电解水制氢系统和电解水制氢系统的控制方法与流程

allin2026-02-04  11


本公开涉及电解制氢领域,具体地,涉及一种电解水制氢系统和电解水制氢系统的控制方法。


背景技术:

1、相关技术中,制氢系统多为单循环制氢系统,单循环系统内的压力通常在为1.6mpa左右,在正常运行的时候,尚不存在氢氧气混合的风险,当发生气体或者碱液泄露时候,两边的液位失去平衡,存在氢气和氧气发生混合的潜在安全风险。当氢气在氧气中的含量达到4%~75.6%的时候,一旦遇到火源,就会发生爆炸。另外,在单循环系统的方式中,将氢氧分离器里面的液体混合后,再次注入电解槽,没有及时分离的氢氧气体被混合在一起注入到电解槽,当碱液在氢氧小室分别发生反应的时候,由于碱液中含有没有及时分离的气体,会导致气体纯度下降。


技术实现思路

1、本公开的目的是提供一种电解水制氢系统和电解水制氢系统的控制方法,以解决单循环制氢系统存在氢氧混合的风险,生成气体纯度下降等问题。

2、为了实现上述目的,本公开提供一种电解水制氢系统,包括:

3、电解槽,所述电解槽具有第一通道和第二通道;

4、氧分离器,所述氧分离器上分别连接有第一压力检测元件和第一压力调节阀,所述氧分离器与所述电解槽的第一通道相连通并形成氧侧循环回路;

5、氢分离器,所述氢分离器上分别连接有第二压力检测元件和第二压力调节阀,所述氢分离器与所述电解槽的第二通道相连通并形成氢侧循环回路;以及

6、控制单元,所述控制单元分别与所述第一压力检测元件、所述第一压力调节阀、所述第二压力检测元件以及所述第二压力调节阀相连接,

7、其中,所述电解水制氢系统配置为:所述控制单元根据所述第一压力检测元件和所述第二压力检测元件获取的信息分别控制所述第一压力调节阀和所述第二压力调节阀,并且基于所述第一压力调节阀反馈的信息控制所述第二压力调节阀。

8、可选地,所述氧侧循环回路和所述氢侧循环回路上位于所述电解槽的上游分别设置有循环泵。

9、可选地,所述氧侧循环回路和所述氢侧循环回路上位于所述电解槽的上游分别设置有流量检测元件,所述流量检测元件设置在所述循环泵和所述电解槽之间。

10、可选地,所述氢分离器与所述氧分离器之间还设置有压差检测元件,所述压差检测元件与所述控制单元连接。

11、可选地,所述电解水制氢系统还包括补液管路,所述补液管路包括补液主路和一端连接至所述补液主路,另一端分别与所述氧分离器和所述氢分离器相连接的两条补液支路,其中,所述两条补液支路上分别设置有控制阀,所述补液主路上设置有补液泵。

12、可选地,所述电解水制氢系统还包括液位检测元件,所述液位检测元件分别连接在所述氧分离器与所述氢分离器上,两侧的所述液位检测元件分别与所述控制单元相连接。

13、根据本公开的再一个方面,提供一种电解水制氢系统的控制方法,所述电解水制氢系统为上述的电解水制氢系统,所述控制方法包括:

14、根据所述第一压力检测元件获取的信息,调节所述氧分离器的压力;

15、根据所述氧分离器的压力信息,调节所述氢分离器的压力,使所述氢分离器与所述氧分离器的压差小于第一阈值。

16、可选地,所述调节所述氧分离器的压力的步骤包括:

17、所述第一压力检测元件实时获取所述氧分离器的实际压力pv1;

18、通过控制所述第一压力调节阀,调节所述氧分离器的实际压力pv1,使

19、δp1=|pv1-sv1|≤a1,

20、其中,sv1为所述控制单元设定的所述氧分离器的预定压力,a1为所述氧分离器的实际压力和预定压力之间允许压差的最大值。

21、可选地,所述调节所述氢分离器的压力,使所述氢分离器与所述氧分离器的压差小于第一阈值的步骤包括:

22、所述第二压力检测元件实时获取所述氢分离器的实际压力pv2;

23、通过控制所述第二压力调节阀,调节所述氢分离器的实际压力pv2,使δp2=|pv2-pv1|≤a2,

24、其中,a2为所述氧分离器和所述氢分离器之间实际压力允许压差的最大值。

25、可选地,当δp2>a2,所述电解水制氢系统进行报警;

26、当δp2>a3,所述电解水制氢系统停机;

27、其中,a3为所述控制单元预设的压差阈值,且a3>a2。

28、可选地,所述控制方法还包括:

29、控制所述氧侧循环回路的流量;

30、控制所述氢侧循环回路的流量;以及

31、控制所述氢侧循环回路和所述氧侧循环回路的流量差小于第二阈值。

32、可选地,所述氧侧循环回路和所述氢侧循环回路上位于所述电解槽的上游分别设置有循环泵,所述循环泵和所述电解槽之间设置有流量检测元件,所述控制所述氧侧循环回路的流量的步骤包括:

33、所述流量检测元件实时获取所述氧侧循环回路的实际流量l1;

34、通过控制所述循环泵,调节所述氧侧循环回路的实际流量l1,使

35、δl1=|l1-l01|≤b1,

36、其中,l01为所述控制单元设定的所述氧侧循环回路的预定流量,b1为所述氧侧循环回路的实际流量和预定流量之间允许流量差的最大值。

37、可选地,所述控制所述氢侧循环回路的流量的步骤包括:

38、所述流量检测元件实时获取所述氢侧循环回路的实际流量l2;

39、通过控制所述循环泵,调节所述氢侧循环回路的实际流量l2,使

40、δl2=|l2-l02|≤b2,

41、其中,l02为所述控制单元设定的所述氢侧循环回路的预定流量,b2为所述氢侧循环回路的实际流量和预定流量之间允许流量差的最大值。

42、可选地,所述控制所述氢侧循环回路和所述氧侧循环回路的流量差小于第二阈值的步骤包括:

43、所述流量检测元件实时获取所述氧侧循环回路的实际流量l1;

44、所述流量检测元件实时获取所述氢侧循环回路的实际流量l2;

45、通过控制所述循环泵,调节所述氧侧循环回路和所述氢侧循环回路的流量,使

46、δl3=|l1-l2|≤b3,

47、其中,b3为所述氧侧循环回路和所述氢侧循环回路之间允许流量差的最大值。

48、可选地,当δl3>b3,所述电解水制氢系统进行报警;

49、当δl3>b4,所述电解水制氢系统停机;

50、其中,b4为所述控制单元预设的流量差阈值,且b4>b3。

51、可选地,所述控制方法还包括:

52、当所述氧分离器和所述氢分离器中一者液位低于预定液位时,对液位低的一者进行补液;

53、另一者的液位根据补液液位进行补液,以使所述氧分离器和所述氢分离器的液位差小于第三阈值。

54、通过上述技术方案,在氧分离器与电解槽之间、氢分离器与电解槽之间分别构成氧侧循环回路和氢侧循环回路,同时取消平衡管的设计,使氢分离3与氧分离器之间不互通,提高制氢系统的气体纯度,降低气体混合造成的安全风险。另外,通过使氢分离器中的压力值跟随更稳定的氧分离器的压力值进行调节,使制氢系统的压力保持相对平衡的状态,能够在降低制氢系统的安全风险的同时,也能获取更加纯净的产品气体。

55、本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。


技术特征:

1.一种电解水制氢系统,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的电解水制氢系统,其特征在于,所述氧侧循环回路和所述氢侧循环回路上位于所述电解槽的上游分别设置有循环泵。

3.根据权利要求2所述的电解水制氢系统,其特征在于,所述氧侧循环回路和所述氢侧循环回路上位于所述电解槽的上游分别设置有流量检测元件,所述流量检测元件设置在所述循环泵和所述电解槽之间。

4.根据权利要求1所述的电解水制氢系统,其特征在于,所述氢分离器与所述氧分离器之间还设置有压差检测元件,所述压差检测元件与所述控制单元连接。

5.根据权利要求1所述的电解水制氢系统,其特征在于,所述电解水制氢系统还包括补液管路,所述补液管路包括补液主路和一端连接至所述补液主路,另一端分别与所述氧分离器和所述氢分离器相连接的两条补液支路,其中,所述两条补液支路上分别设置有控制阀,所述补液主路上设置有补液泵。

6.根据权利要求1所述的电解水制氢系统,其特征在于,所述电解水制氢系统还包括液位检测元件,所述液位检测元件分别连接在所述氧分离器与所述氢分离器上,两侧的所述液位检测元件分别与所述控制单元相连接。

7.一种电解水制氢系统的控制方法,其特征在于,所述电解水制氢系统为权利要求1-6中任一项所述的电解水制氢系统,所述控制方法包括:

8.根据权利要求7所述的电解水制氢系统的控制方法,其特征在于,所述调节所述氧分离器的压力的步骤包括:

9.根据权利要求7所述的电解水制氢系统的控制方法,其特征在于,所述调节所述氢分离器的压力,使所述氢分离器与所述氧分离器的压差小于第一阈值的步骤包括:

10.根据权利要求9所述的电解水制氢系统的控制方法,其特征在于,

11.根据权利要求7所述的电解水制氢系统的控制方法,其特征在于,所述控制方法还包括:

12.根据权利要求11所述的电解水制氢系统的控制方法,其特征在于,所述氧侧循环回路和所述氢侧循环回路上位于所述电解槽的上游分别设置有循环泵,所述循环泵和所述电解槽之间设置有流量检测元件,所述控制所述氧侧循环回路的流量的步骤包括:

13.根据权利要求11所述的电解水制氢系统的控制方法,其特征在于,所述控制所述氢侧循环回路的流量的步骤包括:

14.根据权利要求11所述的电解水制氢系统的控制方法,其特征在于,所述控制所述氢侧循环回路和所述氧侧循环回路的流量差小于第二阈值的步骤包括:

15.根据权利要求14所述的电解水制氢系统的控制方法,其特征在于,

16.根据权利要求7所述的电解水制氢系统的控制方法,其特征在于,所述控制方法还包括:


技术总结
本公开涉及一种电解水制氢系统和电解水制氢系统的控制方法,电解水制氢系统包括:电解槽,电解槽具有第一通道和第二通道;氧分离器,氧分离器上分别连接第一压力检测元件和第一压力调节阀,氧分离器与电解槽的第一通道相连通并形成氧侧循环回路;氢分离器,氢分离器上分别连接第二压力检测元件和第二压力调节阀,氢分离器与电解槽的第二通道相连通并形成氢侧循环回路;控制单元,控制单元分别与第一压力检测元件、第一压力调节阀、第二压力检测元件以及第二压力调节阀连接,控制单元根据第一压力检测元件和第二压力检测元件获取的信息分别控制第一压力调节阀和第二压力调节阀,并且基于第一压力调节阀反馈的信息控制第二压力调节阀。

技术研发人员:周长龙,廖多香,衣美卿,王永谋
受保护的技术使用者:西安隆基氢能科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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