本發(fā)明涉及一種復(fù)極式電解槽水制氫工藝，屬于電解水制氫。

背景技術(shù)：

1、水電解制氫是目前應(yīng)用較廣且比較成熟的方法之一。水為原料制氫過程是氫與氧燃燒生成水的逆過程，因此只要提供一定形式一定能量，則可使水分解。提供電能使水分解制得氫氣的效率一般在?75～85％，其工藝過程簡單，無污染，但消耗電量大，因此其應(yīng)用受到一定的限制。利用電網(wǎng)峰谷差電解水制氫，作為一種貯能手段也具有特點。我國水力資源豐富，利用水電發(fā)電，電解水制氫有其發(fā)展前景。太陽能取之不盡，其中利用光電制氫的方法即稱為太陽能氫能系統(tǒng)，國外已進行實驗性研究。隨著太陽電池轉(zhuǎn)換能量效率的提高，成本的降低及使用壽命的延長，其用于制氫的前景不可估量。同時，太陽能、風(fēng)能及海洋能等也可通過電制得氫氣并用氫作為中間載能體來調(diào)節(jié)，貯存轉(zhuǎn)化能量，使得對用戶的能量供應(yīng)更為靈活方便。供電系統(tǒng)在低谷時富余電能也可用于電解水制氫，達到儲能的目的。我國各種規(guī)模的水電解制氫裝置數(shù)以百計，但均為小型電解制氫設(shè)備，其目的均為制提氫氣作料而非作為能源。隨著氫能應(yīng)用的逐步擴大，水電解制氫方法必將得到發(fā)展。

2、目前，水制氫工藝主要包括電解槽水制氫和堿性水制氫，兩種工藝主要存在以下問題：

3、1、采用電解槽水制氫工藝時，用電負荷變化較大，而且電槽出口處氫氣和氧氣壓力不易調(diào)節(jié)，閥后壓力波動較大；

4、2、采用堿性水制氫工藝時，氫氧槽液位的控制主要是采用氫氧分離器底部管道連通，靠控制氧側(cè)壓力、氫氧壓差串級控制，在電解的過程中隨著電解時間的進行，氫氧槽的濃度差會加大，并且一旦液位控制閥不好，氫氧分離器液位失調(diào)，會有爆炸的風(fēng)險。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種復(fù)極式電解槽水制氫工藝，實現(xiàn)生產(chǎn)過程中快速升降電流、氫氧分離器液位的平穩(wěn)、濃度的均衡，實現(xiàn)工業(yè)化穩(wěn)定的生產(chǎn)，并實現(xiàn)零排放。

2、本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案為：一種復(fù)極式電解槽水制氫工藝，包括氫氣氣柜和兩個制氫系統(tǒng)，兩個制氫系統(tǒng)均與氫氣氣柜連接；

3、所述制氫系統(tǒng)包括氫氣制備系統(tǒng)、氣液分離系統(tǒng)、加水補堿循環(huán)系統(tǒng)、供配電及控制系統(tǒng)，所述氫氣制備系統(tǒng)與氣液分離系統(tǒng)連接，所述氣液分離系統(tǒng)與加水補堿循環(huán)系統(tǒng)連接，所述供配電及控制系統(tǒng)分別與氫氣制備系統(tǒng)、氣液分離系統(tǒng)、加水補堿循環(huán)系統(tǒng)電線連接，所述氫氣制備系統(tǒng)和氣液分離系統(tǒng)均設(shè)置有兩個，兩個氫氣制備系統(tǒng)和兩個氣液分離系統(tǒng)一一對應(yīng)；

4、所述氫氣制備系統(tǒng)包括電解槽，所述電解槽內(nèi)的水在電流的作用下，分解成氫氣和氧氣；

5、所述氣液分離系統(tǒng)包括氫氣氣液冷卻分離器和氧氣氣液冷卻分離器，所述氫氣制備系統(tǒng)的電解槽分別與氫氣氣液冷卻分離器和氧氣氣液冷卻分離器連接；

6、所述加水補堿循環(huán)系統(tǒng)包括循環(huán)堿罐和純水貯槽，所述純水貯槽與循環(huán)堿罐連接；

7、所述循環(huán)堿罐上連接有兩個彎管，兩個彎管分別與氫氣氣液冷卻分離器和氧氣氣液冷卻分離器一一對應(yīng)，所述氫氣氣液冷卻分離器的液體出口和氧氣氣液冷卻分離器的液體出口均通過彎管與循環(huán)堿罐連接，所述氫氣氣液冷卻分離器的氣體出口連接氫氣總管，所述氧氣氣液冷卻分離器的氣體出口連接氧氣總管，所述電解槽與循環(huán)堿罐連接，通過循環(huán)泵實現(xiàn)電解液在電解槽、氫氣氣液冷卻分離器和氧氣氣液冷卻分離器之間循環(huán)流動，所述循環(huán)堿罐通過水霧捕集器與氫氣氣柜連接。

8、作為優(yōu)選，所述彎管為u型。

9、作為優(yōu)選，所述彎管的高度為4m。

10、作為優(yōu)選，所所述供配電及控制系統(tǒng)的工作過程如下：

11、設(shè)置聯(lián)鎖工藝，當聯(lián)鎖輸入信號發(fā)生異常，為保證制氫裝置停車并有效處理，具體操作如下；

12、1.1、電解槽內(nèi)陰陽極電解液流量低報警聯(lián)鎖，電解液流量ll超過5秒，系統(tǒng)停車；

13、1.2、整流故障無法恢復(fù)，系統(tǒng)停車，進入自動處理程序；

14、1.3、電解槽出口氫氧壓差超過hh值5秒，系統(tǒng)停車；

15、1.4、電電解槽出口氧、氫含量超過hh值3秒，系統(tǒng)停車；

16、1.5、電解槽總電壓和每個單元電壓在線監(jiān)控，若hh、ll異常超過5秒，系統(tǒng)停車；

17、作為優(yōu)選，停車后，系統(tǒng)聯(lián)鎖自動處理，以下為輸出信號：

18、2.1、陰極液補水閥切斷，流量為0，泵變頻控制；

19、2.2、氫氧管線至用戶的閥門自動切斷，氫氧系統(tǒng)即可充氮置換也保壓；

20、2.3、陰陽極循環(huán)流量自動調(diào)節(jié)，保持循環(huán)，并保持一定溫度。

21、作為優(yōu)選，電解槽陰陽極總管末端設(shè)備充氮閥。

22、作為優(yōu)選，所述循環(huán)堿罐設(shè)置充氮管線。

23、作為優(yōu)選，所述純水貯槽通過水泵將純水輸送至循環(huán)堿罐。

24、作為優(yōu)選，經(jīng)制氫系統(tǒng)生產(chǎn)出的氫氣進入氫氣氣柜，氫氣氣柜內(nèi)的氫氣再通過壓縮機進行增壓輸送至客戶。

25、作為優(yōu)選，電解槽陰陽極氣相壓力為20kpa～240kpa。

26、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

27、本發(fā)明一種復(fù)極式電解槽水制氫工藝，實現(xiàn)生產(chǎn)過程中快速升降電流、氫氧分離器液位的平穩(wěn)、濃度的均衡，實現(xiàn)工業(yè)化穩(wěn)定的生產(chǎn)，并實現(xiàn)零排放。

技術(shù)特征：

1.一種復(fù)極式電解槽水制氫工藝，其特征在于：包括氫氣氣柜（1）和兩個制氫系統(tǒng)，兩個制氫系統(tǒng)均與氫氣氣柜（1）連接；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)極式電解槽水制氫工藝，其特征在于：所述彎管（9）為u型。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)極式電解槽水制氫工藝，其特征在于：所述彎管（9）的高度為4m。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)極式電解槽水制氫工藝，其特征在于：所所述供配電及控制系統(tǒng)的工作過程如下：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種復(fù)極式電解槽水制氫工藝，其特征在于：停車后，系統(tǒng)聯(lián)鎖自動處理，以下為輸出信號：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)極式電解槽水制氫工藝，其特征在于：電解槽（3）陰陽極總管末端設(shè)備充氮閥。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)極式電解槽水制氫工藝，其特征在于：所述循環(huán)堿罐（6）設(shè)置充氮管線。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)極式電解槽水制氫工藝，其特征在于：所述純水貯槽（7）通過水泵（8）將純水輸送至循環(huán)堿罐（6）。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)極式電解槽水制氫工藝，其特征在于：經(jīng)制氫系統(tǒng)生產(chǎn)出的氫氣進入氫氣氣柜（1），氫氣氣柜（1）內(nèi)的氫氣再通過壓縮機（2）進行增壓輸送至客戶。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)極式電解槽水制氫工藝，其特征在于：電解槽（3）陰陽極氣相壓力為20kpa～240kpa。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種復(fù)極式電解槽水制氫工藝，屬于電解水制氫技術(shù)領(lǐng)域，包括氫氣氣柜和兩個制氫系統(tǒng)，兩個制氫系統(tǒng)均與氫氣氣柜連接；所述制氫系統(tǒng)包括氫氣制備系統(tǒng)、氣液分離系統(tǒng)、加水補堿循環(huán)系統(tǒng)、供配電及控制系統(tǒng)，所述氫氣制備系統(tǒng)與氣液分離系統(tǒng)連接，所述氣液分離系統(tǒng)與加水補堿循環(huán)系統(tǒng)連接，所述供配電及控制系統(tǒng)分別與氫氣制備系統(tǒng)、氣液分離系統(tǒng)、加水補堿循環(huán)系統(tǒng)電線連接，所述氫氣制備系統(tǒng)和氣液分離系統(tǒng)均設(shè)置有兩個，兩個氫氣制備系統(tǒng)和兩個氣液分離系統(tǒng)一一對應(yīng)；所述氫氣制備系統(tǒng)包括電解槽，本發(fā)明實現(xiàn)生產(chǎn)過程中快速升降電流、氫氧分離器液位的平穩(wěn)、濃度的均衡，實現(xiàn)工業(yè)化穩(wěn)定的生產(chǎn)，并實現(xiàn)零排放。

技術(shù)研發(fā)人員：王建紅,郭立濤,華雄
受保護的技術(shù)使用者：宏澤（江蘇）科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9