本發(fā)明涉及電解水制氫，尤其涉及一種堿性電解制氫系統(tǒng)的安全控制方法、控制裝置及制氫系統(tǒng)。

背景技術：

1、堿性電解槽制氫系統(tǒng)是一種利用電能電解堿液，以制取氫氣和氧氣的技術。堿性電解槽制氫系統(tǒng)包括供電裝置、堿性電解槽、分離收集裝置等，堿性電解槽中產生的氫氣和氧氣都是隨堿液一同排出的，氫氣和堿液的氣液混合物進入氫氣分離器中，使氫氣與堿液分離后，再對氫氣進行收集。同理，氧氣和堿液的氣液混合物進入氧氣分離器中，使氧氣與堿液分離后，在對氧氣進行收集。

2、隨著制氫系統(tǒng)的發(fā)展，會將多臺堿性電解槽并聯(lián)使用，多臺堿性電解槽共用同一分離收集裝置。在堿性電解槽制氫系統(tǒng)運行過程中，需要對制氫系統(tǒng)的運行狀況進行監(jiān)測，以確保制氫系統(tǒng)的安全運行。而相關技術中對于具有多臺堿性電解槽的制氫系統(tǒng)的安全監(jiān)測技術尚不成熟，例如對氣體純度的監(jiān)測，僅對共用的分離收集裝置中的氧中氫含量或氫中氧含量進行監(jiān)測，僅能夠進行簡單的監(jiān)測。一些情況下，即使在共用的分離收集裝置中的氧中氫含量或氫中氧含量在閾值范圍內，也無法確保每臺堿性電解槽的具體工況都是安全的，監(jiān)控精度較低，安全系數(shù)低，存在安全隱患。而且，在遇到極端工況時，無法及時應對。

3、因此，如何滿足對具有多臺堿性電解槽的制氫系統(tǒng)的安全監(jiān)控的需求，是目前業(yè)界亟待解決的重要課題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種堿性電解制氫系統(tǒng)的安全控制方法、控制裝置及制氫系統(tǒng)，用以滿足對具有多臺堿性電解槽的制氫系統(tǒng)的安全監(jiān)控的需求。

2、本發(fā)明提供一種堿性電解制氫系統(tǒng)的安全控制方法，所述堿性電解制氫系統(tǒng)包括至少兩臺堿性電解槽、氫氣分離器和氧氣分離器，各臺所述堿性電解槽的氧側出口均連接于所述氧氣分離器，各臺所述堿性電解槽的氫側出口均連接于所述氫氣分離器，所述堿性電解制氫系統(tǒng)的安全控制方法包括：

3、獲取每臺所述堿性電解槽的氧側出口處的當前時刻氧氣濃度和每臺所述堿性電解槽的氫側出口處的當前時刻氫氣濃度；

4、至少一臺所述堿性電解槽的所述當前時刻氧氣濃度小于第一氧氣濃度閾值或者所述當前時刻氫氣濃度小于第一氫氣濃度閾值時，控制所述堿性電解制氫系統(tǒng)停止運行，并向所述氫氣分離器和所述氧氣分離器充注惰性氣體。

5、根據(jù)本發(fā)明提供的一種堿性電解制氫系統(tǒng)的安全控制方法，還包括：

6、任意一臺所述堿性電解槽的所述當前時刻氧氣濃度大于第二氧氣濃度閾值且所述當前時刻氫氣濃度大于第二氫氣濃度閾值時，確定當前時刻氧氣濃度差值和當前時刻氫氣濃度差值，所述當前時刻氧氣濃度差值為每臺所述堿性電解槽的所述當前時刻氧氣濃度與所述第二氧氣濃度閾值之間的差值，所述當前時刻氫氣濃度差值為每臺所述堿性電解槽的當前時刻氫氣濃度與所述第二氫氣濃度閾值之間的差值，所述第二氧氣濃度閾值大于所述第一氧氣濃度閾值，所述第二氫氣濃度閾值大于所述第一氫氣濃度閾值；

7、至少一臺所述堿性電解槽的所述當前時刻氧氣濃度差值小于第一差值閾值或者所述當前時刻氫氣濃度差值小于第二差值閾值時，發(fā)出報警提示。

8、根據(jù)本發(fā)明提供的一種堿性電解制氫系統(tǒng)的安全控制方法，還包括：

9、至少一臺所述堿性電解槽的所述當前時刻氧氣濃度小于所述第二氧氣濃度閾值或者所述當前時刻氫氣濃度小于所述第二氫氣濃度閾值時，持續(xù)發(fā)出報警提示；

10、至少一臺所述堿性電解槽的所述當前時刻氧氣濃度小于所述第二氧氣濃度閾值的持續(xù)時間或者所述當前時刻氫氣濃度小于所述第二氫氣濃度閾值的持續(xù)時間大于第一時間閾值時，控制所述堿性電解制氫系統(tǒng)停止運行，并向所述氫氣分離器和所述氧氣分離器充注惰性氣體。

11、根據(jù)本發(fā)明提供的一種堿性電解制氫系統(tǒng)的安全控制方法，還包括：

12、根據(jù)所述當前時刻氧氣濃度和上一時刻的氧氣濃度，確定每臺所述堿性電解槽的氧側出口處的氧氣濃度降低速度，并且根據(jù)所述當前時刻氫氣濃度和上一時刻的氫氣濃度，確定每臺所述堿性電解槽的氫側出口處的氫氣濃度降低速度；

13、至少一臺所述堿性電解槽的所述氧氣濃度降低速度或者所述氫氣濃度降低速度大于第一濃度變化速度閾值時，發(fā)出報警提示；

14、至少一臺所述堿性電解槽的所述氧氣濃度降低速度或者所述氫氣濃度降低速度大于第二濃度變化速度閾值時，持續(xù)發(fā)出報警提示，所述第二濃度變化速度閾值大于所述第一濃度變化速度閾值；

15、至少一臺所述堿性電解槽的所述氧氣濃度降低速度或者所述氫氣濃度降低速度大于所述第二濃度變化速度閾值的持續(xù)時間大于第二時間閾值時，控制所述堿性電解制氫系統(tǒng)停止運行，并向所述氫氣分離器和所述氧氣分離器充注惰性氣體。

16、根據(jù)本發(fā)明提供的一種堿性電解制氫系統(tǒng)的安全控制方法，還包括：

17、獲取所述氫氣分離器或者所述氧氣分離器內的當前時刻氣體壓力；

18、所述當前時刻氣體壓力大于第一壓力閾值時，發(fā)出報警提示；

19、所述當前時刻氣體壓力大于第二壓力閾值時，控制所述堿性電解制氫系統(tǒng)停止運行，所述第二壓力閾值大于所述第一壓力閾值。

20、根據(jù)本發(fā)明提供的一種堿性電解制氫系統(tǒng)的安全控制方法，還包括：

21、根據(jù)所述氫氣分離器的當前時刻氣體壓力和所述氧氣分離器的當前時刻氣體壓力，確定分離器壓力差值，所述分離器壓力差值為所述氫氣分離器內的當前時刻氣體壓力與所述氧氣分離器內的當前時刻氣體壓力之間的差值；

22、所述分離器壓力差值大于第三差值閾值時，發(fā)出報警提示；

23、所述分離器壓力差值大于第四差值閾值時，控制所述堿性電解制氫系統(tǒng)停止運行，所述第四差值閾值對于所述第三差值閾值。

24、根據(jù)本發(fā)明提供的一種堿性電解制氫系統(tǒng)的安全控制方法，還包括：

25、獲取每臺所述堿性電解槽的電解小室的當前時刻溫度、所述氫氣分離器的當前時刻溫度和所述氧氣分離器的當前時刻溫度；

26、至少一臺所述堿性電解槽的所述電解小室的當前時刻溫度大于分離器的當前時刻平均溫度，且所述堿性電解槽的所述電解小室的當前時刻溫度與所述分離器的當前時刻平均溫度的差值大于第五差值閾值，且持續(xù)時間大于第三時間閾值時，發(fā)出報警提示，所述分離器的當前時刻平均溫度為所述氫氣分離器的當前時刻溫度和所述氧氣分離器的當前時刻溫度的平均值；

27、所述堿性電解槽的所述電解小室的當前時刻溫度與所述分離器的當前時刻平均溫度的差值大于第六差值閾值，且持續(xù)時間大于第四時間閾值時，發(fā)出超溫風險提示和/或停機提示，所述第六差值閾值大于所述第五差值閾值；

28、所述堿性電解槽的所述電解小室的當前時刻溫度與所述分離器的當前時刻平均溫度的差值大于第六差值閾值，且持續(xù)時間大于第五時間閾值時，控制所述堿性電解制氫系統(tǒng)停止運行，所述第五時間閾值大于所述第四時間閾值。

29、根據(jù)本發(fā)明提供的一種堿性電解制氫系統(tǒng)的安全控制方法，還包括：

30、獲取每臺所述堿性電解槽的電解小室的當前時刻電壓；

31、根據(jù)各臺所述堿性電解槽的電解小室的當前時刻電壓，確定各臺所述堿性電解槽的電解小室的當前時刻平均電壓；

32、至少一臺所述堿性電解槽的電解小室的當前時刻電壓與所述當前時刻平均電壓之間的差值大于第七差值閾值時，發(fā)出報警提示；

33、至少一臺所述堿性電解槽的電解小室的當前時刻電壓為零時，控制所述堿性電解制氫系統(tǒng)停止運行。

34、本發(fā)明還提供一種堿性電解制氫系統(tǒng)的安全控制裝置，所述堿性電解制氫系統(tǒng)包括至少兩臺堿性電解槽、氫氣分離器和氧氣分離器，各臺所述堿性電解槽的氧側出口均連接于所述氧氣分離器，各臺所述堿性電解槽的氫側出口均連接于所述氫氣分離器，所述堿性電解制氫系統(tǒng)的安全控制裝置包括：

35、獲取模塊，適于獲取每臺所述堿性電解槽的氧側出口處的當前時刻氧氣濃度和每臺所述堿性電解槽的氫側出口處的當前時刻氫氣濃度；

36、處理模塊，適于在至少一臺所述堿性電解槽的所述當前時刻氧氣濃度小于第一氧氣濃度閾值或者所述當前時刻氫氣濃度小于第一氫氣濃度閾值時，控制所述堿性電解制氫系統(tǒng)停止運行，并向所述氫氣分離器和所述氧氣分離器充注惰性氣體。

37、本發(fā)明還提供一種制氫系統(tǒng)，包括：

38、至少兩臺堿性電解槽；

39、氫氣分離器和氧氣分離器，各臺所述堿性電解槽的氧側出口均連接于所述氧氣分離器，各臺所述堿性電解槽的氫側出口均連接于所述氫氣分離器；

40、濃度檢測機構，適于檢測每臺所述堿性電解槽的氧側出口的氧氣濃度以及每臺所述堿性電解槽的氫側出口的氫氣濃度；

41、壓力檢測機構，適于至少檢測所述氫氣分離器內的壓力和所述氧氣分離器內的氣體壓力；

42、溫度檢測機構，適于檢測每臺所述堿性電解槽的電解小室的溫度；

43、電壓檢測機構，適于檢測每臺所述堿性電解槽的電解小室的電壓；

44、惰性氣體加注機構，適于向所述氫氣分離器和所述氧氣分離器加注惰性氣體；

45、報警機構，適于發(fā)出報警提示；

46、控制器，所述堿性電解槽、所述濃度檢測機構、所述壓力檢測機構、所述溫度檢測機構、所述電壓檢測機構、所述報警機構和所述惰性氣體加注機構均與所述控制器電連接，所述控制器能夠執(zhí)行如上述的堿性電解制氫系統(tǒng)的安全控制方法。

47、本發(fā)明提供的堿性電解制氫系統(tǒng)的安全控制方法中，堿性電解制氫系統(tǒng)包括至少兩臺堿性電解槽、氫氣分離器和氧氣分離器，各臺堿性電解槽的氧側出口均連接于氧氣分離器，各臺堿性電解槽的氫側出口均連接于氫氣分離器。在堿性電解制氫系統(tǒng)運行過程中，獲取每臺堿性電解槽的氧側出口處的當前時刻氧氣濃度和每臺堿性電解槽的氫側出口處的當前時刻氫氣濃度。若至少一臺堿性電解槽的當前時刻氧氣濃度小于第一氧氣濃度閾值或者當前時刻氫氣濃度小于第一氫氣濃度閾值，則控制堿性電解制氫系統(tǒng)停止運行，并向氫氣分離器和氧氣分離器充注惰性氣體。如此設置，分別對每臺堿性電解槽的氧側出口和氫側出口的氣體濃度進行監(jiān)測，可以確切了解每臺堿性電解槽的工況，而且，在濃度超過閾值范圍時，不僅會使制氫系統(tǒng)停機，還會向分離器充注惰性氣體，降低氧氣分離器中的氫氣濃度以及氫氣分離器內的氧氣濃度，從而有效避免爆炸，確保堿性電解制氫系統(tǒng)的安全運行。