[发明专利]一种可连续稳定运行的高温电解制氢系统、方法及其应用

权利要求书

1.一种可连续稳定运行的高温电解制氢系统，包括光伏电池方阵(1)、蓄电池(3)、太阳能集热器(5)，其特征在于：

当太阳能辐射足够时，光伏电池方阵(1)发电量充足，其产生的电量分别为电蒸汽发生器(2)、蓄电池(3)、可逆固体氧化物电解制氢单元(4)供电；

所述太阳能集热器(5)吸收太阳辐射能量，并通过三元熔盐储热罐将太阳能储存起来，通过蒸汽发生器与可逆固体氧化物电解制氢单元(4)连接；

当太阳能辐射不足时，通过蓄电池(3)将储存的电能释放至可逆固体氧化物电解制氢单元(4)和电蒸汽发生器(2)；

当太阳能辐射和蓄电池(3)剩余电量均不足时，光伏电池方阵(1)和蓄电池(3)不足以支持可逆固体氧化物电解制氢单元(4)工作，可逆固体氧化物电解制氢单元(4)处于热待机模式。

2.根据权利要求1所述的一种可连续稳定运行的高温电解制氢系统，其特征在于：所述三元熔盐储热罐为单罐三元熔盐储热罐(6)其以三元熔盐作为储热介质，冷罐、热罐和两个换热器集成在一个单元中，冷段设置吸热换热器，热段设置蒸汽发生器。

3.根据权利要求1所述的一种可连续稳定运行的高温电解制氢系统，其特征在于：所述可逆固体氧化物电解制氢单元(4)包含电堆、燃料侧换热器、燃料侧电加热器、空气侧换热器、空气侧电加热器、泵与风机设备。

4.根据权利要求1所述的一种可连续稳定运行的高温电解制氢系统，其特征在于：所述电蒸汽发生器(2)的出气口分别与可逆固体氧化物电解制氢单元(4)、蒸汽发生器(7)连通；所述太阳能集热器(5)输出端依次与三元熔盐储热罐(6)、蒸汽发生器(7)的输入端连接；所述蒸汽发生器(7)出气口与可逆固体氧化物电解制氢单元(4)相连接；可逆固体氧化物电解制氢单元(4)与储氢单元(8)连接。

5.根据权利要求1所述的一种可连续稳定运行的高温电解制氢系统，其特征在于：所述热待机模式为：所述可逆固体氧化物电解制氢单元(4)逆向运行在燃料电池模式，将氢气化学能转化为电能，维持固体氧化物系统运行，将可逆固体氧化物电解制氢单元(4)的温度维持在600℃以上，从而保证可逆固体氧化物电解制氢单元(4)可以快速切换到产氢模式，实现可逆固体氧化物电解制氢单元(4)连续运行。

6.根据权利要求1所述的一种可连续稳定运行的高温电解制氢系统，其特征在于：当太阳能辐射足够时，光伏电池方阵(1)发电量充足分三部分使用：一部分电能送入可逆固体氧化物电解制氢单元(4)，为制氢单元内电堆、电加热器、泵与风机等设备供电，使其处于产氢状态；一部分电能送入电蒸汽发生器(2)，电蒸汽发生器(2)产生的高温蒸汽送入可逆固体氧化物电解制氢单元(4)，高温蒸汽、氢气和空气进入可逆固体氧化物电解制氢单元(4)参与化学反应；剩余的电能送入蓄电池(3)进行储存。

7.根据权利要求书1所述的一种可连续稳定运行的高温电解制氢系统，其特征在于，当太阳能辐射不足时，蓄电池(3)将储存的电能释放至可逆固体氧化物电解制氢单元(4)以及电蒸汽发生器(2)；三元熔盐储热罐(6)储存的热量提供给蒸汽发生器(7)，蒸汽发生器(7)产生的高温蒸汽进入可逆固体氧化物电解制氢单元(4)转化为氢气，并存储于储氢单元(8)中。

8.一种太阳能驱动的可连续稳定运行的高温电解制氢方法，包括权利要求1-7任一所述的可连续稳定运行的高温电解制氢系统，包括如下步骤：

当太阳能辐射足够时，光伏电池阵列(1)为可逆固体氧化物电解制氢单元(4)及电加热设备提供电能，剩余电能存储于蓄电池(3)，储热罐(6)储存太阳能集热器(5)吸收的热量，并随时为电解制氢过程蒸汽提供热量；

当太阳能辐射不足时，蓄电池(3)与储热罐(6)装置分别为可逆固体氧化物电解制氢单元(4)及电热设备提供电能与热能，维持可逆固体氧化物电解制氢单元(4)工作；

当太阳能辐射和蓄电池(3)剩余电量均不足时，光伏电池方阵(1)和蓄电池(3)不足以支持可逆固体氧化物电解制氢单元(4)工作，可逆固体氧化物电解制氢单元(4)处于热待机模式。

9.将权利要求书1-7任一所述的一种太阳能驱动的可连续稳定运行的高温电解制氢系统应用高温电解制氢装置中。