[发明专利]电制氢余热利用装置和方法

说明书

本公开涉及电制氢余热利用装置和方法。根据本公开，通过设置储热设备，并在储热设备的各个接口与换热器的各个接口间设置连接管路和控制对应管路导通/断开的阀门，在储热设备和换热器间形成可切换的储热回路和放热回路，使得在不额外增加换热器的情况下，实现高效的电解热回收利用，其结构简单、实现成本低、便于集成，并且原有设备不需大的改动。

技术领域

本公开涉及电制氢系统温度控制领域，尤其涉及电制氢余热利用装置和采用该装置的余热利用方法。

背景技术

电制氢是一种极具发展前景的储能技术，它利用电解装置将可再生能源富余电能转化为氢气或其他燃料，可以实现能量的大规模、长时间存储。由于电制氢设备负载水平在全天内随可再生能源出力大幅波动，而电解产热与负载水平耦合：高负载时，需要开启冷水机为电制氢系统提供冷却；低负载时，电解产热不足以维持设备散热，使得设备温度下降，影响电解效率和动态性能。

考虑到高负载下存在大量电解余热、而低负载下需要热源维持电解设备温度，需要为电制氢设备配置储热系统，实现余热回收与利用。中国专利文献CN 111748822 A涉及一种大型碱性电解水制氢装置的综合热管理系统，在温度较高的气液混合状态碱液流出电解槽后立即对其进行冷却，将热量收集至热管理装置，并在冷碱液进入电解槽前进行加热，避免因热碱液在气液分离与碱液管路循环时导致的热量损失。该专利虽然试图实现电解余热回收，但是流程结构复杂，共包含四个换热器，在实际应用中显著增加了设备成本，且装置体积大，非常不利于集成。

发明内容

有鉴于此，本公开提出了一种结构简单、成本低而且能够高效实现电解热回收利用的装置，本公开还提出了采用该装置的余热利用方法。

本公开提出了一种电制氢余热利用装置，用于电制氢系统，所述装置包括储热设备，所述储热设备包括储热主体、第一冷液口和第一热液口：

所述储热主体用于储存液体；

所述第一冷液口通过第一管路连接到置于所述电制氢系统的气液分离器中的换热器的进液口，所述第一冷液口还通过第二管路连接到所述换热器的出液口，所述第一冷液口连通所述储热主体中第一温度的液体；

所述第一热液口通过第三管路连接到所述换热器的所述进液口，所述第一热液口通过还第四管路连接到所述换热器的所述出液口，所述第一热液口连通所述储热主体中第二温度的液体，所述第二温度大于所述第一温度；

其中，所述第一管路、所述第二管路、所述第三管路和所述第四管路上对应设置有第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门，以控制对应管路导通或断开。

可选地，所述装置还包括第一循环泵和第二循环泵，所述第一循环泵设置于所述第一管路和所述第四管路中的一者上，所述第二循环泵设置于所述第二管路和所述第三管路中的一者上。

可选地，所述装置还包括阀门组件，所述阀门组件串联在一段公共管路段的两个节点之间，所述公共管路段指所述第一管路、所述第二管路、所述第三管路和所述第四管路中具有共同接口的两个管路的公共部分，所述阀门组件包括循环泵和第五阀门、第六阀门、第七阀门和第八阀门，其中：

所述第五阀门的第一端和所述第六阀门的第一端连接到所述循环泵的进液口，所述第七阀门的第一端和所述第八阀门的第一端连接到所述循环泵的出液口；

所述第五阀门的第二端和所述第七阀门的第二端连接到所述两个节点中的一者，所述第六阀门的第二端和所述第八阀门的的第二端连接到所述两个节点中的另一者。

可选地，所述储热设备为常压式储热罐。

可选地，所述装置还包括外加热源，所述储热设备还包括第二冷液口和第二热液口，其中：

所述外加热源的进液口与所述储热设备的第二冷液口连接，所述外加热源的出液口与所述储热设备的第二热液口连接，为所述储热设备提供热量。