[发明专利]电解锌氨溶液制氮气氢气的储能方法

说明书

本发明公开了一种电解锌氨溶液制氮气氢气的储能方法，其包括以下步骤：S1电解锌氨溶液制氮气，利用风光绿电电解锌氨溶液生成氮气，并析出锌单质；S2：制氢气，将S1得到的锌单质与氨水混合，得到氢气后进行存储。优点：制氮气过程为电解锌氨溶液析出锌单质和氮气，电解过程中不会产生氢气和氧气等易爆气体，且产生的气体直接排出槽体，不存在压力不均衡的问题，从根本上杜绝了风光绿电波动引起的爆炸问题，因此，本方法可与风光绿电的波动性贴合，具备更高的适用性，且安全性较高；电解锌氨溶液制氮气和制氢气均在常温常压下即可实施，与绿电随机性、波动性高度贴合，能够实现快速启停，满足绿电储能的需要。

技术领域：

本发明涉及氢储能技术领域，具体地说涉及一种电解锌氨溶液制氮气氢气的储能方法。

背景技术：

近年来，风电、光伏发电等新能源快速发展，大量波动性电源并网对电力系统的大规模存储提出挑战。电解水制氢是大规模风光绿电储能的可选方案之一，目前的电解水制氢技术主要分为碱水制氢(AWE)、质子交换膜纯水电解制氢(PEM)、固体聚合物阴离子交换膜水电解(AEM)、固体氧化物水电解(SOE)4类。

质子交换膜制氢(PEM)具有气体纯度高、质子膜传导能力优异的优势，但电解过程中的阳极腐蚀问题、高活性耐腐蚀的催化剂制备问题及PEM膜价格高等问题，限制了PEM电解技术的推广。

固体聚合物阴离子交换膜水电解(AEM)属于固体聚合物电解质水电解的一个分支，该技术的核心是开发出耐碱稳定性好、氢氧根传导优异、机械强度高并满足经济性要求的阴离子交换膜，该技术尚处在示范研究阶段。

固体氧化物水电解(SOE)技术适用于大规模储能电站，但该技术存在工作温度高(＝800℃)、起停不便问题，与绿电的随机性贴合度不高。

碱水电解(AWE)是产业化发展时间最长、现阶段技术最为成熟的电解制氢技术，其以氢氧化钾(KOH)水溶液为电解质，以石棉膜为隔膜，通电将水分子进行电解得到氢气和氧气。碱水电解槽是碱水电解技术所需的核心装备，主要由槽体、阳极、阴极、隔膜等组成。但是碱水制氢存在以下问题：1、碱水制氢无需贵金属做催化剂，电解槽设备成熟，但该技术必须时刻保持电解池的阳极和阴极两侧压力均衡，风光发电电流波动较大，容易造成交换膜两侧气体压力不均衡，致使氢氧气体穿过交换膜混合，进而引起爆炸；2、碱性电解槽的内部温度需要达到70-90℃才能进行电解水制氢，因此在启动之前需要先升温，难以实现快速启停，制氢速度难以快速调节，因此不适合风光等波动性绿电；3、碱性电解质(如KOH)会与空气中的CO₂反应，形成不溶于水的碳酸盐，进而阻塞多孔催化层，阻碍产物和反应物的传质，大大降低电解槽的性能。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种与绿电随机性、波动性高度贴合的电解锌氨溶液制氮气氢气的储能方法。

本发明由如下技术方案实施：电解锌氨溶液制氮气氢气的储能方法，其包括以下步骤：

S1：电解锌氨溶液制氮气

利用风光绿电电解锌氨溶液生成氮气，并析出锌单质；

S2：制氢气

将S1得到的锌单质与氨水混合，得到氢气后进行存储。

进一步的，S1的具体过程为：

S1-1：将锌氨溶液作为电解液加入到锌电解槽中；

S1-2：风光绿电经DC/DC变换器接入锌电解槽的供电线路，风光绿电功率大于锌电解槽启动功率，即可启动锌电解槽，对电解液进行电解析出锌单质，电解产生的氮气和氨气的混合气从锌电解槽的顶部排气口排出；

S1-3:电解过程中，当排气口没有气体排出，则切断风光绿电的输入，电解锌氨溶液制氮气过程结束。