[发明专利]使用REP和PEM技术进行负荷跟踪发电和蓄电

权利要求书

1.一种用于生成氢气和电力的制氢系统，所述制氢系统包括：

电源；

重整器-电解器-净化器组件，即REP组件，所述组件包括至少一个燃料电池，所述至少一个燃料电池包括由电解质基质分离的阳极和阴极，所述至少一个燃料电池被配置成接收由所述电源供应的反向电压并在所述至少一个燃料电池的所述阳极中生成含氢气体；

压缩器；

热水储存装置，所述热水储存装置被配置成接收、储存和输出具有第一温度的水；以及

冷水储存装置，所述冷水储存装置被配置成接收、储存和输出具有低于所述第一温度的第二温度的水；

热交换器；以及

储氢装置，其中：

所述制氢系统被配置成选择性地在蓄电模式和发电模式下操作，在所述蓄电模式下，所述含氢气体被加压并储存在所述储氢装置中，在所述发电模式下，所述含氢气体被用于生成电力，

在所述制氢系统在所述蓄电模式下的操作期间：

所述压缩器被配置成接收并且压缩从所述REP组件输出的、将被接收在所述储氢装置中的含氢气体，

所述冷水储存装置被配置成将水输出到所述热交换器的入口；并且

所述热交换器被配置成将水输出到所述热水储存装置，

在所述制氢系统在所述发电模式下的操作期间：

所述热交换器被配置成从所述热水储存装置接收水并且从所述储氢装置接收所述含氢气体，并且执行热交换以对所述含氢气体预加热并且加湿。

2.根据权利要求1所述的制氢系统，其中所述储氢装置被配置成储存由所述REP组件的所述至少一个燃料电池生成的所述含氢气体的至少一部分。

3.根据权利要求1所述的制氢系统，其中所述电源被配置成应用所述反向电压，使得从所述REP组件输出的所述含氢气体包括95％或更多的氢气。

4.根据权利要求1所述的制氢系统，其中：

所述REP组件被配置成选择性地在制氢模式和发电模式下操作；并且

所述REP组件进一步包括控制器，所述控制器被编程为：

当所述REP组件在所述制氢模式下操作时，控制所述电源以向所述至少一个燃料电池施加所述反向电压，使得所述至少一个燃料电池生成所述含氢气体，以及

当所述REP组件在所述发电模式下操作时，控制所述电源不向所述至少一个燃料电池施加所述反向电压，使得所述至少一个燃料电池由燃料生成电力。

5.根据权利要求4所述的制氢系统，其中所述REP组件的所述至少一个燃料电池被配置成向所述电源输出生成的所述电力。

6.根据权利要求1所述的制氢系统，其中当所述电源向所述至少一个燃料电池施加所述反向电压时，所述至少一个燃料电池被配置成使得在所述至少一个燃料电池的所述阳极中通过电解反应将二氧化碳与所述含氢气体分离，使得所述至少一个燃料电池输出所述含氢气体，并分离地输出包含二氧化碳和氧气的氧化剂气体。

7.根据权利要求1所述的制氢系统，进一步包括：

一个或多个重整器，所述一个或多个重整器被配置成重整碳氢燃料并将重整的燃料作为气体进料输出到所述至少一个燃料电池，

其中所述至少一个燃料电池进一步被配置成执行以下中的一个或多个：

使甲烷与水反应以产生氢气和二氧化碳，以及

变换一氧化碳和水以产生氢气和二氧化碳。

8.根据权利要求1所述的制氢系统，

其中所述热交换器被配置成接收并且至少部分地冷却从所述压缩器输出的经压缩的含氢气体；并且

所述储氢装置被配置成接收从所述热交换器输出的经冷却的、压缩的含氢气体。

9.根据权利要求1所述的制氢系统，进一步包括：

膨胀器，

其中，在所述制氢系统在所述发电模式下的操作期间，所述膨胀器被配置成接收从所述热交换器输出的所述含氢气体，并使所述含氢气体膨胀，以回收用于压缩所述含氢气体以便于存储在所述储氢装置中的能量中的至少一部分。