[实用新型]一种水蒸气等离子体制氢系统

说明书

本实用新型公开了一种水蒸气等离子体制氢系统，包括：蒸汽发生器，所述蒸汽发生器用于制取水蒸气；等离子发生器，所述等离子发生器与蒸汽发生器接通，所述蒸汽发生器制取的水蒸气进入等离子发生器内，水蒸气被电离成含有H⁺的水蒸气等离子体；电解槽，所述电解槽与等离子发生器接通，所述等离子发生器内生成的水蒸气等离子体进入电解槽内，所述水蒸气等离子体中的H⁺被电解后生成H₂。本实用新型利用等离子技术通过消耗极少的电能，将水分子离子化，增强其活性，再结合PEM水电解的质子交换膜系统，大大降低了直流电源的驱动能量、减轻了催化层的催化压力、提高了电流密度，间接提高了制氢效率、降低了制氢电耗、延长了电解槽寿命。

技术领域

本实用新型涉及制氢系统的技术领域，具体涉及一种水蒸气等离子体制氢系统。

背景技术

氢能是一种来源广泛、清洁无碳、灵活高效、应用场景丰富的二次能源，具有能量密度大、存储周期长等优势，将作为我国清洁高效能源生产和消费体系中的重要构成部分，可再生能源制氢是未来氢能产业发展的主要方向。目前可再生能源制氢的四种技术路线(碱性水电解(AEW)、质子交换膜水电解(PEM)、阴离子交换膜水电解(AEM)以及固体氧化物水电解(SOE))中，PEM电解水制氢由于具有电流密度高、电解槽体积小、运行灵活、利于快速变载、与风电、光伏具有良好的匹配性等诸多优点，被公认为是制氢领域最具发展前景的电解制氢技术。虽然PEM电解水制氢技术在四大主流技术中优势明显，但要更好地满足可再生能源应用的需求，还需要在技术方面有进一步的突破，比如进一步提高PEM电解水制氢的功率，提高电流密度和能源使用效率等，针对这些问题本领域技术人员还需要进一步研究和探索。

实用新型内容

为了解决现有技术中的不足现提供一种水蒸气等离子体制氢系统，降低现有PEM制氢的成本，提高电流密度和制氢效率，缓解PEM质子交换膜的工作压力。

本实用新型提供了一种水蒸气等离子体制氢系统，包括：

蒸汽发生器，所述蒸汽发生器用于制取水蒸气；

等离子发生器，所述等离子发生器与所述蒸汽发生器接通，所述蒸汽发生器制取的水蒸气进入所述等离子发生器内，水蒸气被电离成含有H⁺的水蒸气等离子体；

电解槽，所述电解槽与所述等离子发生器接通，所述等离子发生器内生成的水蒸气等离子体进入所述电解槽内，所述水蒸气等离子体中的H⁺被电解后生成H₂。

作为本实用新型的进一步改进，所述蒸汽发生器的出口与所述等离子发生器的进口之间接通有第一管道，所述第一管道用于将蒸汽发生器制取的水蒸气导入所述等离子发生器内。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一管道上串联接通有蒸汽阀门，所述蒸汽阀门用于控制所述第一管道内水蒸气的流量大小。

作为本实用新型的进一步改进，所述等离子发生器包括绝缘的壳体，所述壳体内设有用于电离水蒸气的密封腔，所述第一管道与该密封腔接通。

作为本实用新型的进一步改进，所述壳体包括绝缘的筒体，所述筒体的两端均封面固定有绝缘板，所述筒体的内部形成所述密封腔。

作为本实用新型的进一步改进，所述筒体的内部和外部分别设有内电极和外电极，所述内电极和外电极分别与等离子体电源的两电极电性连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述内电极为与所述筒体同轴设置的金属管，该金属管的两端分别固定在对应端的绝缘板上。

作为本实用新型的进一步改进，所述外电极为同轴套装在所述筒体外部的金属筒，该金属筒与所述筒体的外侧面贴合，所述金属筒的外表面设有将其完全覆盖的绝缘套。