电解系统及其操作方法与流程

allin2026-09-30  10


本发明总体上属于电解领域,并且特别地涉及电解器的控制方案。


背景技术:

0、背景

1、本部分旨在提供关于本技术的背景信息,其不一定是现有技术。

2、电解器通常从电网基础设施接收其电力供应,并且它们通常被设计成使用稳定的电力供应进行操作,以便获得最佳的氢生产速率。在这种系统中特别需要持续且稳定的电力供应,因为电解器电力供应的突然下降可能导致电极退化和氢生产停止。由于在电解中同时生产氢和氧(氢在阴极上,氧在阳极上),通常在两个电极之间放置膜以防止所生产的气体混合。然而,所生产的氢气和氧气中的一些仍将扩散通过膜,与另一种气体重新结合形成水,从而降低了生产过程的效率。

3、在低电力下,气体的这种涓流(trickle)更加突出,更高份额的氢(和氧)穿过膜。在这方面应注意,当使用可再生电源来生成用于电解装备的电力供应时,电力供应的减少是不可避免的。由于可再生电源本质上是不稳定的,因此电力供应中的交变根据其可再生源的可用性和/或强度的变化而有规律地发生。

4、如果这种气滴(gas drip)增加到高于可燃性极限,这可能导致燃烧。此外,尽管被提供给电解器的电极的电力可以减少,但电解器系统的其他部件(诸如泵)不能在低电力水平下有效地操作,导致整体(电厂辅助设施(balance of plant,bop))效率较低。

5、将绿色能源用于电解系统是一项具有挑战性的任务,因为大多数可再生能源生产的电力具有间歇性,使得在可用电力中通常发生明显波动。特别地,被认为是最大的可再生电源的基于风能和太阳能的电源可能在强度上(例如,由于天气条件)快速变化。因此,将电解器系统连接到这种可再生电源很有挑战性。例如,太阳能发电厂利用多个光伏(pv)电池的串联/并联连接来将太阳能转换成电能。这种太阳能发电厂的操作受到当地气候条件(例如,温度、风和太阳辐射的可用性)和电气参数(例如,pv电池温度)的强烈影响。

6、电化学热激活化学池(e-tac)(例如,如本技术同一申请人的公开号为wo 2022/029776和/或wo 2022/029777的国际专利中所公开的,该国际专利的公开内容通过引用并入本文)是一种新型的氢生产系统,其将氢生产和氧生产分成不同的“阶段(phase)”,并且与常规电解系统相比可以实现高得多的效率。由于在e-tac系统中,氢和氧不是同时生产的,因此不需要膜在电极之间进行分离,并且在低电力消耗条件下不存在氢和氧混合的危险。

7、这意味着e-tac系统可以固有地支持低电力消耗条件。然而,应该仔细控制e-tac系统的操作,以便使其在这种低电力消耗条件下有效地操作。


技术实现思路

0、概述

1、在广泛的方面,本技术提供了用于设施(plant)的设施管理方案,该设施具有至少一个电源和/或多个同时操作的过程,这些过程在该设施操作期间的任何时间易受变化和/或不连续性的影响。例如,在一些实施例中,该设施的至少一个电源是可再生电源(例如,太阳辐射),该可再生电源的可用性和/或功率强度在设施操作期间可能不可预测地变化。在一些实施例中,该设施被配置成同时执行多个生产(例如,电解)过程,该多个生产(例如,电解)过程可以在设施的操作期间快速变化,以根据生产要求/条件和/或至少一个可再生电源的可用性和/或其功率强度来增加或减少此类生产过程。

2、在一些实施例中,设施的电力管理被配置成监测至少一个可再生电源的电力生产水平,并基于该电力生产水平确定如何利用由该至少一个可再生电源生成的电力和/或设施过程的新的操作状态和/或条件。例如,如果至少一个可再生电源可以提供高电力生产水平,则电力管理系统可以从其汲取足够的电力用于操作设施的生产过程,并且将所生成电力中的剩余电力供应到电网系统。当至少一个可再生电源的电力生产水平降低至小于高电力水平且大于定义的中等电力生产水平的水平时,电力管理系统可以引导由该至少一个可再生电源生成的全部电力用于设施的生产过程的操作。

3、如果至少一个可再生电源的电力生产水平降低至小于定义的中等电力生产水平且大于定义的低电力生产水平的水平,则电力管理系统可以引导由该至少一个可再生电源生成的全部电力用于设施的生产过程的操作,并且消耗一定量的电网电力用于操作设施的生产过程,和/或改变生产过程的操作状态和/或操作条件以将它们的电力消耗调整到至少一个可再生电源的新的电力容量(power capacity)水平。

4、如果至少一个可再生电源的电力生产水平进一步降低,例如,降低至小于定义的低电力生产水平的水平,则电力管理系统可以减少设施的同时操作的生产过程的数量和/或从电网汲取更多电力。在至少一个可再生电源的电力生产水平降低至临界最小水平的情况下,电力管理系统可以从电网消耗更多的电力,或者替代地关闭设施的生产过程,以及当至少一个可再生电源生成足够的电力时重新启动至少一些生产过程。

5、另外或者替代地,电力管理系统可以被配置为响应于可再生电源的电力生产水平的变化及该变化的预期持续时间,调整设施的生产过程的操作状态和条件。例如,如果观察到由至少一个可再生电源生产的电力中的微小短期波动,则电力管理系统可以例如通过将设施部件的操作模式改变为低电力消耗来调整同时操作的生产过程的操作以减少设施的总电力消耗。如果观察到由至少一个可再生电源生产的电力中的长期变化,则电力管理系统可以改变生产过程的操作序列以进一步调整设施的电力消耗,例如通过减少电力消耗阶段的持续时间,和/或增加基本上不活跃的阶段(即生产过程中需要相对较小电力消耗或不需要电力消耗的阶段)的持续时间。

6、如果在至少一个可再生电源的电力生产水平中观察到长期变化,则电力管理系统可以进一步调整设施的生产过程的操作以进一步减少设施的电力消耗,例如,通过减少电力消耗阶段的数量和/或持续时间,和/或增加基本上不活跃的步(step)的数量和/或持续时间,和/或停用一个或更多个生产过程。

7、在一个方面,提供了一种电解系统,该电解系统包括:多个反应器,每个反应器包括电解电极并且被配置成执行电解过程的一个阶段序列,该阶段序列相对于由该多个反应器中的至少另一个反应器执行的电解过程的阶段序列具有阶段偏移(phase-shift)(即,具有阶段差);用于驱动由该多个反应器执行的电解过程的一个或更多个电源;以及控制系统,该控制系统被配置成监测一个或更多个电源中至少一个的电力容量变化并且基于该电力容量变化执行以下中的至少一项:(i)激活或停用由多个反应器执行的电解过程中的一个或更多个;(ii)调整电解过程的阶段中的至少一个的持续时间;(iii)调整从一个或更多个电源供应到多个反应器中的至少一个的电力;和/或(iv)调整、移除或引入电解过程的至少一个阶段。

8、该系统可以被配置成在每个反应器中以连续重复的循环执行电解过程,每个循环包括:至少一个从冷电解质溶液生产氢(h)的阶段,接着是用洗涤溶液代替冷电解质的冷电解质推出(pushout)阶段(l-h),接着是洗涤反应器的电解电极的至少一个洗涤阶段(l),接着是用热电解质溶液代替洗涤溶液的洗涤溶液推出阶段(o-l),接着是至少一个从热电解质生产氧(o)的阶段,接着是用洗涤溶液代替热电解质溶液的热电解质推出阶段(l-o),接着是洗涤反应器的电解电极的至少一个洗涤阶段(l),接着是用冷电解质溶液代替洗涤溶液的洗涤溶液推出阶段(h-l)。

9、该系统可以包括至少一个氢生产停止阶段(h-),该至少一个氢生产停止阶段(h-)在至少一个从冷电解质溶液生产氢(h)的阶段和冷电解质推出阶段(l-h)之间,和/或在洗涤溶液推出阶段(h-l)之后并且在新循环的新的氢生产(h)阶段开始之前。

10、该系统可以被配置成基于以下中的至少一项来确定一个或更多个阶段的持续时间和/或整个电解过程的持续时间:电解循环持续时间τc(或其任何导出值);和/或系统中反应器的数量ns(或其任何导出值);和/或系统中活跃反应器的数量na(或其任何导出值);和/或氢生产(h)阶段的长度/持续时间τh(或其任何导出值);和/或(l-o)和(o-l)推送(push)的长度/持续时间τlo(或其任何导出值);和/或(l-h)和(h-l)推送的长度/持续时间τlh(或其任何导出值);和/或氧生产(o)阶段的长度/持续时间τo(或其任何导出值);和/或残留物/洗涤(l)阶段的平均长度/持续时间τl(或其任何导出值);和/或(h-)阶段的平均长度/持续时间τh-(或其任何导出值)。

11、该系统可以被配置成基于以下项确定一个或更多个阶段的持续时间和/或整个电解过程的持续时间:(l-h)和(h-l)推送的长度/持续时间τlh(或其任何导出值);(l-o)和(o-l)推送的长度/持续时间τlo(或其任何导出值);氢生产(h)阶段的长度/持续时间τh(或其任何导出值);系统中反应器的数量ns(或其任何导出值);和/或系统中活跃反应器的数量na(或其任何导出值)。

12、该系统可以被配置成基于以下项确定一个或更多个阶段的持续时间和/或整个电解过程的持续时间:氢生产(h)阶段的长度/持续时间τh(或其任何导出值);氧生产(o)阶段的长度/持续时间τo(或其任何导出值);残留物/洗涤(l)阶段的平均长度/持续时间τl(或其任何导出值);(l-h)和(h-l)推送的长度/持续时间τlh(或其任何导出值)。

13、可选地,但在一些实施例中优选地,氢生产(h)阶段、氢生产停止阶段(h-)、洗涤阶段(l)和氧生产(o)阶段中的每一个的持续时间基本上等于步持续时间(step timeduration)乘以自然数,该步持续时间是推出阶段中的至少一个的持续时间。该系统可以被配置成使得每个循环中的洗涤阶段(l)的总持续时间基本上:当反应器之间的阶段偏移的数量为1、2或3时,至少等于步持续时间乘以4;当反应器之间的阶段偏移的数量为4时,至少等于步持续时间乘以6;和/或当反应器之间的阶段偏移的数量为5时,至少等于步持续时间乘以10;和/或当反应器之间的阶段偏移的数量大于5时,至少等于总阶段偏移的持续时间减去两个阶段的持续时间。

14、该系统可以被配置成使得每个循环中的氢生产停止阶段(h-)的总持续时间基本上:当反应器之间的阶段偏移的数量为1时,至少等于步持续时间乘以2;和/或当反应器之间的阶段偏移的数量为2时,至少等于步持续时间乘以5;和/或当反应器之间的阶段偏移的数量为3时,至少等于步持续时间乘以2;和/或当反应器之间的阶段偏移的数量为4时,至少等于步持续时间乘以3;和/或当反应器之间的阶段偏移的数量为5个阶段时,至少等于步持续时间乘以4;和/或当反应器之间的阶段偏移的数量大于5时,至少等于反应器之间的总阶段偏移的持续时间减去一个阶段的持续时间。

15、该系统可以被配置成使得循环的总持续时间基本上:当反应器之间的阶段偏移的数量为1时,至少等于步持续时间乘以12并乘以反应器之间的阶段偏移的数量;和/或当反应器之间的阶段偏移的数量为2时,至少等于步持续时间乘以7并乘以反应器之间的阶段偏移的数量;和/或当反应器之间的阶段偏移的数量为3时,至少等于步持续时间乘以5并乘以反应器之间的阶段偏移的数量;和/或当反应器之间的阶段偏移的数量在4至8之间(包括4和8)时,至少等于步持续时间乘以4并乘以反应器之间的阶段偏移的数量;和/或当反应器之间的阶段偏移的数量大于8时,至少等于步持续时间乘以3并乘以反应器之间的阶段偏移的数量。

16、该系统可以被配置成使得每个循环中的氧生产(o)阶段的总持续时间:当反应器之间的阶段偏移的数量为1时,比步持续时间乘以2并乘以反应器之间的阶段偏移的数量再减去一个阶段的持续时间的结果大;和/或当反应器之间的阶段偏移的数量大于1时,比步持续时间乘以反应器之间的阶段偏移的数量再减去一个阶段的持续时间的结果大。

17、该系统可以被配置成使得循环中的步持续时间的总数与氢生产(h)阶段中的步持续时间的总数之间的差除以反应器之间的阶段偏移的数量,再减去冷电解质推出阶段(l-h)中的步持续时间的总数的结果基本上:当反应器之间的阶段偏移的数量为1时,至少等于9;和/或当反应器之间的阶段偏移的数量为2时,至少等于5;和/或当反应器之间的阶段偏移的数量为3或4时,至少等于3;和/或当反应器之间的阶段偏移的数量在5和8之间(包括5和8)时,至少等于2;和/或当反应器之间的阶段偏移的数量大于8时,至少等于1。

18、在一些实施例中,控制系统被配置成执行以下中的至少一项:当由控制系统确定电源的高电力容量时,从电源向电网供应电力,并且当确定电源的电力容量小于预定的中等电力容量水平时,从电网消耗电力;当由控制系统确定电源的电力容量小于预定的最小电力容量水平时,停用由多个反应器执行的所有电解过程;当由控制系统确定电源的电力容量的降低可能导致供电的短期波动时,调整供应到多个反应器中的至少一个反应器的电流;当由控制系统确定电源的电力容量的降低可能导致供电的长期波动时,进一步调整电解过程的至少一个阶段的持续时间;当由控制系统确定电源的电力容量的降低可能显著降低电解过程的效率时,进一步调整电解过程的至少一个阶段和/或阶段序列的持续时间。

19、在一些实施例中,电源中的至少一个或全部是可再生电源。控制系统可以被配置成接收和处理指示环境条件变化的传感数据/信号,并且基于传感数据/信号预测可再生电源的电力容量变化的可能性。可选地,但在一些实施例中优选地,电源中的至少一个或全部是太阳能电源,并且控制系统被配置成接收和处理天气预报数据并基于天气预报数据预测电力容量变化的可能性。

20、在一些实施例中,该系统包括容纳热电解质溶液的储存器、容纳冷电解质溶液的储存器、容纳洗涤溶液的储存器、以及用于在储存器和多个反应器中的每一个之间可控地输送(stream)溶液的装备。控制系统可以被配置成在多个反应器中的每个反应器中执行的电解过程的每个阶段,将溶液从储存器输送到多个反应器中的每个反应器。

21、在一些实施例中,控制系统被配置成仅当执行电解过程的氢生产(h)阶段时,才在多个反应器中的每个反应器的电解电极上施加电压,并且使冷电解质溶液在冷电解质溶液储存器与执行电解过程的氢生产(h)阶段的反应器之间循环。

22、控制系统可以被配置成执行以下中的至少一项:在冷电解质推出阶段(l-h),通过将来自洗涤溶液储存器的洗涤溶液输送进去,将冷电解质溶液推回到冷电解质溶液储存器中;在氢生产停止阶段(h-),使冷电解质溶液在冷电解质溶液储存器与反应器之间循环,而不向反应器的电解电极施加电压;在洗涤阶段(l),使洗涤溶液在洗涤溶液储存器与反应器之间循环,用于洗涤来自所述反应器的电解电极的气态产物残留;在洗涤溶液推出阶段(o-l),通过将热电解质溶液从热电解质溶液储存器输送到反应器中,将洗涤溶液从反应器推回到洗涤溶液储存器中;在电解过程的氧生产阶段(o),使热电解质溶液在热电解质溶液储存器与多个反应器中的每个反应器之间循环;在热电解质推出阶段(l-o),通过将来自洗涤溶液储存器的洗涤溶液输送进去,将热电解质溶液推回到热电解质溶液储存器中;使洗涤溶液在洗涤溶液储存器与完成氧生产阶段的反应器之间循环,用于洗涤来自反应器的电解电极的氧残留;在洗涤溶液推出阶段(h-l),通过将冷电解质溶液从冷电解质溶液储存器输送到反应器中,将洗涤溶液从反应器推回到洗涤溶液储存器中;使冷电解质溶液在冷电解质溶液储存器与完成氧生产阶段的反应器之间循环,而不向该反应器的电解电极施加电压。

23、该系统可以被配置成将洗涤溶液储存器中的洗涤溶液保持在基本上低于热电解质溶液的温度并且基本上高于冷电解质溶液的温度的温度处。在一些实施例中,洗涤溶液储存器包括:一个或更多个冷洗涤溶液子储存器,用于使冷洗涤溶液被保持在高于冷电解质溶液的温度的温度处;以及一个或更多个热洗涤溶液子储存器,用于使热洗涤溶液被保持在低于热电解质溶液的温度且高于冷洗涤溶液的温度的温度处。控制系统可以被配置成:在热电解质推出阶段(l-o)和在热电解质推出阶段(l-o)之后执行的至少一个洗涤阶段(l),使用来自一个或更多个冷洗涤溶液子储存器的冷洗涤溶液,以及在冷电解质推出阶段(l-h)和在冷电解质推出阶段(l-h)之后执行的至少一个洗涤阶段(l),使用来自一个或更多个热洗涤溶液子储存器的热洗涤溶液。

24、在至少一些实施例中,该系统包括:至少两个冷洗涤溶液子储存器,保持在该至少两个冷洗涤溶液子储存器中的冷洗涤溶液的温度分布在冷电解质溶液的温度与冷电解质溶液和热电解质溶液的中间温度之间;以及至少两个热洗涤溶液子储存器,保持在该至少两个热洗涤溶液子储存器中的热洗涤溶液的温度分布在该中间温度与热电解质溶液的温度之间。控制单元可以被配置成在冷电解质推出阶段(l-h),逐渐增加从热洗涤溶液子储存器输送到反应器的洗涤溶液的温度,并且在热电解质推出阶段(l-o),逐渐降低从冷洗涤溶液子储存器输送到反应器的洗涤溶液的温度。

25、电解过程的每个阶段可以包括一步或更多步,每步具有固定的预定时间间隔。控制系统可以被配置成基于电源的电力容量和由至少两个反应器执行的电解过程之间的阶段偏移中的至少一个来确定电解的每个阶段中的步数。

26、在另一方面,提供了一种电解设施,其包括上文或下文公开的电解系统中的两个或更多个,该两个或更多个电解系统利用单个热电解质储存器、单个冷电解质储存器和一个或更多个洗涤溶液储存器,并且其中控制系统被配置成在两个或更多个电解系统中的一个中执行(l-h)阶段、(l)阶段和(o-l)阶段的序列,同时在该两个或更多个电解系统中的至少另一个中执行(l-o)阶段、(l)阶段和(h-l)阶段的序列。

27、在又一方面,提供了一种电解方法,包括:在多个反应器中执行具有阶段序列的电解过程,每个反应器包括电解电极,并且以相对于该多个反应器中的至少另一个反应器具有阶段偏移的方式执行电解过程;监测由多个反应器用于执行电解过程的一个或更多个电源的电力容量的变化,并基于该电力容量的变化执行以下中的至少一项:激活或停用由多个反应器执行的电解过程中的一个或更多个;调整电解过程的阶段中的至少一个的持续时间;调整从一个或更多个电源供应到多个反应器中的至少一个的电力;和/或调整、移除或引入电解过程的至少一个阶段。

28、在一些实施例中,该方法包括在反应器中以连续重复的循环执行电解过程,每个循环包括:至少一个从冷电解质溶液生产氢(h)的阶段(可选地,在至少一个氢生产停止阶段(h-)之前或之后),接着是用洗涤溶液代替冷电解质的冷电解质推出阶段(l-h),接着是洗涤反应器的电解电极的至少一个洗涤阶段(l),接着是用热电解质溶液代替洗涤溶液的洗涤溶液推出阶段(o-l),接着是至少一个从热电解质生产氧(o)的阶段,接着是用洗涤溶液代替热电解质溶液的热电解质推出阶段(l-o),接着是洗涤所述反应器的电解电极的至少一个洗涤阶段(l),接着是用冷电解质溶液代替洗涤溶液的洗涤溶液推出阶段(h-l)。

29、该方法可以包括将氢生产(h)阶段、氢生产停止阶段(h-)、洗涤阶段(l)和氧生产(o)阶段中的每一个的持续时间设置为基本上等于步持续时间乘以自然数,所述步持续时间是推出阶段中的至少一个的持续时间。

30、在一些实施例中,该方法包括将每个循环中的洗涤阶段(l)的总持续时间设置成基本上:当反应器之间的阶段偏移的数量为1、2或3时,至少等于步持续时间乘以4;和/或当反应器之间的阶段偏移的数量为4时,至少等于步持续时间乘以6;和/或当反应器之间的阶段偏移的数量为5时,至少等于步持续时间乘以10;和/或当反应器之间的阶段偏移的数量大于5时,至少等于总阶段偏移的持续时间减去两个阶段的持续时间。

31、在一些实施例中,该方法包括将每个循环中的氢生产停止阶段(h-)的总持续时间设置成基本上:当反应器之间的阶段偏移的数量为1时,至少等于步持续时间乘以2;和/或当反应器之间的阶段偏移的数量为2时,至少等于步持续时间乘以5;和/或当反应器之间的阶段偏移的数量为3时,至少等于步持续时间乘以2;和/或当反应器之间的阶段偏移的数量为4时,至少等于步持续时间乘以3;和/或当反应器之间的阶段偏移的数量为5个阶段时,至少等于步持续时间乘以4;和/或当反应器之间的阶段偏移的数量大于5时,至少等于反应器之间的总阶段偏移的持续时间减去一个阶段的持续时间。

32、在一些实施例中,该方法包括将循环的总持续时间设置成基本上:当反应器之间的阶段偏移的数量为1时,至少等于步持续时间乘以12并乘以反应器之间的阶段偏移的数量;和/或当反应器之间的阶段偏移的数量为2时,至少等于步持续时间乘以7并乘以反应器之间的阶段偏移的数量;和/或当反应器之间的阶段偏移的数量为3时,至少等于步持续时间乘以5并乘以反应器之间的阶段偏移的数量;和/或当反应器之间的阶段偏移的数量在4至8之间(包括4和8)时,至少等于步持续时间乘以4并乘以反应器之间的阶段偏移的数量;和/或当反应器之间的阶段偏移的数量大于8时,至少等于步持续时间乘以3并乘以反应器之间的阶段偏移的数量。

33、在一些实施例中,该方法包括将每个循环中的氧生产(o)阶段的总持续时间设置成:当反应器之间的阶段偏移的数量为1时,基本上比步持续时间乘以2并乘以反应器之间的阶段偏移的数量再减去一个阶段的持续时间的结果大;和/或当反应器之间的阶段偏移的数量大于1时,基本上比步持续时间乘以反应器之间的阶段偏移的数量再减去一个阶段的持续时间的结果大。

34、在一些实施例中,该方法包括将循环中的步持续时间的总数与氢生产(h)阶段中的步持续时间的总数之间的差除以反应器之间的阶段偏移的数量,再减去冷电解质推出阶段(l-h)中的步持续时间的总数的结果设置成基本上:当反应器之间的阶段偏移的数量为1时,至少等于9;和/或当反应器之间的阶段偏移的数量为2时,至少等于5;和/或当反应器之间的阶段偏移的数量为3或4时,至少等于3;和/或当反应器之间的阶段偏移的数量在5和8之间(包括5和8)时,至少等于2;和/或当反应器之间的阶段偏移的数量大于8时,至少等于1。

35、该方法可以包括以下中的至少一项:当通过该方法确定电源的高电力容量时,从电源向电网供应电力,并且当确定所述电源的电力容量小于预定的中等电力容量水平时,从电网消耗电力;当确定电源的电力容量小于预定的最小电力容量水平时,停用由多个反应器执行的所有电解过程;当确定电源的电力容量的降低可能导致供电的短期波动时,调整供应到多个反应器中的至少一个的电流;当确定电源的电力容量的降低可能导致供电的长期波动时,进一步调整电解过程的至少一个阶段的持续时间;当确定电源的电力容量的降低可能显著降低电解过程的效率时,进一步调整电解过程的至少一个阶段和/或阶段序列的持续时间。

36、电源中的至少一个或全部可以是可再生电源,并且该方法可以包括接收和处理指示环境条件变化的传感数据/信号,并且基于该传感数据/信号预测可再生电源的电力容量变化的可能性。在可能的实施例中,电源中的至少一个或全部是太阳能电源,并且该方法可以包括接收和处理天气预报数据并基于该天气预报数据预测电力容量变化的可能性。

37、该方法可以包括在多个反应器中的每个反应器中执行的电解过程的每个阶段,将溶液从容纳热电解质溶液的储存器、容纳冷电解质溶液的储存器和容纳洗涤溶液的储存器中的至少一个输送到该多个反应器中的每个反应器。

38、在一些实施例中,该方法包括以下中的至少一项:仅当执行电解过程的氢生产(h)阶段时,才在多个反应器中的每个反应器的电解电极上施加电压,以及使冷电解质溶液在冷电解质溶液储存器与执行电解过程的氢生产(h)阶段的反应器之间循环;在冷电解质推出阶段(l-h),通过将来自洗涤溶液储存器的洗涤溶液输送进去,将冷电解质溶液推回到冷电解质溶液储存器中;在氢生产停止阶段(h-),使冷电解质溶液在冷电解质溶液储存器与反应器之间循环,而不向反应器的电解电极施加电压;在洗涤阶段(l),使洗涤溶液在洗涤溶液储存器与反应器之间循环,用于洗涤来自所述反应器的电解电极的气态产物残留;在洗涤溶液推出阶段(o-l),通过将热电解质溶液从热电解质溶液储存器输送到反应器中,将洗涤溶液从反应器推回到洗涤溶液储存器中;在电解过程的氧生产阶段(o),使热电解质溶液在热电解质溶液储存器与多个反应器中的每个反应器之间循环;在热电解质推出阶段(l-o),通过将来自洗涤溶液储存器的洗涤溶液输送进去,将热电解质溶液推回到热电解质溶液储存器中;在洗涤溶液推出阶段(h-l),通过将冷电解质溶液从冷电解质溶液储存器输送到所述反应器中,将洗涤溶液从反应器推回到洗涤溶液储存器中;将洗涤溶液储存器中的洗涤溶液保持在基本上低于热电解质溶液的温度并且基本上高于冷电解质溶液的温度的温度处;将容纳在一个或更多个冷洗涤溶液子储存器中的冷洗涤溶液保持在高于冷电解质溶液的温度的温度处,并且将容纳在一个或更多个热洗涤溶液子储存器中的热洗涤溶液保持在低于热电解质溶液的温度且高于冷洗涤溶液的温度的温度处,并且在热电解质推出阶段(l-o)和在热电解质推出阶段(l-o)之后执行的至少一个洗涤阶段(l),使用来自一个或更多个冷洗涤溶液子储存器的冷洗涤溶液,并且在冷电解质推出阶段(l-h)和在冷电解质推出阶段(l-h)之后执行的至少一个洗涤阶段(l),使用来自一个或更多个热洗涤溶液子储存器的热洗涤溶液;设置容纳在至少两个冷洗涤溶液子储存器中的冷洗涤溶液的温度,该温度分布在冷电解质溶液的温度与冷电解质溶液和热电解质溶液的中间温度之间,以及设置容纳在至少两个热洗涤溶液子储存器中的热洗涤溶液的温度,该温度分布在该中间温度与热电解质溶液的温度之间;在冷电解质推出阶段(l-h),逐渐增加从热洗涤溶液子储存器输送到反应器的洗涤溶液的温度,并且在热电解质推出阶段(l-o),逐渐降低从冷洗涤溶液子储存器输送到反应器的洗涤溶液的温度;将电解过程的每个阶段设置为具有一步或更多步,每步具有固定的预定时间间隔,并且基于电源的电力容量和由至少两个反应器执行的电解过程之间的阶段偏移中的至少一个来确定电解的每个阶段中的步数;在一个电解系统中执行(l-h)阶段、(l)阶段和(o-l)阶段的序列,同时在至少另一个电解系统中执行(l-o)阶段、(l)阶段和(h-l)阶段的序列,该电解系统利用单个热电解质储存器、单个冷电解质储存器和一个或更多个洗涤溶液储存器。


技术特征:

1.一种电解系统,包括:

2.根据权利要求1所述的系统,其被配置成在每个反应器中以连续重复的循环执行所述电解过程,每个循环包括:从冷电解质溶液产生的至少一个氢生产(h)阶段,接着是用洗涤溶液代替所述冷电解质的冷电解质推出阶段(l-h),接着是洗涤所述反应器的电解电极的至少一个洗涤阶段(l),接着是用热电解质溶液代替所述洗涤溶液的洗涤溶液推出阶段(o-l),接着是从所述热电解质产生的至少一个氧生产(o)阶段,接着是用洗涤溶液代替所述热电解质溶液的热电解质推出阶段(l-o),接着是洗涤所述反应器的电解电极的至少一个洗涤阶段(l),接着是用冷电解质溶液代替所述洗涤溶液的洗涤溶液推出阶段(h-l),接着是至少一个氢生产停止阶段(h-)。

3.根据权利要求2所述的系统,包括至少一个氢生产停止阶段(h-),该至少一个氢生产停止阶段(h-)在从冷电解质溶液产生的所述至少一个氢生产(h)阶段和所述冷电解质推出阶段(l-h)之间,和/或在所述洗涤溶液推出阶段(h-l)之后并且在新循环的新的氢生产(h)阶段开始之前。

4.根据权利要求2或3所述的系统,其被配置成基于以下中的至少一项来确定所述阶段中的一个或更多个的持续时间和/或整个电解过程的持续时间:电解循环持续时间τc;和/或所述系统中反应器的数量ns;和/或所述系统中活跃的反应器的数量na;和/或所述氢生产(h)阶段的长度/持续时间τh;和/或(l-o)和(o-l)推送的长度/持续时间τlo;和/或(l-h)和(h-l)推送的长度/持续时间τlh;和/或所述氧生产(o)阶段的长度/持续时间τo;和/或残留物/洗涤(l)阶段的平均长度/持续时间τl;和/或(h-)阶段的平均长度/持续时间τh-。

5.根据权利要求1至4所述的系统,其被配置成基于以下项确定所述阶段中的一个或更多个的持续时间和/或整个电解过程的持续时间:(l-h)和(h-l)推送的长度/持续时间τlh;(l-o)和(o-l)推送的长度/持续时间τlo;氢生产(h)阶段的长度/持续时间τh;所述系统中反应器的数量ns;和/或所述系统中活跃的反应器的数量na。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统,其被配置成基于以下项确定所述阶段中的一个或更多个的持续时间和/或整个电解过程的持续时间:氢生产(h)阶段的长度/持续时间τh;氧生产(o)阶段的长度/持续时间τo;残留物/洗涤(l)阶段的平均长度/持续时间τl;(l-h)和(h-l)推送的长度/持续时间τlh。

7.根据权利要求2或3所述的系统,其中,所述氢生产(h)阶段、所述氢生产停止阶段(h-)、所述洗涤阶段(l)和所述氧生产(o)阶段中的每一个的持续时间基本上等于步持续时间乘以自然数,所述步持续时间是所述推出阶段中的至少一个的持续时间。

8.根据权利要求7所述的系统,其被配置成使得每个循环中的所述洗涤阶段(l)的总持续时间基本上:当所述反应器之间的阶段偏移的数量为1、2或3时,至少等于所述步持续时间乘以4;当所述反应器之间的阶段偏移的数量为4时,至少等于所述步持续时间乘以6;和/或当所述反应器之间的阶段偏移的数量为5时,至少等于所述步持续时间乘以10;和/或当所述反应器之间的阶段偏移的数量大于5时,至少等于总阶段偏移的持续时间减去两个阶段的持续时间。

9.根据权利要求7或8所述的系统,其被配置成使得每个循环中的所述氢生产停止阶段(h-)的总持续时间基本上:当所述反应器之间的阶段偏移的数量为1时,至少等于所述步持续时间乘以2;和/或当所述反应器之间的阶段偏移的数量为2时,至少等于所述步持续时间乘以5;和/或当所述反应器之间的阶段偏移的数量为3时,至少等于所述步持续时间乘以2;和/或当所述反应器之间的阶段偏移的数量为4时,至少等于所述步持续时间乘以3;和/或当所述反应器之间的阶段偏移的数量为5个阶段时,至少等于所述步持续时间乘以4;和/或当所述反应器之间的阶段偏移的数量大于5时,至少等于所述反应器之间的总阶段偏移的持续时间减去一个阶段的持续时间。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的系统,其被配置成使得所述循环的总持续时间基本上:当所述反应器之间的阶段偏移的数量为1时,至少等于所述步持续时间乘以12并乘以所述反应器之间的阶段偏移的数量;和/或当所述反应器之间的阶段偏移的数量为2时,至少等于所述步持续时间乘以7并乘以所述反应器之间的阶段偏移的数量;和/或当所述反应器之间的阶段偏移的数量为3时,至少等于所述步持续时间乘以5并乘以所述反应器之间的阶段偏移的数量;和/或当所述反应器之间的阶段偏移的数量在包括4和8的4至8的范围内时,至少等于所述步持续时间乘以4并乘以所述反应器之间的阶段偏移的数量;和/或当所述反应器之间的阶段偏移的数量大于8时,至少等于所述步持续时间乘以3并乘以所述反应器之间的阶段偏移的数量。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的系统,其被配置成使得每个循环中的所述氧生产(o)阶段的总持续时间:当所述反应器之间的阶段偏移的数量为1时,比所述步持续时间乘以2并乘以所述反应器之间的阶段偏移的数量再减去一个阶段的持续时间的结果大;和/或当所述反应器之间的阶段偏移的数量大于1时,比所述步持续时间乘以所述反应器之间的阶段偏移的数量再减去一个阶段的持续时间的结果大。

12.根据权利要求7至11中任一项所述的系统,其被配置成使得所述循环中的步持续时间的总数与所述氢生产(h)阶段中的步持续时间的总数之间的差除以所述反应器之间的阶段偏移的数量,再减去所述冷电解质推出阶段(l-h)中的步持续时间的总数的结果基本上:当所述反应器之间的阶段偏移的数量为1时,至少等于9;和/或当所述反应器之间的阶段偏移的数量为2时,至少等于5;和/或当所述反应器之间的阶段偏移的数量为3或4时,至少等于3;和/或当所述反应器之间的阶段偏移的数量在包括5和8的5至8的范围内时,至少等于2;和/或当所述反应器之间的阶段偏移的数量大于8时,至少等于1。

13.根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,所述控制系统被配置成当由所述控制系统确定所述电源的高电力容量时,从所述电源向电网供应电力,以及当确定所述电源的电力容量小于预定的中等电力容量水平时,从所述电网消耗电力。

14.根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,所述控制系统被配置成当由所述控制系统确定所述电源的电力容量小于预定的最小电力容量水平时,停用由所述多个反应器执行的所有电解过程。

15.根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,所述控制系统被配置成当由所述控制系统确定所述电源的电力容量的降低可能导致供电的短期波动时,调整供应到所述多个反应器中的至少一个的电流。

16.根据权利要求15所述的系统,其中,所述控制系统被配置成当由所述控制系统确定所述电源的电力容量的降低可能导致供电的长期波动时,进一步调整所述电解过程的阶段中的至少一个的持续时间。

17.根据权利要求16所述的系统,其中,所述控制系统被配置成当由所述控制系统确定所述电源的电力容量的降低可能显著降低所述电解过程的效率时,进一步调整所述电解过程的阶段中的至少一个和/或所述电解过程的阶段序列的持续时间。

18.根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,所述电源中的至少一个或全部是可再生电源。

19.根据权利要求18所述的系统,其中,所述控制系统被配置成接收和处理指示环境条件变化的传感数据/信号,并基于所述传感数据/信号预测所述可再生电源的电力容量变化的可能性。

20.根据权利要求18或19所述的系统,其中,所述电源中的至少一个或全部是太阳能电源,其中,所述控制系统被配置成接收和处理天气预报数据并基于所述天气预报数据预测电力容量变化的可能性。

21.根据权利要求2至12中任一项所述的系统,包括容纳所述热电解质溶液的储存器、容纳所述冷电解质溶液的储存器、容纳所述洗涤溶液的储存器、以及用于在所述储存器与所述多个反应器中的每一个之间可控地输送所述溶液的装备,并且其中,所述控制系统被配置成在所述多个反应器中的每个反应器中执行的电解过程的每个阶段,将溶液从所述储存器输送到所述多个反应器中的每个反应器。

22.根据权利要求21所述的系统,其中,所述控制系统被配置成仅当执行所述电解过程的所述氢生产(h)阶段时,才在所述多个反应器中的每个反应器的电解电极上施加电压,并且被配置成使所述冷电解质溶液在所述冷电解质溶液储存器与执行所述电解过程的所述氢生产(h)阶段的所述反应器之间循环。

23.根据权利要求21或22所述的系统,其中,所述控制系统被配置成在所述冷电解质推出阶段(l-h),通过将来自所述洗涤溶液储存器的所述洗涤溶液输送进去,将所述冷电解质溶液推回到所述冷电解质溶液储存器中。

24.根据权利要求21至23中任一项所述的系统,其中,所述控制系统被配置成在所述氢生产停止阶段(h-)使所述冷电解质溶液在所述冷电解质溶液储存器与所述反应器之间循环,而不向所述反应器的电解电极施加电压。

25.根据权利要求21至24中任一项所述的系统,其中,所述控制系统被配置成在所述洗涤阶段(l)使所述洗涤溶液在所述洗涤溶液储存器与所述反应器之间循环,以洗涤来自所述反应器的电解电极的气态产物残留。

26.根据权利要求21至25中任一项所述的系统,其中,所述控制系统被配置成在所述洗涤溶液推出阶段(o-l),通过将所述热电解质溶液从所述热电解质溶液储存器输送到所述反应器中,将所述洗涤溶液从所述反应器推回到所述洗涤溶液储存器中。

27.根据权利要求21至26中任一项所述的系统,其中,所述控制系统被配置成在所述电解过程的所述氧生产阶段(o),使所述热电解质溶液在所述热电解质溶液储存器与所述多个反应器中的每个反应器之间循环。

28.根据权利要求21至27中任一项所述的系统,其中,所述控制系统被配置成在所述热电解质推出阶段(l-o),通过将来自所述洗涤溶液储存器的所述洗涤溶液输送进去,将所述热电解质溶液推回到所述热电解质溶液储存器中。

29.根据权利要求21至28中任一项所述的系统,其中,所述控制系统被配置成在所述洗涤溶液推出阶段(h-l),通过将所述冷电解质溶液从所述冷电解质溶液储存器输送到所述反应器中,将所述洗涤溶液从所述反应器推回到所述洗涤溶液储存器中。

30.根据权利要求21至29中任一项所述的系统,其被配置成将所述洗涤溶液储存器中的洗涤溶液保持在基本上低于所述热电解质溶液的温度并且基本上高于所述冷电解质溶液的温度的温度处。

31.根据权利要求21至30中任一项所述的系统,其中,所述洗涤溶液储存器包括一个或更多个冷洗涤溶液子储存器和一个或更多个热洗涤溶液子储存器,所述冷洗涤溶液子储存器用于使冷洗涤溶液被保持在高于所述冷电解质溶液的温度的温度处,所述热洗涤溶液子储存器用于使热洗涤溶液被保持在低于所述热电解质溶液的温度且高于所述冷洗涤溶液的温度的温度处,并且其中,所述控制系统被配置成在所述热电解质推出阶段(l-o)和在所述热电解质推出阶段(l-o)之后执行的至少一个洗涤阶段(l)使用来自所述一个或更多个冷洗涤溶液子储存器的冷洗涤溶液,并且在所述冷电解质推出阶段(l-h)和在所述冷电解质推出阶段(l-h)之后执行的至少一个洗涤阶段(l)使用来自所述一个或更多个热洗涤溶液子储存器的热洗涤溶液。

32.根据权利要求31所述的系统,包括:至少两个所述冷洗涤溶液子储存器,保持在所述至少两个冷洗涤溶液子储存器中的冷洗涤溶液的温度分布在所述冷电解质溶液的温度与所述冷电解质溶液和所述热电解质溶液的中间温度之间;以及至少两个所述热洗涤溶液子储存器,保持在所述至少两个热洗涤溶液子储存器中的热洗涤溶液的温度分布在所述中间温度与所述热电解质溶液的温度之间。

33.根据权利要求32所述的系统,其中,所述控制单元被配置成在所述冷电解质推出阶段(l-h),逐渐增加从所述热洗涤溶液子储存器输送到所述反应器的洗涤溶液的温度,并且在所述热电解质推出阶段(l-o),逐渐降低从所述冷洗涤溶液子储存器输送到所述反应器的洗涤溶液的温度。

34.根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,所述电解过程的每个阶段包括一步或更多步,每步具有固定的预定时间间隔,并且其中,所述控制系统被配置成基于所述电源的电力容量和由所述反应器中的至少两个执行的电解过程之间的阶段偏移中的至少一个来确定所述电解的每个阶段中的步数。

35.一种电解设施,包括两个或更多个根据前述权利要求中任一项所述的电解系统,所述电解系统利用单个热电解质储存器、单个冷电解质储存器和一个或更多个洗涤溶液储存器,并且其中,所述控制系统被配置成在所述两个或更多个电解系统中的一个中执行(l-h)阶段、(l)阶段和(o-l)阶段的序列,同时在所述两个或更多个电解系统中的至少另一个中执行(l-o)阶段、(l)阶段和(h-l)阶段的序列。

36.一种电解方法,包括:在多个反应器中执行具有阶段序列的电解过程,所述反应器中的每一个包括电解电极,并且以相对于所述多个反应器中的至少另一个反应器具有阶段偏移的方式执行所述电解过程;监测由所述多个反应器用于执行所述电解过程的一个或更多个电源的电力容量的变化,并基于所述电力容量的变化执行以下中的至少一项:激活或停用由所述多个反应器执行的电解过程中的一个或更多个;调整所述电解过程的阶段中的至少一个的持续时间;调整从所述一个或更多个电源供应到所述多个反应器中的至少一个的电力;和/或调整、移除或引入所述电解过程的至少一个阶段。

37.根据权利要求36所述的方法,包括在所述反应器中以连续重复的循环执行所述电解过程,每个循环包括:从冷电解质溶液产生的至少一个氢生产(h)阶段,接着是用洗涤溶液代替所述冷电解质的冷电解质推出阶段(l-h),接着是洗涤所述反应器的电解电极的至少一个洗涤阶段(l),接着是用热电解质溶液代替所述洗涤溶液的洗涤溶液推出阶段(o-l),接着是从所述热电解质产生的至少一个氧生产(o)阶段,接着是用洗涤溶液代替所述热电解质溶液的热电解质推出阶段(l-o),接着是洗涤所述反应器的电解电极的至少一个洗涤阶段(l),接着是用冷电解质溶液代替所述洗涤溶液的洗涤溶液推出阶段(h-l)。

38.根据权利要求37所述的方法,包括至少一个氢生产停止阶段(h-),所述至少一个氢生产停止阶段(h-)在从冷电解质溶液产生的所述至少一个氢生产(h)阶段和所述冷电解质推出阶段(l-h)之间,和/或在所述洗涤溶液推出阶段(h-l)之后并且在新循环的新的氢生产(h)阶段开始之前。

39.根据权利要求37或38所述的方法,包括将所述氢生产(h)阶段、所述氢生产停止阶段(h-)、所述洗涤阶段(l)和所述氧生产(o)阶段中的每一个的持续时间设置为基本上等于步持续时间乘以自然数,所述步持续时间是所述推出阶段中的至少一个的持续时间。

40.根据权利要求37至39中任一项所述的方法,包括将每个循环中的所述洗涤阶段(l)的总持续时间设置成基本上:当所述反应器之间的阶段偏移的数量为1、2或3时,至少等于所述步持续时间乘以4;和/或当所述反应器之间的阶段偏移的数量为4时,至少等于所述步持续时间乘以6;和/或当所述反应器之间的阶段偏移的数量为5时,至少等于所述步持续时间乘以10;和/或当所述反应器之间的阶段偏移的数量大于5时,至少等于总阶段偏移的持续时间减去两个阶段的持续时间。

41.根据权利要求37至40中任一项所述的方法,包括将每个循环中的所述氢生产停止阶段(h-)的总持续时间设置成基本上:当所述反应器之间的阶段偏移的数量为1时,至少等于所述步持续时间乘以2;和/或当所述反应器之间的阶段偏移的数量为2时,至少等于所述步持续时间乘以5;和/或当所述反应器之间的阶段偏移的数量为3时,至少等于所述步持续时间乘以2;和/或当所述反应器之间的阶段偏移的数量为4时,至少等于所述步持续时间乘以3;和/或当所述反应器之间的阶段偏移的数量为5个阶段时,至少等于所述步持续时间乘以4;和/或当所述反应器之间的阶段偏移的数量大于5时,至少等于所述反应器之间的总阶段偏移的持续时间减去一个阶段的持续时间。

42.根据权利要求37至41中任一项所述的方法,包括将所述循环的总持续时间设置成基本上:当所述反应器之间的阶段偏移的数量为1时,至少等于所述步持续时间乘以12并乘以所述反应器之间的阶段偏移的数量;和/或当所述反应器之间的阶段偏移的数量为2时,至少等于所述步持续时间乘以7并乘以所述反应器之间的阶段偏移的数量;和/或当所述反应器之间的阶段偏移的数量为3时,至少等于所述步持续时间乘以5并乘以所述反应器之间的阶段偏移的数量;和/或当所述反应器之间的阶段偏移的数量在包括4和8的4至8的范围内时,至少等于所述步持续时间乘以4并乘以所述反应器之间的阶段偏移的数量;和/或当所述反应器之间的阶段偏移的数量大于8时,至少等于所述步持续时间乘以3并乘以所述反应器之间的阶段偏移的数量。

43.根据权利要求37至41中任一项所述的方法,包括将每个循环中的所述氧生产(o)阶段的总持续时间设置成:当所述反应器之间的阶段偏移的数量为1时,基本上比所述步持续时间乘以2并乘以所述反应器之间的阶段偏移的数量再减去一个阶段的持续时间的结果大;和/或当所述反应器之间的阶段偏移的数量大于1时,基本上比所述步持续时间乘以所述反应器之间的阶段偏移的数量再减去一个阶段的持续时间的结果大。

44.根据权利要求37至43中任一项所述的方法,包括将所述循环中的步持续时间的总数与所述氢生产(h)阶段中的步持续时间的总数之间的差除以所述反应器之间的阶段偏移的数量,再减去所述冷电解质推出阶段(l-h)中的步持续时间的总数的结果设置成基本上:当所述反应器之间的阶段偏移的数量为1时,至少等于9;和/或当所述反应器之间的阶段偏移的数量为2时,至少等于5;和/或当所述反应器之间的阶段偏移的数量为3或4时,至少等于3;和/或当所述反应器之间的阶段偏移的数量在包括5和8的5至8的范围内时,至少等于2;和/或当所述反应器之间的阶段偏移的数量大于8时,至少等于1。

45.根据权利要求37至44中任一项所述的方法,包括当通过所述方法确定所述电源的高电力容量时从所述电源向电网供应电力,以及当确定所述电源的电力容量小于预定的中等电力容量水平时从所述电网消耗电力。

46.根据权利要求32至40中任一项所述的方法,包括当确定所述电源的电力容量小于预定的最小电力容量水平时,停用由所述多个反应器执行的所有电解过程。

47.根据权利要求37至46中任一项所述的方法,包括当确定所述电源的电力容量的降低可能导致供电的短期波动时,调整供应到所述多个反应器中的至少一个的电流。

48.根据权利要求47所述的方法,包括当确定所述电源的电力容量的降低可能导致供电的长期波动时,进一步调整所述电解过程的阶段中的至少一个的持续时间。

49.根据权利要求48所述的方法,包括当确定所述电源的电力容量的降低可能显著降低所述电解过程的效率时,进一步调整所述电解过程的阶段中的至少一个和/或所述电解过程的阶段序列的持续时间。

50.根据权利要求37至49中任一项所述的方法,其中,所述电源中的至少一个或全部是可再生电源,所述方法包括接收和处理指示环境条件变化的传感数据/信号,并且基于所述传感数据/信号预测所述可再生电源的电力容量变化的可能性。

51.根据权利要求50所述的方法,其中,所述电源中的至少一个或全部是太阳能电源,所述方法包括接收和处理天气预报数据并基于所述天气预报数据预测所述电力容量变化的可能性。

52.根据权利要求37至48中任一项所述的方法,包括在所述多个反应器中的每个反应器中执行的电解过程的每个阶段,将溶液从容纳所述热电解质溶液的储存器、容纳所述冷电解质溶液的储存器和容纳所述洗涤溶液的储存器中的至少一个输送到所述多个反应器中的每个反应器。

53.根据权利要求52所述的方法,包括仅当执行所述电解过程的所述氢生产(h)阶段时,才在所述多个反应器中的每个反应器的电解电极上施加电压,并且使所述冷电解质溶液在所述冷电解质溶液储存器与执行所述电解过程的所述氢生产(h)阶段的所述反应器之间循环。

54.根据权利要求52或53所述的方法,包括在所述冷电解质推出阶段(l-h),通过将来自所述洗涤溶液储存器的所述洗涤溶液输送进去,将所述冷电解质溶液推回到所述冷电解质溶液储存器中。

55.根据权利要求52至54中任一项所述的方法,包括在所述氢生产停止阶段(h-),使所述冷电解质溶液在所述冷电解质溶液储存器与所述反应器之间循环,而不向所述反应器的电解电极施加电压。

56.根据权利要求52至55中任一项所述的方法,包括在所述洗涤阶段(l),使所述洗涤溶液在所述洗涤溶液储存器与所述反应器之间循环,以洗涤来自所述反应器的电解电极的气态产物残留。

57.根据权利要求52至56中任一项所述的方法,包括在所述洗涤溶液推出阶段(o-l),通过将所述热电解质溶液从所述热电解质溶液储存器输送到所述反应器中,将所述洗涤溶液从所述反应器推回到所述洗涤溶液储存器中。

58.根据权利要求52至57中任一项所述的方法,包括在所述电解过程的所述氧生产阶段(o),使所述热电解质溶液在所述热电解质溶液储存器与所述多个反应器中的每个反应器之间循环。

59.根据权利要求47至53中任一项所述的方法,包括在所述热电解质推出阶段(l-o),通过将来自所述洗涤溶液储存器的所述洗涤溶液输送进去,将所述热电解质溶液推回到所述热电解质溶液储存器中。

60.根据权利要求52至59中任一项所述的方法,包括在所述洗涤溶液推出阶段(h-l),通过将所述冷电解质溶液从所述冷电解质溶液储存器输送到所述反应器中,将所述洗涤溶液从所述反应器推回到所述洗涤溶液储存器中。

61.根据权利要求52至60中任一项所述的方法,包括将所述洗涤溶液储存器中的洗涤溶液保持在基本上低于所述热电解质溶液的温度并且基本上高于所述冷电解质溶液的温度的温度处。

62.根据权利要求52至61中任一项所述的方法,包括:将容纳在一个或更多个冷洗涤溶液子储存器中的冷洗涤溶液保持在高于所述冷电解质溶液的温度的温度处,并且将容纳在一个或更多个热洗涤溶液子储存器中的热洗涤溶液保持在低于所述热电解质溶液的温度且高于所述冷洗涤溶液的温度的温度处,以及在所述热电解质推出阶段(l-o)和在所述热电解质推出阶段(l-o)之后执行的至少一个洗涤阶段(l),使用来自所述一个或更多个冷洗涤溶液子储存器的冷洗涤溶液,并且在所述冷电解质推出阶段(l-h)和在所述冷电解质推出阶段(l-h)之后执行的至少一个洗涤阶段(l),使用来自所述一个或更多个热洗涤溶液子储存器的热洗涤溶液。

63.根据权利要求62所述的方法,包括设置容纳在至少两个所述冷洗涤溶液子储存器中的冷洗涤溶液的温度,所述冷洗涤溶液的温度分布在所述冷电解质溶液的温度与所述冷电解质溶液和所述热电解质溶液的中间温度之间,以及检测容纳在至少两个所述热洗涤溶液子储存器中的热洗涤溶液的温度,所述热洗涤溶液的温度分布在所述中间温度与所述热电解质溶液的温度之间。

64.根据权利要求63所述的方法,包括在所述冷电解质推出阶段(l-h),逐渐增加从所述热洗涤溶液子储存器输送到所述反应器的洗涤溶液的温度,并且在所述热电解质推出阶段(l-o),逐渐降低从所述冷洗涤溶液子储存器输送到所述反应器的洗涤溶液的温度。

65.根据权利要求37至67中任一项所述的方法,将所述电解过程的每个阶段设置为具有一步或更多步,每步具有固定的预定时间间隔,并且基于所述电源的电力容量和由所述反应器中的至少两个执行的电解过程之间的阶段偏移中的至少一个来确定所述电解的每个阶段中的步数。

66.根据权利要求37至65中任一项所述的方法,包括在一个电解系统中执行(l-h)阶段、(l)阶段和(o-l)阶段的序列,同时在至少另一个电解系统中执行(l-o)阶段、(l)阶段和(h-l)阶段的序列,所述电解系统利用单个热电解质储存器、单个冷电解质储存器和一个或更多个洗涤溶液储存器。


技术总结
公开了电解技术和系统实施方式,包括:多个反应器,每个反应器包括电解电极并且被配置成执行电解过程的阶段序列,该阶段序列相对于由所述多个反应器中的至少另一个反应器执行的电解过程的阶段序列具有阶段偏移;用于驱动由该多个反应器执行的电解过程的一个或更多个电源;以及控制系统,该控制系统被配置成监测一个或更多个电源中至少一个的电力容量变化并且基于该电力容量变化执行以下中的至少一项:(i)激活或停用由多个反应器执行的电解过程中的一个或更多个,(ii)调整电解过程的阶段中的至少一个的持续时间;(iii)调整从一个或更多个电源供应到多个反应器中的至少一个的电力;和/或(iv)调整、移除或引入电解过程的至少一个阶段。

技术研发人员:亨·多坦,奥弗·萨莫卡,桑尼·马鲁埃利,莫迪凯·莫什科维奇
受保护的技术使用者:绿氢制备有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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