CN113137783A - 一种利用热泵回收电解水制氢余热的***及方法 - Google Patents

一种利用热泵回收电解水制氢余热的***及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113137783A
CN113137783A CN202110535648.9A CN202110535648A CN113137783A CN 113137783 A CN113137783 A CN 113137783A CN 202110535648 A CN202110535648 A CN 202110535648A CN 113137783 A CN113137783 A CN 113137783A
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat
hydrogen production
outlet
inlet
water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110535648.9A
Other languages
English (en)
Inventor
任志博
王金意
张畅
王鹏杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huaneng Clean Energy Research Institute
Huaneng Group Technology Innovation Center Co Ltd
Sichuan Huaneng Baoxinghe Hydropower Co Ltd
Sichuan Huaneng Kangding Hydropower Co Ltd
Huaneng Mingtai Power Co Ltd
Sichuan Huaneng Dongxiguan Hydropower Co Ltd
Sichuan Huaneng Fujiang Hydropower Co Ltd
Sichuan Huaneng Hydrogen Technology Co Ltd
Sichuan Huaneng Jialingjiang Hydropower Co Ltd
Sichuan Huaneng Taipingyi Hydropower Co Ltd
Original Assignee
Huaneng Clean Energy Research Institute
Huaneng Group Technology Innovation Center Co Ltd
Sichuan Huaneng Hydrogen Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huaneng Clean Energy Research Institute, Huaneng Group Technology Innovation Center Co Ltd, Sichuan Huaneng Hydrogen Technology Co Ltd filed Critical Huaneng Clean Energy Research Institute
Priority to CN202110535648.9A priority Critical patent/CN113137783A/zh
Publication of CN113137783A publication Critical patent/CN113137783A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00—Heat pumps
    • F25B30/06—Heat pumps characterised by the source of low potential heat
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B15/00—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type
    • F25B15/02—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type without inert gas
    • F25B15/04—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type without inert gas the refrigerant being ammonia evaporated from aqueous solution
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B15/00—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type
    • F25B15/02—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type without inert gas
    • F25B15/06—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type without inert gas the refrigerant being water vapour evaporated from a salt solution, e.g. lithium bromide
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/52—Heat recovery pumps, i.e. heat pump based systems or units able to transfer the thermal energy from one area of the premises or part of the facilities to a different one, improving the overall efficiency
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/62—Absorption based systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

本发明公开了一种利用热泵回收电解水制氢余热的***及方法，包括电解水制氢单元和热泵单元，所述电解水制氢单元用于电解水制氢气、氧气，并产生热量；所述热泵单元用于回收所述电解水制氢单位的电解水制氢余热，并向对外供热设备提供热源。本发明能够利用热泵将电解水制氢过程中产生的低品质热转化成高品质热加以利用，提高整体电能转换效率。

Description

一种利用热泵回收电解水制氢余热的***及方法
技术领域
本发明属于电解水制氢领域，具体涉及一种利用热泵回收电解水制氢余热的***及方法。
背景技术
氢气具有热值高、制取所用原料来源广、燃烧产物无污染等特点，被认为是最具发展潜力的的能源载体。根据制氢过程中的二氧化碳排放量不同，业界将氢气分为灰氢、蓝氢、绿氢等。采用常规方法通过化石能源生产的氢气被称为灰氢，生产过程排放大量二氧化碳。如果在化石燃料制氢过程中进行二氧化碳捕集、封存、利用，使多数二氧化碳都得到妥善处置，获得的氢即为蓝氢。绿氢则是指以可再生能源生产的氢气，全程没有碳排放，是低碳、可持续发展的必然选择。目前，以可再生能源发电获得的清洁电力进行电解制氢是最主要的绿氢生产方式。
在标准状况下，水分解反应的热力学电压为1.23V，然而在实际的电解水过程中，由于动力学因素和电极、电解液、隔膜等电阻的存在，使得实际施加的电压均高于1.23V。高于热力学电压的部分电能会在电解槽内产生热量，为保持电解槽温度操作稳定的稳定，需要通过冷却电解液除去不断产生的热量。因此，电解水制氢过程存在一部分热能损失，使得电能整体转换效率仅达到60％左右(以氢气低温热值计)。
因此，本领域需要开发利用热泵回收电解水制氢余热的***及方法，提高电解水制氢的电能转换效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用热泵回收电解水制氢余热的***及方法，以克服现有技术存在的缺陷，本发明能够利用热泵将电解水制氢过程中产生的低品质热转化成高品质热加以利用，提高整体电能转换效率。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种利用热泵回收电解水制氢余热的***，包括电解水制氢单元和热泵单元，所述电解水制氢单元用于电解水制氢气、氧气，并产生热量；所述热泵单元用于回收所述电解水制氢单位的电解水制氢余热，并向对外供热设备提供热源。
进一步地，所述电解水制氢单元产生的高温电解液作为所述热泵单元的高温热源，所述电解水制氢单元产生的高温氢气和高温氧气作为所述热泵单元的低温热源。
进一步地，所述电解水制氢单元包括电解槽、气液分离***和循环泵，所述热泵单元包括发生器、冷凝器、吸收器和蒸发器；
所述电解槽电解液出口与气液分离***电解液入口连接，气液分离***电解液出口与发生器高温热源入口连接，发生器高温热源出口与循环泵入口连接，循环泵出口与电解槽电解液入口连接；气液分离***高温氢气出口和高温氧气出口与蒸发器低温热源入口连接；
所述发生器的制冷剂出口与冷凝器制冷剂入口连接，冷凝器制冷剂出口与蒸发器制冷剂入口连接，蒸发器制冷剂出口与吸收器制冷剂入口连接；吸收器稀溶液出口与发生器稀溶液入口连接，发生器浓溶液出口与吸收器浓溶液入口连接，吸收器设置的循环水入口，吸收器循环水出口与冷凝器循环水入口连接，冷凝器循环水出口连接对外供热设备。
进一步地，所述对外供热设备的回水连接至吸收器循环水入口。
进一步地，所述电解槽为碱性电解槽或固体聚合物电解槽。
进一步地，所述电解液为KOH碱性溶液或纯水。
进一步地，所述制冷剂为溴化锂溶液或氨水溶液。
一种利用热泵回收电解水制氢余热的方法，水通过电解水制氢单元制氢气、氧气，并产生热量，然后热泵单元回收电解水制氢单元的制氢余热，并向对外供热设备提供热源。
进一步地，所述电解水制氢单元包括电解槽、气液分离***和循环泵，所述热泵单元包括发生器、冷凝器、吸收器和蒸发器；
所述电解槽电解液出口与气液分离***电解液入口连接，气液分离***电解液出口与发生器高温热源入口连接，发生器高温热源出口与循环泵入口连接，循环泵出口与电解槽电解液入口连接；气液分离***高温氢气出口和高温氧气出口与蒸发器低温热源入口连接；
所述发生器的制冷剂出口与冷凝器制冷剂入口连接，冷凝器制冷剂出口与蒸发器制冷剂入口连接，蒸发器制冷剂出口与吸收器制冷剂入口连接；吸收器稀溶液出口与发生器稀溶液入口连接，发生器浓溶液出口与吸收器浓溶液入口连接，吸收器设置的循环水入口，吸收器循环水出口与冷凝器循环水入口连接，冷凝器循环水出口连接对外供热设备；
具体包括以下步骤：
电解制氢单元内电解槽中水在直流电作用下分解生产氢气和氧气并释放热量，电解液中的水被逐渐消耗，温度升高；气体产物随电解液一起进入气液分离***进行气液分离，得到的高温电解液通入发生器为热泵单元提供高温热源，经冷却降温后的电解液由循环泵重新泵入电解槽完成电解液循环；气液分离得到的高温氢气和高温氧气通入蒸发器为热泵单元提供低温热源，经冷却降温后的氢气和氧气进入后续气体处理单元；
热泵单元内循环水先通入吸收器，由蒸发器中蒸发的制冷剂蒸汽加热进行一次升温；一次升温后的循环水通入冷凝器，由发生器中蒸发的制冷剂蒸汽加热进行二次升温；二次升温后的循环水提供给对外供热设备。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明根据电解水制氢过程电化学反应伴随放热的特点，利用高温电解液作为吸收式热泵单元的高温热源，利用高温气体产物作为吸收式热泵单元的低温热源，在满足电解水制氢工艺需求的同时实现余热的充分回收，提高电解水制氢过程整体电能转换效率；碱液在热泵单元完成降温，电解水制氢单元不再需要设置碱液冷却器，较少了设备投资；热泵单元中制冷剂作为冷源，电解水制氢单元不再设置传统的冷却循环水***，降低了对水的消耗，减少了循环水排污水的排放，环保效果显著；同时，利用热泵单元提升电解水制氢过程余热品位，从而实现对外清洁供热。
附图说明
图1为本发明的原理图。
其中，1为电解槽、2为气液分离***、3为循环泵、4为发生器、5为冷凝器、6为蒸发器、7为吸收器。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明实施过程做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的一种利用热泵回收电解水制氢余热的***包括电解水制氢单元和热泵单元，其中，电解水制氢单元用于电解水制氢氢气、氧气，并产生热量；热泵单元用于回收电解水制氢余热，并向对外供热设备提供热源，所述电解水制氢单元产生的高温电解液为热泵单元的高温热源，电解水制氢单元产生的高温氢气和高温氧气为热泵单元的低温热源，所述电解水制氢单元包括电解槽1、气液分离***2和循环泵3，热泵单元包括发生器4、冷凝器5、吸收器6和蒸发器7。
其中电解槽1、气液分离***2和循环泵3通过电解液循环管路连接，构成电解液循环回路；电解槽1电解液出口与气液分离***2电解液入口连接，气液分离***2电解液出口与发生器4高温热源入口连接，发生器4高温热源出口与循环泵3入口连接，循环泵3出口与电解槽1电解液入口连接；气液分离***2高温氢气出口和高温氧气出口与蒸发器6低温热源入口连接。
其中发生器4的制冷剂出口与冷凝器5制冷剂入口连接，冷凝器5制冷剂出口与蒸发器6制冷剂入口连接，蒸发器6制冷剂出口与吸收器7制冷剂入口连接；吸收器7稀溶液出口与发生器4稀溶液入口连接，发生器4浓溶液出口与吸收器7浓溶液入口连接，吸收器7设置的循环水入口，吸收器7循环水出口与冷凝器5循环水入口连接，冷凝器5循环水出口连接对外供热设备，对外供热设备的回水接入吸收器7循环水入口。
电解水制氢单元所用电解槽3为碱性电解槽或固体聚合物电解槽，电解液为KOH碱性溶液或纯水，热泵单元所用制冷剂为溴化锂溶液或氨水溶液。
本发明所述的一种利用热泵回收电解水制氢余热的方法包括以下步骤：
电解制氢单元内电解槽1中水在直流电作用下分解生产氢气和氧气并释放热量，电解液中的水被逐渐消耗，温度升高；气体产物随电解液一起进入气液分离***2进行气液分离，得到高温电解液通入发生器4为热泵单元提供高温热源，经冷却降温后的电解液由循环泵3重新泵入电解槽1完成电解液循环；气液分离得到的高温氢气和高温氧气通入蒸发器6为热泵单元提供低温热源，经冷却降温后的氢气和氧气进入后续气体处理单元。
高温氢气和高温氧气通入蒸发器6，制冷剂吸收高温电解液中的余热蒸发；吸收器7中浓溶液吸收来自蒸发器的制冷剂蒸汽，吸收过程放热加热循环水，实现循环水一次升温。与此同时，在吸收器7内浓溶液变成稀溶液进入发生器4；高温电解液通入发生器4加热稀溶液，低沸点制冷剂蒸发，稀溶液变为浓溶液，浓溶液返回吸收器7进行吸收；发生器4中蒸发的制冷剂蒸汽进入冷凝器5冷凝成液态制冷剂进入蒸发器6，蒸发过程放热加热循环水，实现循环水二次升温。如此反复，实现热泵循环。
电解水制氢单元中产生的余热在热泵单元被移除，电解液温度能够保持稳定，产物氢气和氧气温度降至后续处理所需工艺温度，在满足电解水制氢工艺需求的同时实现余热的充分回收，提高电解水制氢过程整体电能转换效率。同时，利用热泵单元提升电解水制氢过程余热品位，二次升温后的循环水提供给对外供热设备，从而实现对外清洁供热。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种利用热泵回收电解水制氢余热的***，其特征在于，包括电解水制氢单元和热泵单元，所述电解水制氢单元用于电解水制氢气、氧气，并产生热量；所述热泵单元用于回收所述电解水制氢单位的电解水制氢余热，并向对外供热设备提供热源。
2.根据权利要求1所述的一种利用热泵回收电解水制氢余热的***，其特征在于，所述电解水制氢单元产生的高温电解液作为所述热泵单元的高温热源，所述电解水制氢单元产生的高温氢气和高温氧气作为所述热泵单元的低温热源。
3.根据权利要求1所述的一种利用热泵回收电解水制氢余热的***，其特征在于，所述电解水制氢单元包括电解槽(1)、气液分离***(2)和循环泵(3)，所述热泵单元包括发生器(4)、冷凝器(5)、吸收器(6)和蒸发器(7)；
所述电解槽(1)电解液出口与气液分离***(2)电解液入口连接，气液分离***(2)电解液出口与发生器(4)高温热源入口连接，发生器(4)高温热源出口与循环泵(3)入口连接，循环泵(3)出口与电解槽(1)电解液入口连接；气液分离***(2)高温氢气出口和高温氧气出口与蒸发器(6)低温热源入口连接；
所述发生器(4)的制冷剂出口与冷凝器(5)制冷剂入口连接，冷凝器(5)制冷剂出口与蒸发器(6)制冷剂入口连接，蒸发器(6)制冷剂出口与吸收器(7)制冷剂入口连接；吸收器(7)稀溶液出口与发生器(4)稀溶液入口连接，发生器(4)浓溶液出口与吸收器(7)浓溶液入口连接，吸收器(7)设置的循环水入口，吸收器(7)循环水出口与冷凝器(5)循环水入口连接，冷凝器(5)循环水出口连接对外供热设备。
4.根据权利要求3所述的一种利用热泵回收电解水制氢余热的***，其特征在于，所述对外供热设备的回水连接至吸收器(7)循环水入口。
5.根据权利要求3所述的一种利用热泵回收电解水制氢余热的***，其特征在于，所述电解槽(1)为碱性电解槽或固体聚合物电解槽。
6.根据权利要求5所述的一种利用热泵回收电解水制氢余热的***，其特征在于，所述电解液为KOH碱性溶液或纯水。
7.根据权利要求3所述的一种利用热泵回收电解水制氢余热的***，其特征在于，所述制冷剂为溴化锂溶液或氨水溶液。
8.一种利用热泵回收电解水制氢余热的方法，采用权利要求1-7任一项所述的一种利用热泵回收电解水制氢余热的***，其特征在于，水通过电解水制氢单元制氢气、氧气，并产生热量，然后热泵单元回收电解水制氢单元的制氢余热，并向对外供热设备提供热源。
9.根据权利要求8所述的一种利用热泵回收电解水制氢余热的方法，其特征在于，所述电解水制氢单元包括电解槽(1)、气液分离***(2)和循环泵(3)，所述热泵单元包括发生器(4)、冷凝器(5)、吸收器(6)和蒸发器(7)；
所述电解槽(1)电解液出口与气液分离***(2)电解液入口连接，气液分离***(2)电解液出口与发生器(4)高温热源入口连接，发生器(4)高温热源出口与循环泵(3)入口连接，循环泵(3)出口与电解槽(1)电解液入口连接；气液分离***(2)高温氢气出口和高温氧气出口与蒸发器(6)低温热源入口连接；
所述发生器(4)的制冷剂出口与冷凝器(5)制冷剂入口连接，冷凝器(5)制冷剂出口与蒸发器(6)制冷剂入口连接，蒸发器(6)制冷剂出口与吸收器(7)制冷剂入口连接；吸收器(7)稀溶液出口与发生器(4)稀溶液入口连接，发生器(4)浓溶液出口与吸收器(7)浓溶液入口连接，吸收器(7)设置的循环水入口，吸收器(7)循环水出口与冷凝器(5)循环水入口连接，冷凝器(5)循环水出口连接对外供热设备；
具体包括以下步骤：
电解制氢单元内电解槽(1)中水在直流电作用下分解生产氢气和氧气并释放热量，电解液中的水被逐渐消耗，温度升高；气体产物随电解液一起进入气液分离***(2)进行气液分离，得到的高温电解液通入发生器(4)为热泵单元提供高温热源，经冷却降温后的电解液由循环泵(3)重新泵入电解槽(1)完成电解液循环；气液分离得到的高温氢气和高温氧气通入蒸发器(6)为热泵单元提供低温热源，经冷却降温后的氢气和氧气进入后续气体处理单元；
热泵单元内循环水先通入吸收器(7)，由蒸发器(6)中蒸发的制冷剂蒸汽加热进行一次升温；一次升温后的循环水通入冷凝器(5)，由发生器(4)中蒸发的制冷剂蒸汽加热进行二次升温；二次升温后的循环水提供给对外供热设备。
CN202110535648.9A 2021-05-17 2021-05-17 一种利用热泵回收电解水制氢余热的***及方法 Pending CN113137783A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110535648.9A CN113137783A (zh) 2021-05-17 2021-05-17 一种利用热泵回收电解水制氢余热的***及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110535648.9A CN113137783A (zh) 2021-05-17 2021-05-17 一种利用热泵回收电解水制氢余热的***及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113137783A true CN113137783A (zh) 2021-07-20

Family

ID=76817266

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110535648.9A Pending CN113137783A (zh) 2021-05-17 2021-05-17 一种利用热泵回收电解水制氢余热的***及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113137783A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113251699A (zh) * 2021-05-12 2021-08-13 成都绿建工程技术有限公司 一种热回收式热泵制氧空调机组
CN114108021A (zh) * 2021-11-19 2022-03-01 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种自热启动电解水制氢***及其运行方法
CN114481161A (zh) * 2022-01-28 2022-05-13 上海羿沣氢能科技有限公司 电解水制氢***及制氧子***
CN114525520A (zh) * 2022-03-07 2022-05-24 阳光氢能科技有限公司 一种制氢***热待机控制方法及制氢***
CN114574874A (zh) * 2022-02-28 2022-06-03 阳光氢能科技有限公司 一种电解水制氢***及其热管理***
CN114808029A (zh) * 2022-04-14 2022-07-29 华中科技大学 一种碱性电解水制氢的热管理调节***及其调节方法
CN114807962A (zh) * 2022-04-14 2022-07-29 华中科技大学 一种基于吸收式热泵的碱性电解水制氢***及其调节方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5146750A (en) * 1989-10-19 1992-09-15 Gordon W. Wilkins Magnetoelectric resonance engine
JP2001057222A (ja) * 1999-08-18 2001-02-27 Shinko Pantec Co Ltd エネルギー貯蔵装置およびその運転方法
EP2056038A2 (de) * 2007-10-22 2009-05-06 Vaillant GmbH Kombination einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle mit einer Adsorptionswärmepumpe
CN102901264A (zh) * 2011-06-24 2013-01-30 塞穆克斯有限公司 三效蒸汽吸收式制冷***
CN110528013A (zh) * 2018-05-24 2019-12-03 本田技研工业株式会社 水电解***的运转方法和水电解***
CN215062987U (zh) * 2021-05-17 2021-12-07 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种利用热泵回收电解水制氢余热的***

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5146750A (en) * 1989-10-19 1992-09-15 Gordon W. Wilkins Magnetoelectric resonance engine
JP2001057222A (ja) * 1999-08-18 2001-02-27 Shinko Pantec Co Ltd エネルギー貯蔵装置およびその運転方法
EP2056038A2 (de) * 2007-10-22 2009-05-06 Vaillant GmbH Kombination einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle mit einer Adsorptionswärmepumpe
CN102901264A (zh) * 2011-06-24 2013-01-30 塞穆克斯有限公司 三效蒸汽吸收式制冷***
CN110528013A (zh) * 2018-05-24 2019-12-03 本田技研工业株式会社 水电解***的运转方法和水电解***
CN215062987U (zh) * 2021-05-17 2021-12-07 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种利用热泵回收电解水制氢余热的***

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113251699A (zh) * 2021-05-12 2021-08-13 成都绿建工程技术有限公司 一种热回收式热泵制氧空调机组
CN114108021A (zh) * 2021-11-19 2022-03-01 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种自热启动电解水制氢***及其运行方法
CN114481161A (zh) * 2022-01-28 2022-05-13 上海羿沣氢能科技有限公司 电解水制氢***及制氧子***
CN114574874A (zh) * 2022-02-28 2022-06-03 阳光氢能科技有限公司 一种电解水制氢***及其热管理***
CN114525520A (zh) * 2022-03-07 2022-05-24 阳光氢能科技有限公司 一种制氢***热待机控制方法及制氢***
CN114525520B (zh) * 2022-03-07 2024-01-30 阳光氢能科技有限公司 一种制氢***热待机控制方法及制氢***
CN114808029A (zh) * 2022-04-14 2022-07-29 华中科技大学 一种碱性电解水制氢的热管理调节***及其调节方法
CN114807962A (zh) * 2022-04-14 2022-07-29 华中科技大学 一种基于吸收式热泵的碱性电解水制氢***及其调节方法
CN114808029B (zh) * 2022-04-14 2023-09-01 华中科技大学 一种碱性电解水制氢的热管理调节***及其调节方法
CN114807962B (zh) * 2022-04-14 2023-09-29 华中科技大学 一种基于吸收式热泵的碱性电解水制氢***及其调节方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113137783A (zh) 一种利用热泵回收电解水制氢余热的***及方法
CN102660340B (zh) 利用过剩电能将烟气中的二氧化碳转化成天然气的工艺及设备
CN111748822A (zh) 一种大型碱性电解水制氢装置的综合热管理***
CN213013112U (zh) 一种大型碱性电解水制氢装置的综合热管理***
CN114481161B (zh) 电解水制氢***及制氧子***
CN211872097U (zh) 一种宽功率电解水制氢***
CN112391641B (zh) 一种电解水制氢装置及方法
CN112993362A (zh) 一种氢氧燃料电池能源再生循环装置
CN113278987B (zh) 一种soec和ael电解耦合固体循环储放氢***
CN114044562A (zh) 一种电解装置和水处理淡化***的集成***
CN112323092A (zh) 两步式热化学循环分解水进行制氢和产电的方法及***
CN215062987U (zh) 一种利用热泵回收电解水制氢余热的***
CN111987744A (zh) 一种热能深度利用的电储氢热一体化能源***
CN215925090U (zh) 一种风电制氢储能***
CN113604827B (zh) 一种利用液态天然气冷能发电制氢的***
CN213680909U (zh) 电解水氢热联供装置
CN112853388A (zh) 使用有机朗肯循环回收电解液余热用于发电的***和方法
CN111810269A (zh) 一种基于金属燃料铝储能的多联产发电***及其工作方法
CN113794236A (zh) 一种以镁为载体的能源***及其工作方法
CN216155981U (zh) 一种背压式铝-蒸汽燃烧多联产储能***
CN113235114B (zh) 一种基于氯碱副产氢的原位燃料电池热电联供***
CN114412599A (zh) 一种电解制氢耦合燃气轮机发电***
CN212895007U (zh) 一种利用风电电能制取氢气、氯气、烧碱及盐酸合成***
CN115178210A (zh) 一种电-热化学循环分解二氧化碳/水的***及方法
CN109339891B (zh) 一种镁为载体的闭式能量转换远传及固碳***与方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20230606

Address after: 102209 building a, Huaneng talent innovation and entrepreneurship base, Beiqijia future science and Technology City, Changping District, Beijing

Applicant after: HUANENG CLEAN ENERGY Research Institute

Applicant after: Huaneng Mingtai Power Co.,Ltd.

Applicant after: Sichuan Huaneng Hydrogen Technology Co.,Ltd.

Applicant after: Huaneng Group R&D Center Co., Ltd.

Applicant after: Sichuan Huaneng Taipingyi Hydropower Co.,Ltd.

Applicant after: SICHUAN HUANENG BAOXINGHE HYDROPOWER Co.,Ltd.

Applicant after: SICHUAN HUANENG JIALINGJIANG HYDROPOWER Co.,Ltd.

Applicant after: SICHUAN HUANENG DONGXIGUAN WATER POWER Co.,Ltd.

Applicant after: SICHUAN HUANENG KANGDING HYDROPOWER Co.,Ltd.

Applicant after: SICHUAN HUANENG FUJIANG HYDROPOWER CO.,LTD.

Address before: 102209 building a, Huaneng talent innovation and entrepreneurship base, future science and Technology City, Beiqijia Town, Changping District, Beijing

Applicant before: HUANENG CLEAN ENERGY Research Institute

Applicant before: Sichuan Huaneng Hydrogen Technology Co.,Ltd.

Applicant before: Huaneng Group R&D Center Co., Ltd.