0.8MPa，电解制氢系统工作压力由氧侧压力变送器检测得到。
[0007]进一步的，前述的光伏发电直接制氢方法，其中：氧气调节阀和氢气调节阀为气动薄膜调节阀或电磁阀。
[0008]进一步的，前述的光伏发电直接制氢方法，其中：每个通断电路上还串联有一个保险丝。
[0009]进一步的，前述的光伏发电直接制氢方法，其中：光伏发电系统中的各个光伏组件通过汇流箱进行连接。
[0010]进一步的，前述的光伏发电直接制氢方法，其中：电解液泵与一根旁通管道相并联，在旁通管道上串联有一个截止阀。
[0011]本专利技术的优点为：所述的光伏发电直接制氢方法中的光伏发电直接制氢系统能使电解槽中工作的电解小室数量随着光伏发电系统的发电量变化而变化，使得电解制氢系统能不受光伏发电波动的影响，从而使光伏所发的电能被直接用于制氢，工作时，控制器会根据光伏发电系统的实时发电量来控制某一个通断开关接通，其它的通断开关断开，使得接通的通断开关和电解槽负极端板之间的各个电解小室能得电并且使它们的额定工作电压之和能与光伏发电系统的发电电压能相匹配耦合，从而使通电的电解小室能正常工作制氢，而未通电的电解小室不工作，这样使电解制氢系统能与光伏发电系统相配合，高效利用光伏发电，另外，所述的方法根据电解槽工作功率，匹配调节电解制氢系统的工艺参数，使
得电解制氢系统能在安全范围制氢，在最大限度使用光伏发电同时，保障系统安全。
附图说明
[0012]图1为本专利技术所述的光伏发电直接制氢系统的结构示意图。
具体实施方式
[0013]下面结合具体实施例和附图对本专利技术作进一步的详细描述。
[0014]一种光伏发电直接制氢方法，采用光伏发电直接制氢系统进行制氢，如图1所示，光伏发电直接制氢系统的结构包括：光伏发电系统1、电解制氢系统，电解制氢系统包括：电解槽2、氧气分离系统3、氢气分离系统4，光伏发电系统1的负极输出端与电解槽2的负极端板通过电相连，电解槽2中的各个极板分别通过一个通断电路5与光伏发电系统1的正极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光伏发电直接制氢方法，其特征在于：采用光伏发电直接制氢系统进行制氢，光伏发电直接制氢系统的结构包括：光伏发电系统、电解制氢系统，电解制氢系统包括：电解槽、氧气分离系统、氢气分离系统，光伏发电系统的负极输出端与电解槽的负极端板通过电相连，电解槽中的各个极板分别通过一个通断电路与光伏发电系统的正极输出端相连，每个通断电路上串联有一个通断开关，还设置有一个控制器，每个通断开关受到控制器的控制，光伏发电系统的额定输出电压与电解槽的额定电解电压相等，光伏发电系统的额定输出电流与电解槽的额定电解电流相等，氧气分离系统的气液入口通过带氧槽温度传感器的管道与电解槽的氧气出口相连，氧气分离系统上设置有一个氧侧压力变送器，氧气分离系统的氧气出口上连接有一根氧气输送管，在氧气输送管上串联有一个氧气调节阀，氢气分离系统的气液入口通过管道与电解槽的氢气出口相连，氢气分离系统的氢气出口上连接有一根氢气输送管，在氢气输送管上串联有一个氢气调节阀，氧气分离系统的电解液出口、氢气分离系统的电解液出口分别通过管道与电解液冷却器的入口相连，电解液冷却器的出口通过管道与电解液泵的入口相连，电解液泵的出口通过带电解液温度传感器的管道与电解槽的电解液循环入口相连，电解液冷却器的冷却水进口通过带冷却水流量调节阀的管道与冷水机组的出口相连，电解液冷却器的冷却水出口通过管道与冷水机组的进口相连，光伏发电系统中的用于检测系统发电电压的电压检测传感器和用于检测系统发电电流的电流检测传感器、氢气调节阀、氧气调节阀、氧侧压力变送器、电解液泵、电解液温度传感器、氧槽温度传感器、冷却水流量调节阀分别与控制器通讯连接；制氢控制方法如下：（1）控制器根据光伏发电系统的实时发电量来控制某一个通断开关接通，其它的通断开关断开，使得接通的通断开关和电解槽负极端板之间的各个电解小室能得电并且使它们的额定工作电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：王成，李宝同，王朝，苏红艳，邹宏伟，朱自政，
申请(专利权)人：张家港氢云新能源研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：