[发明专利]一种PEM制氢与碱液制氢耦合装置及其制备工艺

权利要求书

1.一种PEM制氢与碱液制氢耦合装置，其特征在于，包括

PEM制氢组件(1)，其安装在耦合装置的一侧，且底部通过导线与风光发电设备(3)进行连接，且其远离所述风光发电设备(3)的一侧通过连接管连接有氢气储罐一(4)，所述PEM制氢组件(1)包括反应罐一(101)和安装在所述反应罐一(101)内底面上方的隔板一(102)；

碱液制氢组件(2)，其底部通过导线与风光发电设备(3)进行连接，所述碱液制氢组件(2)包括反应罐二(21)和固定安装在所述反应罐二(21)内底面的电解槽(22)；

氢气缓冲罐(5)，其通过连接管与所述反应罐二(21)的出气管进行连接。

2.根据权利要求1所述的一种PEM制氢与碱液制氢耦合装置，其特征在于：所述PEM制氢组件(1)和所述碱液制氢组件(2)设置有若干个，每个所述PEM制氢组件(1)和每个所述碱液制氢组件(2)分别通过导线与所述风光发电设备(3)进行连接，且每个所述PEM制氢组件(1)和每个所述碱液制氢组件(2)分别能够独立运行。

3.根据权利要求1所述的一种PEM制氢与碱液制氢耦合装置，其特征在于：所述隔板一(102)的上表面对称固定连接有阳极端板(103)和阴极端板(104)，所述阳极端板(103)和所述阴极端板(104)之间设置有固定连接在所述隔板一(102)上表面的质子交换膜(105)，所述阳极端板(103)和所述阴极端板(104)均通过导线与所述风光发电设备(3)进行连接。

4.根据权利要求1所述的一种PEM制氢与碱液制氢耦合装置，其特征在于：所述电解槽(22)的内底面上方设置有阴极片(24)和阳极片(23)，所述阴极片(24)和阳极片(23)均通过导线与所述风光发电设备(3)进行连接，所述电解槽(22)的上方设置有固接在所述反应罐二(21)内壁上的隔板二(25)，所述隔板二(25)的上表面固定连接有水泵(26)，所述水泵(26)的出水端端部固定连接有氧气洗涤器(27)，所述氧气洗涤器(27)的上侧连通安装有氢气洗涤器(28)，所述氢气洗涤器(28)的上侧连通安装有冷却器(29)，所述冷却器(29)远离所述氢气洗涤器(28)的一侧连通安装有出气管(210)，所述出气管(210)远离所述反应罐二(21)的一端与所述氢气缓冲罐(5)进行连接。

5.根据权利要求4所述的一种PEM制氢与碱液制氢耦合装置，其特征在于：所述氧气洗涤器(27)和氢气洗涤器(28)远离所述出气管(210)的一侧通过出液管固定连接有氢、氧碱液过滤器(211)，所述氢、氧碱液过滤器(211)固定连接在所述反应罐二(21)的一侧内壁，所述氢、氧碱液过滤器(211)的下侧通过管道连接有氢、氧碱液采暖水换热器(212)，所述氢、氧碱液采暖水换热器(212)的下侧通过管道连接有循环水冷却器(213)，所述循环水冷却器(213)的下侧连通设置有出水管(214)，所述出水管(214)的下端位于所述电解槽(22)的上侧。

6.一种基于权利要求1所述的一种PEM制氢与碱液制氢耦合装置的制备方法，其特征在于：其制备方法包括以下步骤：

步骤一、在风光发电负荷正常的运行条件下，以一定数量的碱液制氢组件(2)为制氢负荷主体，以PEM制氢组件(1)为调节，从而使得该耦合装置能够适应不同的新能源负荷；

步骤二、通过改变PEM制氢组件(1)和碱液制氢组件(2)的运行数量，来调配碱液制氢和PEM制氢的配比，从而提高制氢效率，降低能源的浪费；

步骤三、在PEM制氢组件进行制氢时，将水倒入到反应罐一(101)内，水在阳极端板(103)处产生水解反应，在电场和催化剂作用下，分裂成质子4H+、电子4e-和气态氧，4H+质子在电势差的作用下，通过质子交换膜(105)到达阴极端板(104)处，4e-电子通过外部电路传导，在阴极上产生4H++4e-反应，析出氢气，实现氢气和氧气的分离；

步骤四、当碱液制氢组件运行时，水在电解槽(22)中在直流电的作用下被分解为1份氢气和1/2份氧气，生成的氢气和氧气与电解液一起经过水泵(26)被送至氧气洗涤器(27)和氢气洗涤器(28)，产生的氢气和氧气分别经过氢气洗涤器(28)和氧气洗涤器(27)清除气体中夹带的碱液，然后再经过冷却器(29)将气体冷却，然后再输送至氢气缓冲罐(5)内进行储存，与此同时，电解液在水泵(26)的作用下经过氢、氧碱液过滤器(211)，氢、氧碱液采暖水换热器(212)和循环水冷却器(213)处理后返回电解槽(22)内继续进行电解。