一种水电解制氢设备及其控制方法技术

本发明专利技术提供了一种水电解制氢设备及其控制方法，所述水电解制氢设备包括电解槽和第一循环泵，以及第一水气分离器

【技术实现步骤摘要】
一种水电解制氢设备及其控制方法


：
[0001]本专利技术属于水电解制氢领域，具体来说是一种水电解制氢设备
。

技术介绍

：
[0002]现有的水电解制氢设备主要有碱性
(ALK)、
质子交换膜
(PEM)、
阴离子交换膜
(AEM)
和固体氧化物
(SOEC)
四大电解水技术，
AEM
技术相对
ALK
技术能够提高电流密度
,
并且可采用浓度低的碱液，减少腐蚀及对环境的影响，相对
PEM
技术可采用非贵金属作为电极催化剂
,
可极大地降低装置的成本
。
[0003]基于
AEM
技术的框架，急需一种水电解制氢设备，有助于解决现有技术中缺乏基于
AEM
技术框架下具体设备的技术问题
。

技术实现思路

：
[0004]在一实施例中，本专利技术提供了一种水电解制氢设备，通过电解槽不断电解循环水，并分离产生的氢气和氧气，有助于解决现有技术中缺乏基于
AEM
技术框架下具体设备的技术问题
。
[0005]所述水电解制氢设备包括电解槽和第一循环泵，以及第一水气分离器
、
第一洗涤器
、
第一循环管路
、
第二循环泵
、
第二水气分离器
、
第二洗涤器
、
第二循环管路；
[0006]所述电解槽用于对水进行电解产生氢气和水的混合物，以及氧气和水的混合物；
[0007]所述第一循环泵一端与所述电解槽连接；
[0008]所述第一水气分离器一端与所述第一循环泵另一端连接，所述第一水气分器用于分离氧气和水；
[0009]所述第一洗涤器与所述第一水气分离器的另一端连接，所述第一洗涤器设置有第一排空装置，所述第一排空装置排出所述氧气；
[0010]所述第一循环管路两端分别连接第一水气分离器和所述电解槽，以将所述第一水气分离器分离后的水循环回所述电解槽；
[0011]所述第二循环泵一端与所述电解槽连接；
[0012]所述第二水气分离器一端与所述第二循环泵另一端连接，所述第二水气分离器用于分离氢气和水；
[0013]所述第二洗涤器与所述第二水气分离器的另一端连接，所述第二洗涤器设置有气体采集装置，所述气体采集装置用于采集所述氢气；
[0014]所述第二循环管路两端分别连接第二水气分离器和所述电解槽，以将所述第二水气分离器分离后的水循环回所述电解槽
。
[0015]在一实施例中，所述第二洗涤器还设置有第二排空装置
。
[0016]在一实施例中，所述第二排空装置包括氢气排空管路和氢气放空阀，氢气薄膜调节阀；
[0017]所述氢气排空管路一端与所述第二洗涤器连接；
[0018]所述氢气放空阀串联在所述氢气排空管路上；
[0019]所述氢气薄膜调节阀串联在所述氢气放空阀与所述第二水气分离器之间
。
[0020]在一实施例中，所述第一排空装置包括氧气排空管路和氧气薄膜调节阀；
[0021]所述氧气排空管路一端与所述第一洗涤器连接；
[0022]所述氧气薄膜调节阀串联在所述氧气排空管路上
。
[0023]在一实施例中，所述第一排空装置包括并联阀；
[0024]所述并联阀并联在所述氧气薄膜调节阀两端
。
[0025]在一实施例中，所述水电解制氢设备包括第一传感器管路和第一液位传感器，以及第二传感器管路和底管
、
液位平衡阀
、
第一压力传感器
、
第二压力传感器；
[0026]所述第一传感器管路一端与所述氢气薄膜调节阀连接，所述第一传感器管路的另一端具有第一气路接口和第二气路接口，所述第一气路接口与所述第一水气分离器上部连接，所述第二气路接口与所述第一水气分离器下部连接；
[0027]所述第一液位传感器两端分别连接在所述第一气路接口和所述第二气路接口上；
[0028]所述第二传感器管路一端与所述氧气薄膜调节阀连接，所述第二传感器管路的另一端具有第三气路接口和第四气路接口，所述第三气路接口与所述第二水气分离器上部连接，所述第四气路接口与所述第二水气分离器下部连接；
[0029]所述第二液位传感器两端分别连接在所述第三气路接口和所述第四气路接口上；
[0030]所述底管两端分别连接在所述第一水气分离器和所述第二水气分离器底部；
[0031]所述液位平衡阀串联在所述底管上，所述液位平衡阀分别与所述第一传感器管路和所述第二传感器管路通过信号实现控制；
[0032]所述第一压力传感器一端连接在所述第一传感器管路上，且所述第一压力传感器通过信号控制所述氢气薄膜调节阀；
[0033]所述第二压力传感器一端连接在所述第二传感器管路上，且所述第二压力传感器通过信号控制所述氧气薄膜调节阀
。
[0034]在一实施例中，本专利技术还提供了一种水电解制氢设备的控制方法，基于所述的水电解制氢设备，所述控制方法包括：
[0035]当所述第一水气分离器或所述第二水气分离器的液位差小于液位差下限设定值时，如果所述第一压力传感器与所述第二压力传感器的差值大于预定差值，则预置的氧气压力设定值变为预置的氢气压力设定值减去所述预定差值
。
[0036]在一实施例中，所述控制方法还包括：如果所述第一压力传感器与所述第二压力传感器的差值小于或等于所述预定差值，则预置的氧气压力设定值变为预置的氢气压力设定值加上所述预定差值
。
[0037]在一实施例中，所述氢气薄膜调节阀的控制方法如下：
[0038]所述水电解制氢设备运行时，当所述第一压力传感器压力值小于所述氢气压力设定值，所述氢气薄膜调节阀的阀门开度减小；
[0039]所述水电解制氢设备制氢结束后，当所述第一压力传感器压力值大于
0.15MPa
时，则所述氢气薄膜调节阀的阀门开度为
50
％，当所述第一压力传感器压力值小于
0.1MPa
时，所述氢气薄膜调节阀的阀门开度为
0。
[0040]在一实施例中，所述液位平衡阀打开，当氢氧液位的差大于液位差上限设定值时，
平衡阀关闭并且退出液位平衡模式，进入氢氧独立压力控制模式
。
附图说明
：
[0041]图1为本专利技术一实施例中水电解制氢设备基于电磁阀的架构图；
[0042]图2为本专利技术另一实施例中水电解制氢设备基于调节阀的架构图；
[0043]图3为本专利技术另一实施例中压力液位控制逻辑流程图；
[0044]图4为本专利技术另一实施例中薄膜调节阀的控制逻辑图；
[0045]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种水电解制氢设备，其特征在于，所述水电解制氢设备包括：一电解槽
(1)
，用于对水进行电解产生氢气和水的混合物，以及氧气和水的混合物；一第一循环泵
(2)
，其一端与所述电解槽
(1)
连接；一第一水气分离器
(3)
，其一端与所述第一循环泵
(2)
另一端连接，所述第一水气分器
(3)
用于分离氧气和水；一第一洗涤器
(4)
，其与所述第一水气分离器
(3)
的另一端连接，所述第一洗涤器
(4)
设置有第一排空装置
(5)
，所述第一排空装置
(5)
排出所述氧气；一第一循环管路
(101)
，其两端分别连接第一水气分离器
(3)
和所述电解槽
(1)
，以将所述第一水气分离器
(3)
分离后的水循环回所述电解槽
(1)
；一第二循环泵
(6)
，其一端与所述电解槽
(1)
连接；一第二水气分离器
(7)
，其一端与所述第二循环泵
(6)
另一端连接，所述第二水气分离器
(7)
用于分离氢气和水；一第二洗涤器
(8)
，其与所述第二水气分离器
(7)
的另一端连接，所述第二洗涤器
(8)
设置有气体采集装置
(9)
，所述气体采集装置
(9)
用于采集所述氢气；一第二循环管路
(102)
，其两端分别连接第二水气分离器
(7)
和所述电解槽
(1)
，以将所述第二水气分离器
(7)
分离后的水循环回所述电解槽
(1)。2.
根据权利要求1所述的水电解制氢设备，其特征在于，所述第二洗涤器
(8)
还设置有第二排空装置
(10)。3.
根据权利要求2所述的水电解制氢设备，其特征在于，所述第二排空装置
(10)
包括：一氢气排空管路
(110)
，其一端与所述第二洗涤器
(8)
连接；一氢气放空阀
(111)
，其串联在所述氢气排空管路
(110)
上；一氢气薄膜调节阀
(112)
，其串联在所述氢气放空阀
(111)
与所述第二水气分离器
(7)
之间
。4.
根据权利要求3所述的水电解制氢设备，其特征在于，所述第一排空装置
(5)
包括：一氧气排空管路
(51)
，其一端与所述第一洗涤器
(4)
连接；一氧气薄膜调节阀
(52)
，其串联在所述氧气排空管路
(51)
上
。5.
根据权利要求4所述的水电解制氢设备，其特征在于，所述第一排空装置
(5)
包括：一并联阀
(53)
，其并联在所述氧气薄膜调节阀
(52)
两端
。6.
根据权利要求5所述的水电解制氢设备，其特征在于，所述水电解制氢设备包括：一第一传感器管路
(103)
，其一端与所述氢气薄膜调节阀
(112)
连接，所述第一传感器管路
(103)
的另一端具有第一气路接口
(1031)
和第二气路接口
(1032)
，所述第一气路接口
(1031)
与所述第一水气分离器
(3)
上部连接，所述第二气路接口
(1032)
与所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭少波，李海鹏，张世渊，焦文强，孟晓宇，魏灿，王文杰，王擎阳，
申请(专利权)人：邯郸净化设备研究所，
类型：发明
国别省市：