合成氨耦合电解水制氢系统及制氢方法和热管理方法技术方案

本申请提供了一种合成氨耦合电解水制氢系统及制氢方法和热管理方法，通过将合成氨系统耦合到电解水制氢系统中，并有设置热交换器，其分别与合成氨系统和电解水制氢系统连接，以收集系统中吸热后的冷却剂。吸热后的冷却剂对碱性电解槽中的碱液进行预热，减少了碱性电解槽启动前的碱液升温过程，从而实现了碱性电解槽快速启动，还减少了能耗。更好的适应可再生能源电源的波动性，以保持高能量转化效率，提高了整体能效。进一步的，吸热后的冷却剂经过低温碱液的冷却后重新对合成氨耦合电解水制氢系统进行冷却，这样在不浪费热能且无需额外加热装置的情况下，冷却剂在整个系统中既可以循环利用，还作为碱液的加热源，使整个系统的布局更加简洁。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制氢的，特别涉及一种合成氨耦合电解水制氢系统及制氢方法和热管理方法。

技术介绍

1、目前工业化合成氨是采用哈伯-博施法将n2和h2通入高温、高压反应器(450～500℃，20～30mpa)中发生催化加成反应制得nh3的过程。传统的工艺流程中，h2是通过化石燃料的催化气化/重整耦合水气变换反应制得的，再针对该过程中排放的co2进行集中捕集处理。因此，工业化合成氨存在高能耗、高碳排放等问题。同时，合成氨的反应会放出大量的热能，传统的合成氨工艺中(合成氨过程和反应热回收过程分别在合成氨塔和废热锅炉中完成，设备数多且系统较为复杂。因此发展高效、清洁的工业化合成氨技术路线(例如采用可再生能源电解水制氢技术获得的绿氢作为合成氨的氢源)对于中国的可持续发展之路具有重大的战略意义。

2、截至目前，在国内能够实现大规模可再生能源消纳的电解水制氢技术只有碱性电解水技术。碱性电解槽在传统应用场景中往往工作在稳定的功率下，而对于波动性可再生能源的不稳定功率输入，其系统管理遇到了许多问题，热量管理是其中比较关键的一项。

3、热量管理对碱性制氢效本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种合成氨耦合电解水制氢系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的合成氨耦合电解水制氢系统，其特征在于，所述电解水制氢系统内的冷却剂和所述合成氨系统的冷却剂的种类相同或者不同。

3.根据权利要求1所述的合成氨耦合电解水制氢系统，其特征在于，所述电解水制氢系统还包括纯化设备和储氢罐，所述气液分离器、所述纯化设备、所述储氢罐依次连接；其中，所述储氢罐的出氢口、所述纯化设备的出氢口均与所述氨合成塔连接。

4.根据权利要求2所述的合成氨耦合电解水制氢系统，其特征在于，所述电解水制氢系统还包括阀门，所述阀门设置在所述热交换器与所述碱性电解槽连接管道上...

【技术特征摘要】

1.一种合成氨耦合电解水制氢系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的合成氨耦合电解水制氢系统，其特征在于，所述电解水制氢系统内的冷却剂和所述合成氨系统的冷却剂的种类相同或者不同。

3.根据权利要求1所述的合成氨耦合电解水制氢系统，其特征在于，所述电解水制氢系统还包括纯化设备和储氢罐，所述气液分离器、所述纯化设备、所述储氢罐依次连接；其中，所述储氢罐的出氢口、所述纯化设备的出氢口均与所述氨合成塔连接。

4.根据权利要求2所述的合成氨耦合电解水制氢系统，其特征在于，所述电解水制氢系统还包括阀门，所述阀门设置在所述热交换器与所述碱性电解槽连接管道上，所述阀门用于控制流入所述碱性电解槽中热量，且所述阀门与所述热管理控制模块连接，所述热管理控制模块控制所述阀门的启停状态以及开度。

5.根据权利要求2所述的合成氨耦合电解水制氢系统，其特征在于，还包括多个温度传感器，每个所述碱性电解槽和所述热交换器内均设有一个所述温度传感器，所述温度传感器用于检测所述碱性电解槽、所述热交换器内的温度；并且，所述温度传感器与所述热管理控制模块连接，并将所述碱性电解槽和所述热交换器内的温度反馈给所述热管理控制模块。

6.根据权利要求1所述的合成氨耦合电解水制氢系统，其特征在于，当所述电解水制氢系统中的所述碱性电解槽组为至少两组时，每组所述碱性电解槽组内的所有碱性电解槽的功率相同，每两组所述碱性电解槽组之间的所述碱性电解槽的功率不同。

7.根据权利要求1所述的合成氨耦合电...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚昌晟，古俊杰，
申请(专利权)人：海德氢能源科技江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：