CN115772684A - 一种电解制氢***和电解制氢方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电解制氢***和电解制氢方法，电解制氢***利用清洁能源进行电解制氢，包括设于电解液循环回路的电解槽、热交换器、气液分离器、加热器、流量泵和温度检测组件，电解槽连接有新能源电源以进行电解操作；当温度检测组件判断电解液的温度不小于第一预设温度时，热交换器开启，加热器关闭，电解槽处于工作状态；当温度检测组件判断电解液的温度小于第一预设温度时，关闭热交换器，开启加热器，保持电解液的温度在第一预设温度和第二预设温度之间，电解槽处于待机状态。采用如上结构，电解槽在清洁能源较为稳定时能够正常电解制氢，清洁能源不稳定时便转换为待机状态，待清洁能源再次稳定时能够快速启动，高效利用清洁能源。
Description
技术领域
本发明涉及电解制氢技术领域，具体涉及一种电解制氢***和电解制氢方法。
背景技术
为有效利用绿色清洁能源，降低不可再生资源的浪费，现有技术中通常采用太阳能、风能等清洁能源以进行电解制氢，从而将其转化为绿氢能源。
现有技术中电解制氢通常通过电解槽完成，但电解槽从启动到正常运行通常需要较长时间，而由于太阳能、风能等清洁能源极易受到外界条件的影响，稳定性较差，导致采用太阳能、风能等清洁能源的电解槽对前者的利用率较低，造成了较大的能源浪费；而且，若电解槽频繁启动或关闭，在工作温度的高温和环境温度之间交替变化，会导致电解槽的使用寿命降低，影响电解槽的运行安全。
因此，如何提供一种对太阳能、风能等清洁能源利用率较高的电解制氢***，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种对太阳能、风能等清洁能源利用率较高的电解制氢***。
为解决上述技术问题，本发明提供一种电解制氢***，利用清洁能源进行电解制氢，包括设于电解液循环回路的电解槽、热交换器、气液分离器、加热器、流量泵和温度检测组件，所述电解槽连接有新能源电源以进行电解操作，所述热交换器能够对电解液进行散热，所述加热器能够对电解液进行加热，所述流量泵能够泵出电解液，所述温度检测组件能够检测电解液的温度；当所述温度检测组件判断电解液的温度不小于第一预设温度时，所述热交换器开启，所述加热器关闭，所述电解槽处于工作状态；当所述温度检测组件判断电解液的温度小于第一预设温度时，关闭所述热交换器，开启所述加热器，保持电解液的温度在所述第一预设温度和第二预设温度之间，所述第二预设温度小于所述第一预设温度，所述电解槽处于待机状态。
采用如上结构，电解槽在清洁能源较为稳定时能够正常电解制氢，清洁能源不稳定时便转换为待机状态，待清洁能源再次稳定时能够快速启动，高效利用清洁能源。
可选地，还包括压力检测组件，所述压力检测组件能够检测电解液的压力，若检测电解液的压力小于预设压力，则控制所述流量泵增大电解液的压力，直至电解液的压力不小于预设压力。
可选地，所述流量泵设有电解液输入口。
可选地，所述气液分离器和所述电解槽之间、所述气液分离器和所述加热器之间均设有所述热交换器。
本发明还提供一种电解制氢方法，基于上文所描述的电解制氢***，具体步骤如下：温度检测组件实时检测电解液温度，当电解液的温度不小于第一预设温度时，开启热交换器，关闭加热器，使电解槽处于工作状态；当检测的电解液的温度小于所述第一预设温度时，关闭所述热交换器，开启所述加热器，保持电解液的温度在所述第一预设温度和第二预设温度之间，使所述电解槽处于待机状态。
附图说明
图1是本发明实施例所提供电解制氢***的示意图。
图1中的附图标记说明如下：
1电解槽、2新能源电源、3热交换器、4气液分离器、41气体输出口、
5加热器、6流量泵、61电解液输入口、7温度检测组件。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1，图1是本发明实施例所提供电解制氢***的示意图。
本发明提供一种电解制氢***，利用清洁能源进行电解制氢，包括设于电解液循环回路的电解槽1、热交换器3、气液分离器4、加热器5、流量泵6和温度检测组件7，电解槽1连接有新能源电源2以进行电解操作，热交换器3能够对电解液进行散热，加热器5能够对电解液进行加热，流量泵6能够泵出电解液，温度检测组件7能够检测电解液的温度；
当温度检测组件7判断电解液的温度不小于第一预设温度时，热交换器3开启，加热器5关闭，电解槽1处于工作状态；
当温度检测组件7判断电解液的温度小于第一预设温度时，关闭热交换器3，开启加热器5，保持电解液的温度在第一预设温度和第二预设温度之间，第二预设温度小于第一预设温度，电解槽1处于待机状态。
采用如上结构，电解槽1在清洁能源较为稳定时能够正常电解制氢，清洁能源不稳定时便转换为待机状态，待清洁能源再次稳定时能够快速启动，高效利用清洁能源。
清洁能源是指太阳能、风能等可再生能源，与之对应的，新能源电源2可以是光伏发电、风力发电等，而新能源电源2具体为何种结构、利用何种清洁能源本发明不做限定。
在利用清洁能源发电的新能源电源2能够正常支持电解槽1进行电解制氢操作时，热交换器3、气液分离器4、流量泵6和温度检测组件7均正常工作，加热器5关闭，生成的氢气和氧气从气液分离器4的气体输出口41不断输出循环，新的电解液经流量泵6的电解液输入口61不断进入循环。
由于清洁能源的不稳定性，利用清洁能源发电的新能源电源2时常无法正常支持电解槽1进行电解制氢操作，在电解槽1停止电解制氢后，电解液的温度便会逐渐降低，当温度降低至第一预设温度以下时，温度检测组件7即可检测到该温度情况，并发出低温信号，使热交换器3关闭，加热器5打开，对电解液进行加热，将电解液的温度保持在第二预设温度以上、第一预设温度以下，电解槽1便可保持待机状态，随时可以满功率快速启动。
其中，第一预设温度是指电解槽1正常工作温度范围内的最低温度，即电解液的温度低于该温度时，代表电解槽1已经停止正常运行；第二预设温度是指电解槽1能够启动的最低温度，即电解液的温度高于该温度时，电解槽1随时能够满功率启动。例如，电解槽1的正常工作温度为80℃至90℃，最低启动温度为60℃，则第一预设温度为80℃，第二预设温度为60℃。
可以理解，第一预设温度和第二预设温度是随电解槽1的性能和电解液循环回路的大小等因素而变化的，本发明对此不做限定，在实际应用中可根据情况自由更改。
本实施例中加热器5通过独立电源进行供能，以满足电解液的加热需求。经测算，以1500立方米每小时的碱水电解槽为标准，电解槽1正常工作时的功耗为6300千瓦时，而电解槽1待机时的功耗为20千瓦时，显然该种方式能够节约能源，并大幅提高清洁能源的利用率，同时电解槽1无需频繁在高温和常温之间交替变化，大幅延长电解槽1的使用寿命。
本实施例中还包括压力检测组件，压力检测组件能够检测电解液的压力，若检测电解液的压力小于预设压力，则控制流量泵6增大电解液的压力，直至电解液的压力不小于预设压力。
预设压力是指电解槽1启动所需的最低压力，如此设置是防止在电解槽1待机过程中电解液的压力过低，导致电解槽1无法快速启动。
本实施例中气液分离器4和电解槽1之间、气液分离器4和加热器5之间均设有热交换器3，以对电解液充分散热。
本发明还提供一种电解制氢方法，基于上文所描述的电解制氢***，具体步骤如下：
当新能源电源2能够稳定为电解槽1供电时，电解液经流量泵6泵入电解液循环回路，经电解槽1电解产生氢气和氧气，经气液分离器4将气体分离至电解液循环回路之外，热交换器3处于开启状态，电解液通过热交换器3散热并保持于工作温度，电解槽1处于工作状态；
当新能源电源2无法稳定为电解槽1供电时，电解槽1不能进行电解，使电解液的温度降低，温度检测组件7检测到电解液的温度低于第一预设温度后，关闭热交换器3，开启加热器5，并对电解液加热，保持电解液的温度在第一预设温度和第二预设温度之间，电解槽1处于待机状态；
当温度检测组件7检测到电解液的温度回升至高于第一预设温度时，关闭加热器5，开启热交换器3，电解槽1正常工作电解制氢。
采用如上方法，能够提高清洁能源的利用率。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种电解制氢***，利用清洁能源进行电解制氢，其特征在于：包括设于电解液循环回路的电解槽(1)、热交换器(3)、气液分离器(4)、加热器(5)、流量泵(6)和温度检测组件(7)，所述电解槽(1)连接有新能源电源(2)以进行电解操作，所述热交换器(3)能够对电解液进行散热，所述加热器(5)能够对电解液进行加热，所述流量泵(6)能够泵出电解液，所述温度检测组件(7)能够检测电解液的温度；
当所述温度检测组件(7)判断电解液的温度不小于第一预设温度时，所述热交换器(3)开启，所述加热器(5)关闭，所述电解槽(1)处于工作状态；
当所述温度检测组件(7)判断电解液的温度小于第一预设温度时，关闭所述热交换器(3)，开启所述加热器(5)，保持电解液的温度在所述第一预设温度和第二预设温度之间，所述第二预设温度小于所述第一预设温度，所述电解槽(1)处于待机状态。
2.根据权利要求1所述的电解制氢***，其特征在于：还包括压力检测组件，所述压力检测组件能够检测电解液的压力，若检测电解液的压力小于预设压力，则控制所述流量泵(6)增大电解液的压力，直至电解液的压力不小于预设压力。
3.根据权利要求1所述的电解制氢***，其特征在于：所述流量泵(6)设有电解液输入口(61)。
4.根据权利要求1所述的电解制氢***，其特征在于：所述气液分离器(4)和所述电解槽(1)之间、所述气液分离器(4)和所述加热器(5)之间均设有所述热交换器(3)。
5.电解制氢方法，基于权利要求1-4所描述的电解制氢***，其特征在于：具体步骤如下：
温度检测组件(7)实时检测电解液温度，当电解液的温度不小于第一预设温度时，开启热交换器(3)，关闭加热器(5)，使电解槽(1)处于工作状态；
当检测的电解液的温度小于所述第一预设温度时，关闭所述热交换器(3)，开启所述加热器(5)，保持电解液的温度在所述第一预设温度和第二预设温度之间，使所述电解槽(1)处于待机状态。
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| CN116497378A (zh) * | 2023-06-30 | 2023-07-28 | 中石油深圳新能源研究院有限公司 | 碱性水制氢***和控制电解槽内电解液温度的方法 |
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