[发明专利]一种PEM制氢与碱液制氢耦合装置及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种PEM制氢与碱液制氢耦合装置及其制备工艺，包括PEM制氢组件、碱液制氢组件和氢气缓冲罐。本发明的有益效果是：将PEM制氢组件和碱液制氢耦合使用，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为制氢负荷主体，以PEM制氢组件为调节，从而使得该耦合装置能够适应不同的新能源负荷，通过改变PEM制氢组件和碱液制氢组件的运行数量，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；能够将电解液在水泵的作用下经过氢、氧碱液过滤器，氢、氧碱液采暖水换热器和循环水冷却器处理后返回电解槽内继续进行电解，能够实现碱液的循环使用，降低制氢成本。

技术领域

本发明涉及一种耦合装置，具体为一种基于可再生能源的PEM制氢与碱液制氢耦合装置及其制备工艺，属于氢气制备技术领域。

背景技术

电解水制氢是一种应用广泛、技术成熟、工艺简单、制取的氢气和氧气纯度高的制氢技术，其优点有：工艺流程短；制氢过程清洁，无任何的有害气体或是碳排放；制氢装置启动快，反应迅速，可以较好适应和匹配可再生能源电力的波动性。由于消耗电能较多，制氢成本较高，因此尚未大规模应用。近年来，随着国内风电、太阳能发电等可再生能源发电规模逐渐增加，电解水制氢将成为氢气的主要来源，其中PEM制氢与碱液制氢应用较为广泛。

而现有的一些制氢装置在使用时，往往存在以下不足：

1)现有的一些制氢装置大多只采用PEM制氢或者碱液制氢的方式进行制氢，无法将PEM制氢和碱液制氢进行耦合使用，因此现有的制氢装置无法根据新能源负荷的实际情况来调节PEM制氢和碱液制氢的启动配比，不利于节约能源；

2)现有的一些制氢耦合装置中的碱液制氢无法实现碱液的循环使用，增加制氢成本。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述至少一个技术问题而提供一种PEM制氢与碱液制氢耦合装置及其制备工艺。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种PEM制氢与碱液制氢耦合装置，包括

PEM制氢组件，其安装在该耦合装置的一侧，且底部通过导线与风光发电设备进行连接，且其远离所述风光发电设备的一侧通过连接管连接有氢气储罐一，所述PEM制氢组件包括反应罐一和安装在所述反应罐一内底面上方的隔板一；

碱液制氢组件，其底部通过导线与风光发电设备进行连接，所述碱液制氢组件包括反应罐二和固定安装在所述反应罐二内底面的电解槽；

氢气缓冲罐，其通过连接管与所述反应罐二的出气管进行连接。

作为本发明再进一步的方案：所述PEM制氢组件和所述碱液制氢组件设置有若干个，每个所述PEM制氢组件和每个所述碱液制氢组件分别通过导线与所述风光发电设备进行连接，且每个所述PEM制氢组件和每个所述碱液制氢组件分别能够独立运行。

作为本发明再进一步的方案：所述隔板一的上表面对称固定连接有阳极端板和阴极端板，所述阳极端板和所述阴极端板之间设置有固定连接在所述隔板一上表面的质子交换膜，所述阳极端板和所述阴极端板均通过导线与所述风光发电设备进行连接。

作为本发明再进一步的方案：所述电解槽的内底面上方设置有阴极片和阳极片，所述阴极片和阳极片均通过导线与所述风光发电设备进行连接，所述电解槽的上方设置有固接在所述反应罐二内壁上的隔板二，所述隔板二的上表面固定连接有水泵，所述水泵的出水端端部固定连接有氧气洗涤器，所述氧气洗涤器的上侧连通安装有氢气洗涤器，所述氢气洗涤器的上侧连通安装有冷却器，所述冷却器远离所述氢气洗涤器的一侧连通安装有出气管，所述出气管远离所述反应罐二的一端与所述氢气缓冲罐进行连接。