[发明专利]一种宽功率电解水制氢系统及方法

权利要求书

1.一种宽功率电解水制氢系统，其特征在于：包括整流变压器(1)、电解槽(2)、气液分离器(3)、气体冷却器(4)和气体捕滴器(5)；

波动性电源通过整流变压器(1)连接电解槽(2)，用于向电解槽(2)供电；

所述气液分离器(3)包括氢气分离器和氧气分离器，所述气体冷却器(4)包括氢气冷却器和氧气冷却器，所述气体捕滴器(5)包括氢气捕滴器和氧气捕滴器，所述电解槽(2)的阴极电解液出液口与所述气液分离器(3)的氢气分离器相互连通，所述电解槽(2)的阳极电解液出液口与气液分离器(3)的氧气分离器相互连通，所述氢气分离器的出气口与所述氢气冷却器的进气口相互连通，所述氧气分离器的出气口与所述氧气冷却器的进气口相互连通，所述氢气冷却器的出气口与所述氢气捕滴器的进气口相互联通，所述氧气冷却器的出气口与所述氧气捕滴器的进气口相互联通。

2.根据权利要求1所述的一种宽功率电解水制氢系统，其特征在于：所述波动性电源包括风电或光伏。

3.根据权利要求1所述的一种宽功率电解水制氢系统，其特征在于：所述气液分离器(3)的电解液残液出口通过电解液换热器(6)与所述电解槽(2)的输液口连通，用于电解液的循环利用。

4.根据权利要求1或3所述的一种宽功率电解水制氢系统，其特征在于：所述气液分离器(3)的纯水补液口上设置补水装置(8)。

5.根据权利要求3所述的一种宽功率电解水制氢系统，其特征在于：还包括循环冷却系统(7)，所述循环冷却系统(7)分别与所述气体冷却器(4)和电解液换热器(6)进行热交换。

6.根据权利要求5所述的一种宽功率电解水制氢系统，其特征在于：所述循环冷却系统(7)为液体循环冷却系统或气体循环冷却系统。

7.根据权利要求1所述的一种宽功率电解水制氢系统，其特征在于：所述电解槽(2)上设置有电解槽控制器(9)，用于控制所述电解槽(2)的运行电流、压力、温度、气体纯度、电解液流量、液位。

8.根据权利要求1或2或3或5或6或7所述的一种宽功率电解水制氢系统，其特征在于：所述电解槽(2)的数量为一个或多个，多个电解槽时采用并联模式。

9.一种宽功率电解水制氢方法，其特征在于，基于权利要求1所述的一种宽功率电解水制氢系统，包括：

风电或光伏作为电源经过整流变压器(1)转换为可用于电解水的直流电，电解槽(2)采用碱性电解水电解槽，总制氢规模为X Nm³/h，采用两个电解槽并联的模式，两个电解槽的制氢规模分别为X1 Nm³/H和X2 Nm³/H，其中X1≥X2；电解槽控制器(9)根据风电或光伏的出力情况确定电解槽的出力情况：当需要产氢量大于X1 Nm³/h时，两个电解槽(2)均运行，两个电解槽(2)阴极流出的电解液汇入气液分离器(3)的氢气分离器，氢气在氢气分离器中逸出后进入气体冷却器(4)的氢气冷却器进行冷却，冷却后的氢气进入气体捕滴器(5)的氢气捕滴器去除水汽，氢气捕滴器出口的氢气进行收集、纯化或利用；两个电解槽(2)阳极流出的电解液汇入气液分离器(3)的氧气分离器，氧气在氧气分离器中逸出后进入气体冷却器(4)的氧气冷却器进行冷却，冷却后的氧气进入气体捕滴器(5)的氧气捕滴器去除水汽，氧气捕滴器出口的氧气进行收集、纯化或利用；气液分离器(3)中气体逸出后剩余的电解液循环经过电解液换热器(6)进行降温，并循环回到电解槽(2)。

10.一种宽功率电解水制氢方法，其特征在于，基于权利要求1所述的一种宽功率电解水制氢系统，包括：

风电或光伏作为电源经过整流变压器(1)转换为可用于电解水的直流电，电解槽(2)采用碱性电解水电解槽，总制氢规模为X Nm³/h，采用两个电解槽并联的模式，两个电解槽的制氢规模分别为X1 Nm³/H和X2 Nm³/H，其中X1≥X2；电解槽控制器(9)根据风电、光伏的出力情况确定电解槽的出力情况：当需要产氢量达到X3 Nm³/h时，X1≥X2≥X3；一个电解槽(2)停止运行，另一个电解槽(2)制氢出力X3 Nm³/h，停止运行的电解槽(2)，电解液不再循环，同时，电解电流调为零，运行的电解槽(2)中，阴极流出的电解液汇入气液分离器(3)的氢气分离器，氢气在氢气分离器中逸出后进入气体冷却器(4)的氢气冷却器进行冷却，冷却后的氢气进入气体捕滴器(5)的氢气捕滴器去除水汽，氢气捕滴器出口的氢气进行收集、纯化或利用；运行的电解槽(2)中，阳极流出的电解液汇入气液分离器(3)的氧气分离器，氧气在氧气分离器中逸出后进入气体冷却器(4)的氧气冷却器进行冷却，冷却后的氧气进入气体捕滴器(5)的氧气捕滴器去除水汽，氧气捕滴器出口的氧气进行收集、纯化或利用，气液分离器(3)中气体逸出后剩余的电解液循环经过电解液换热器(6)进行降温，并循环回到电解槽(2)。