[发明专利]一种宽功率电解水制氢系统及方法

说明书

本发明公开了一种宽功率电解水制氢系统及方法，包括整流变压器、电解槽，所述整流变压器将将交流电转化为直流电后通入电解槽，还包括气液分离器、气体冷却器、气体捕滴器，所述整流变压器与波动性电源连接，所述气液分离器包括氢气分离器和氧气分离器，所述气体冷却器包括氢气冷却器和氧气冷却器，所述气体捕滴器包括氢气捕滴器和氧气捕滴器，所述电解槽的阴极电解液出液口与所述气液分离器的氢气分离器相互连通，所述电解槽的阳极电解液出液口与气液分离器的氧气分离器相互连通。本发明能够有效解决目前的电解水制氢系统功率可调范围有限，宽功率波动期间系统压力调节等响应能力不足的问题。

技术领域

本发明涉及电解水制氢技术领域，具体涉及一种宽功率电解水制氢系统。

背景技术

氢能是一种绿色、高效的二次能源，在交通、电力、燃料等领域具有广阔的应用前景。目前，氢气主要来源于煤制氢、天然气重整制氢等化石燃料制氢，然而化石燃料制氢存在污染严重、受限于资源禀赋等问题。随着风电、光伏等可再生能源的大规模发展，利用可再生能源电解水制氢为氢能提供了绿色、低碳、低成本、可持续的生产方式。

然而由于风电、光伏等电源的波动性，对电解水制氢系统的耐功率波动范围和系统控制提出了更高的要求。现有电解水制氢系统功率可调范围有限，宽功率波动期间系统压力调节等响应能力不足，并且低功率条件下气体纯度下降。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种宽功率电解水制氢系统及方法，用于解决波动性电源供电下的稳定电解制氢工作。

本发明为实现上述目的，所采用的技术方案为：

一种宽功率电解水制氢系统，包括整流变压器、电解槽、气液分离器、气体冷却器和气体捕滴器；

波动性电源通过整流变压器连接电解槽，用于向电解槽供电；

所述气液分离器包括氢气分离器和氧气分离器，所述气体冷却器包括氢气冷却器和氧气冷却器，所述气体捕滴器包括氢气捕滴器和氧气捕滴器，所述电解槽的阴极电解液出液口与所述气液分离器的氢气分离器相互连通，所述电解槽的阳极电解液出液口与气液分离器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。

进一步的，所述波动性电源包括风电或光伏。

进一步的，所述气液分离器的电解液残液出口通过电解液换热器与所述电解槽的输液口连通，用于电解液的循环利用。

进一步的，所述气液分离器的纯水补液口上设置补水装置。

进一步的，还包括循环冷却系统，所述循环冷却系统分别与所述气体冷却器和电解液换热器进行热交换。

进一步的，所述循环冷却系统为液体循环冷却系统或气体循环冷却系统。

进一步的，所述电解槽上设置有电解槽控制器，用于控制所述电解槽的运行电流、压力、温度、气体纯度、电解液流量、液位。

进一步的，所述电解槽为碱性水电解槽或固体聚合物电解槽。

进一步的，所述电解槽的数量为一个或多个，多个电解槽时采用并联模式。

一种宽功率电解水制氢方法，包括：