适用于PEM电解制氢系统的热能管理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于PEM电解制氢系统的热回收系统。该系统包括PEM电解槽，所述PEM电解槽电解水产生的氢气、氧气混合水蒸气流入水气隔离装置进行水、气分离，分离出的纯水经过第一换热器进行降温至PEM电解槽运行温度后，再进入PEM电解槽前端，分离出的氢气、氧气与水蒸气的混合气体经过第二换热器进行热量回收；所述PEM电解槽后端流出的电解水经过第四换热器进行热量回收，并将电解水降低至PEM电解槽运行温度后，由第二循环泵送入PEM电解槽前端；构建PEM电解槽热力学模型，构建水气隔离装置质量能量平衡模型，构建第四换热器热交换模型。本发明专利技术实现废热的多级回收，扩大PEM电解槽运行温度范围，提高电解制氢系统的能量利用效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统制氢，具体地指一种适用于pem电解制氢系统的热能管理系统。

技术介绍

1、氢能源的兴起重塑能源产业的未来，而氢气的制备技术是这一变革的核心。目前，氢气的生产主要通过三种不同的路径实现：首先是利用化石燃料进行转化，这种方法虽然在成本控制和技术应用上较为成熟，但伴随的环境影响和对化石资源的依赖性限制了其在绿色能源转型中的作用。其次，工业生产过程中产生的副产氢气，为氢能的早期应用提供了一种成本效益较高的解决方案。第三种路径是通过水的电解过程来提取氢气，这种方法不仅清洁环保、操作灵活，而且能够产出高纯度的氢气，与可再生能源的结合使用有望大幅降低成本，是氢能源领域最具前景的技术路线。

2、尽管现有的研究已经在提高碱性水电解制氢效率方面取得了一定进展，并考虑了通过温度控制来优化氢气产出，但现有的碱性电解技术在热能管理上仍面临效率不高和适应性有限的问题。质子交换膜(pem)电解技术因其在低功率条件下的稳定性，特别适合与可再生能源的波动性相匹配，对这一技术的研究具有重要的战略意义。

3、然而，pem电解技术在系统结构设计和热能本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种适用于PEM电解制氢系统的热能管理系统，其特征在于：包括PEM电解槽(1)，所述PEM电解槽(1)电解水产生的氢气从电堆阴极排出，氢气混合水蒸气流入第一水气隔离装置(2)进行水、气分离，分离出的纯水经过第一循环泵(3)流入第一换热器(4)进行降温至PEM电解槽运行温度后，再进入PEM电解槽(1)前端，分离出的氢气与水蒸气的混合气体经过第二换热器(6)进行热量回收；

2.根据权利要求1所述的适用于PEM电解制氢系统的热回收系统，其特征在于：所述PEM电解槽热力学模型中，电解槽电解过程中产生的瞬态热量通过下式表示

3.根据权利要求2所述的适用于PEM电解制氢系...

【技术特征摘要】

1.一种适用于pem电解制氢系统的热能管理系统，其特征在于：包括pem电解槽(1)，所述pem电解槽(1)电解水产生的氢气从电堆阴极排出，氢气混合水蒸气流入第一水气隔离装置(2)进行水、气分离，分离出的纯水经过第一循环泵(3)流入第一换热器(4)进行降温至pem电解槽运行温度后，再进入pem电解槽(1)前端，分离出的氢气与水蒸气的混合气体经过第二换热器(6)进行热量回收；

2.根据权利要求1所述的适用于pem电解制氢系统的热回收系统，其特征在于：所述pem电解槽热力学模型中，电解槽电解过程中产生的瞬态热量通过下式表示

3.根据权利要求2所述的适用于pem电解制氢系统的热回收系统，其特征在于：所述pem电解槽热力学模型中，电解槽通过辐射和对流的形式向环境中散失热量，电解槽电堆对环境的热损失通过下式表示

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【专利技术属性】
技术研发人员：胡红明，李永康，谢长君，王新明，杜帮华，朱文超，杨扬，王喆伟，王瀚，杨文龙，李熙志，曹俊辉，李梓豪，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：