一种利用海水静压的原位电解气体压缩及动力输出系统技术方案

本发明专利技术公开了一种利用海水静压的原位电解气体压缩及动力输出系统，其中所述深海电解水制氢系统包括多个位于深海的电解槽、电解电源、与所述电解槽通过氧气输送管路连通的氧气稳压罐、与所述所述电解槽通过氢气输送管路连通的氢气稳压罐；其中所述氧气稳压罐通过带有单向阀的管路连通氧气气动马达。所述氢气稳压罐通过带有单向阀的管路连通氢气气动马达，所述氢气气动马达内经过做功的氢气通过氢气出口管路连接海面氢气氧气收集中继船进行收集。对深海静压加以利用，使用海水静压对电解制得的氢气、氧气加压，节省现有制氢环节中的增压成本。在高压氢气、氧气输送过程中，通过气动马达实现深海静压的利用，实现动力输出。实现动力输出。实现动力输出。

【技术实现步骤摘要】
一种利用海水静压的原位电解气体压缩及动力输出系统


[0001]本专利技术涉及制氢
，尤其涉及一种利用海水静压的原位电解气体压缩及动力输出系统。

技术介绍

[0002]海上风电、光电制氢，利用海上风力发电和光伏发电产生的电能用于在海面电解水产生氢气。
[0003]陆上电解水制氢，在陆上利用电网电能电解水制氢。
[0004]电解水制氢系统包括两大部分：制氢系统和纯化系统。在制氢系统中，碱液通过碱液循环泵在电解槽内循环，经过电化学反应，在阴极生成氢气，阳极生成氧气，然后碱液和气体一起从电解槽中流出(氢气和氧气有不同的排出管路，随后进入对称的后处理系统，称为氢侧和氧侧)，进入氢侧和氧侧换热器。之后进入氢侧和氧侧气液分离器，在这里气体和碱液分离，碱液通过碱液循环泵再进入电解槽，气体进入氢侧和氧侧洗涤器，将气体中夹带的碱雾除去，然后氢气放空或者进入纯化系统，氧气放空或作为副产品收集。在纯化系统中，制氢系统来的氢气首先经过Pd催化剂在200摄氏度以上的情况下反应出去氢气中的少量氧气，之后通过换热器和气水分离器分离出生成的水，再进入吸收塔吸附气体中的水分，从而得到99.99％以上纯度的氢气用于后续的存储或者使用。
[0005]目前行业对储氢技术的核心要求为安全、大容量、低成本。高压气态储氢操作简单、成本较低、技术成熟，但由于压力较高存在一定的安全隐患，并且储氢密度较低使得储氢效率较低。低温液态储氢在储氢密度上具有优势，体积密度为80MPa下高压气态储氢的2倍多，但制冷耗能大、储存成本过高。氢气的单位储运成本计算模型中，制氢单位的单位氢气压缩成本计算得值为0.85元/千克，用氢单位的单位氢气压缩成本计算得值为0.43元/千克。
[0006]现有的电解水制氢设备一般设置在陆上，或者设置在海面风电、光电设施附近，深海的电解水制氢设备存在空缺。因此，本专利技术提出一种深海电解水制氢并将深海静压加以利用的系统，通过对深海电解水设备的设计及高压气体气动马达发电的设计，来填补深海电解水制氢的空白，并对深海静压加以利用实现氢气、氧气压缩和动力输出的双重目的。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种利用海水静压的原位电解气体压缩及动力输出系统，一是利用深海静压实现电解制得氢气和氧气的加压，解决了目前制氢过程中加压耗能的问题；二是通过气动马达实现高压氢气、氧气传输过程中的能量利用，实现动力输出。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]本专利技术提供了一种利用海水静压的原位电解气体压缩及动力输出系统，包括深海电解水制氢系统；
[0010]其中所述深海电解水制氢系统包括多个位于深海的电解槽、电解电源、与所述电
解槽通过氧气输送管路连通的氧气稳压罐、与所述所述电解槽通过氢气输送管路连通的氢气稳压罐；
[0011]其中所述氧气稳压罐通过带有单向阀的管路连通氧气气动马达，所述氧气气动马达内经过做功的氧气通过氧气出口管路连接海面氢气氧气收集中继船；
[0012]所述氢气稳压罐通过带有单向阀的管路连通氢气气动马达，所述氢气气动马达内经过做功的氢气通过氢气出口管路连接海面氢气氧气收集中继船进行收集。
[0013]进一步的，所述电解电源为海上光伏发电电源、海上风力发电电源、以及陆地发电电源中的一种或多种；
[0014]或/和，所述电解电源来自近海核电、火电、生物质发电、垃圾发电中的一种。
[0015]进一步的，其中在所述氧气输送管路与所述电解槽之间设置有氧气加压装置；在所述氢气输送管路与所述电解槽之间设置有氢气加压装置；在所述氧气输送管路上和所述氢气输送管路分别设置有单向阀；
[0016]所述氧气加压装置与所述氢气加压装置结构相同；
[0017]或/和，所述氧气加压装置通过水压做功对电解槽产生气体进行压缩输送至稳压罐；
[0018]或/和，所述氧气加压装置为气囊结构或者与外界联通的活塞压缩结构。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果：
[0020]1)对深海静压加以利用，使用海水静压对电解制得的氢气、氧气加压，节省现有制氢环节中的增压成本。
[0021]2)在高压氢气、氧气输送过程中，通过气动马达实现深海静压的利用，实现动力输出。
附图说明
[0022]下面结合附图说明对本专利技术作进一步说明。
[0023]图1为本专利技术利用海水静压的原位电解气体压缩及动力输出系统的结构示意图；
[0024]图2为本专利技术利用海水静压的原位电解气体压缩及动力输出系统俯视安装示意图；
[0025]图3为本专利技术利用海水静压的原位电解气体压缩及动力输出系统的工作过程示意图。
[0026]附图标记说明：1、氧气气动马达；2、氧气出口管路；3、氧气稳压罐；4、氧气输送管路；5、电解槽；6、氧气加压装置；7、氢气加压装置；8、氢气输送管路；9、氢气稳压罐；10、氢气出口管路；11、氢气气动马达。
具体实施方式
[0027]本实施例中公开了一种利用海水静压的原位电解气体压缩及动力输出系统，包括深海电解水制氢系统；
[0028]如图1所示，其中所述深海电解水制氢系统包括多个位于深海的电解槽5、电解电源、与所述电解槽5通过氧气输送管路4连通的氧气稳压罐3、与所述所述电解槽5通过氢气输送管路8连通的氢气稳压罐9；
[0029]其中所述氧气稳压罐3通过带有单向阀的管路连通氧气气动马达1，所述氧气气动马达1内经过做功的氧气通过氧气出口管路2连接海面氢气氧气收集中继船；
[0030]所述氢气稳压罐9通过带有单向阀的管路连通氢气气动马达11，所述氢气气动马达11内经过做功的氢气通过氢气出口管路10连接海面氢气氧气收集中继船进行收集；
[0031]即本申请中，海面氢气氧气收集中继船与深海电解水制氢系统之间通过氧气管道和氢气管道进行输送；
[0032]其中工作原理：
[0033]其中进入所述氧气稳压罐3通过带动带有单向阀的管路进入氧气气动马达1后，同时所述氢气气动马达11内经过做功的氢气通过氢气出口管路10连接海面氢气氧气收集中继船进行收集；由于位于所述氧气稳压罐3内氧气与所述海面氢气氧气收集中继船的氧气存在压差，从而能够不借助外力的作用下持续进行输送，在输送的过程中，经过所述氧气气动马达1时，将大部分压差转化成所述氧气气动马达1的转动动力；
[0034]其中所述氢气稳压罐9与所述氢气气动马达11的工作原理相同，不再赘述。
[0035]本实施例中，为了达到节能环保作用；
[0036]其中所述电解电源为海上光伏发电电源、海上风力发电电源、以及陆地发电电源中的一种或多种；所述电解电源来自近海核电、火电、生物质发电、垃圾发电中的一种。
[0037]具体优选使用海上风力发电电源，因为海上风力风电本申请电力不够稳定，直接并入电网容易引起输电压力，基于此，将部分电源直接应用于电解制氢，从而便于就地取材，节省输电配电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用海水静压的原位电解气体压缩及动力输出系统，其特征在于：包括深海电解水制氢系统；其中所述深海电解水制氢系统包括多个位于深海的电解槽(5)、电解电源、与所述电解槽(5)通过氧气输送管路(4)连通的氧气稳压罐(3)、与所述所述电解槽(5)通过氢气输送管路(8)连通的氢气稳压罐(9)；其中所述氧气稳压罐(3)通过带有单向阀的管路连通氧气气动马达(1)，所述氧气气动马达(1)内经过做功的氧气通过氧气出口管路(2)连接海面氢气氧气收集中继船；所述氢气稳压罐(9)通过带有单向阀的管路连通氢气气动马达(11)，所述氢气气动马达(11)内经过做功的氢气通过氢气出口管路(10)连接海面氢气氧气收集中继船进行收集。2.根据权利要求1所述的利用海水静压的原位电解气体压缩及动力输出系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张开升，骆成龙，姜万涛，李婧，李耀辉，张保成，王强，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：