一种防压力波动制氢辅助系统的制作方法

本发明涉及电解水制氢，具体为一种防压力波动制氢辅助系统。

背景技术：

1、随着氢能源行业的蓬勃发展，绿电制绿氢成为脱碳背景下能源存储、转换的首选，而电解水制氢又是绿氢发展的不二之选，在诸多的电解水制氢工艺中，碱性电解水制氢凭借其工艺最成熟、能源转化率较高、千瓦造价最低、支持大规模制氢等优势，占据目前国内外电解水制氢市场的主要地位，虽然如此，碱性电解水制氢也存在一些不足制约其应用的广泛性，传统的碱性电解系统分为两个腔室：一个氢侧腔、一个氧侧腔，氢氧腔的分隔工作在电解槽中由隔膜完成，在制氢辅助系统中，由氢气液分离器和氧气液分离器底部的电解液来完成，在氢侧由氢气液分离器、碱液循环泵、电解槽氢侧腔体组成氢侧电解液循环路径；在氧侧由氧气液分离器、碱液循环泵、电解槽氧侧腔体组成氢侧电解液循环路径，电解水制氢过程中由于水的分子结构式为h2o，导致氢气体积产量与氧气体积产量比为2∶1，在传统碱性电解系统中，氢侧储气体积和氧侧储气体积是相同的，所以氢侧压力上升速度总是高于氧侧压力上升速度的，尤其是在系统的工作电流由低到高快速变化时，氢、氧两侧的压力不平衡情况就更加显著。

2、目前氢、氧侧循环路径上的气液分离器大小一直无法需保持平衡，压力高的一侧气体会向压力低的一侧增大渗透量，造成气体交叉混合(无论是氢向氧侧渗透还是氧向氢侧渗透)，导致爆炸风险，传统碱性电解系统由于氢氧两侧的压力无平衡无法给出快速响应，只能根据氢氧压力差控制反馈信号，缓慢的提升电流，一直无法及时跟随电量的波动性，降低了电解槽的工作稳定性。

技术实现思路

1、为解决上述背景技术中提出的目前的氢氧两侧气压不平衡致使电解槽系统运行不平衡的问题，本发明的目的在于提供一种防压力波动制氢辅助系统。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种防压力波动制氢辅助系统，包括电解槽，电解槽一侧配合安装有氢侧系统循环结构，电解槽一侧配合安装有氧侧系统循环结构，氢侧系统循环结构包括氢侧碱液循环泵与氢侧气液分离器，氢侧气液分离器通过管道配合安装在电解槽的氢侧腔室的液气出口处，氢侧碱液循环泵通过管道配合安装在电解槽的氢侧腔室的液气进口处，氢侧碱液循环泵与氢侧气液分离器管连接；氧侧系统循环结构包括氧侧碱液循环泵与氧侧气液分离器，氧侧气液分离器通过管道配合安装在电解槽的氧侧腔室的液气出口处，氧侧碱液循环泵通过管道配合安装在电解槽的氧侧腔室的液气进口处，氧侧碱液循环泵与氧侧气液分离器管连接，所述氢侧气液分离器与氧侧气液分离器之间设有连通管，所述氢侧气液分离器一侧管连接压力平衡罐。

3、优选的，所述氧侧气液分离器与氢侧气液分离器呈罐形且内部均残留有部分电解液。

4、优选的，所述连通管与氧侧气液分离器、氢侧气液分离器的连接位置低于相应的氧侧气液分离器、氢侧气液分离器内的液位。

5、优选的，所述连通管呈字母“u”形状。

6、优选的，所述氧侧气液分离器与氢侧气液分离器内除去电解液的气体容积相同。

7、优选的，所述压力平衡罐的内部容积与氧侧气液分离器内除去电解液的气体容积相同。

8、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

9、1、本发明可以完美契合目前电解水制氢过程中产生的氧气与氢气之间的比例并对其进行分别存储，使得氢氧两侧的分离器内的气压提升速度相同，使得氢氧两侧的分离器内的气压始终处于一个平衡的状态下，一方面提升了电解制氢系统的安全性，防止由于隔膜阻气性不够造成的氢氧气体交叉混合爆炸的情况，另一方面提升了电解槽的稳定性，进而减小了电解图中的电能浪费、增加了单位能源电解出的气体质量、大幅度提升目前电解系统的响应速度。

10、2、可以通过对目前主流的电解制氢系统为蓝本进行改进进而获得与本发明同样的优点，使得本发明实施起来更为方便、快捷、低成本，也能容易被各个产线的管理人员认可。

11、该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

技术特征：

1.一种防压力波动制氢辅助系统，包括电解槽(1)，电解槽(1)一侧配合安装有氢侧系统循环结构，电解槽(1)一侧配合安装有氧侧系统循环结构，氢侧系统循环结构包括氢侧碱液循环泵(3)与氢侧气液分离器(5)，氢侧气液分离器(5)通过管道配合安装在电解槽(1)的氢侧腔室的液气出口处，氢侧碱液循环泵(3)通过管道配合安装在电解槽(1)的氢侧腔室的液气进口处，氢侧碱液循环泵(3)与氢侧气液分离器(5)管连接；氧侧系统循环结构包括氧侧碱液循环泵(2)与氧侧气液分离器(4)，氧侧气液分离器(4)通过管道配合安装在电解槽(1)的氧侧腔室的液气出口处，氧侧碱液循环泵(2)通过管道配合安装在电解槽(1)的氧侧腔室的液气进口处，氧侧碱液循环泵(2)与氧侧气液分离器(4)管连接，其特征在于：所述氢侧气液分离器(5)与氧侧气液分离器(4)之间设有连通管(6)，所述氢侧气液分离器(5)一侧管连接压力平衡罐(7)。

2.根据权利要求1所述的一种防压力波动制氢辅助系统，其特征在于：所述氧侧气液分离器(4)与氢侧气液分离器(5)呈罐形且内部均残留有部分电解液。

3.根据权利要求1所述的一种防压力波动制氢辅助系统，其特征在于：所述连通管(6)与氧侧气液分离器(4)、氢侧气液分离器(5)的连接位置低于相应的氧侧气液分离器(4)、氢侧气液分离器(5)内的液位。

4.根据权利要求1所述的一种防压力波动制氢辅助系统，其特征在于：所述连通管(6)呈字母“u”形状。

5.根据权利要求1所述的一种防压力波动制氢辅助系统，其特征在于：所述氧侧气液分离器(4)与氢侧气液分离器(5)内除去电解液的气体容积相同。

6.根据权利要求5所述的一种防压力波动制氢辅助系统，其特征在于：所述压力平衡罐(7)的内部容积与氧侧气液分离器(4)内除去电解液的气体容积相同。

技术总结
本发明公开了一种防压力波动制氢辅助系统，涉及电解水制氢技术领域，包括电解槽，电解槽一侧配合安装有氢侧系统循环结构，电解槽一侧配合安装有氧侧系统循环结构，所述氢侧气液分离器与氧侧气液分离器之间设有连通管，所述氢侧气液分离器一侧管连接压力平衡罐。本发明可以完美契合目前电解水制氢过程中产生的氧气与氢气之间的比例并对其进行分别存储，使得氢氧两侧的分离器内的气压提升速度相同，使得氢氧两侧的分离器内的气压始终处于一个平衡的状态下，防止由于隔膜阻气性不够造成的氢氧气体交叉混合爆炸的情况，还提升了电解槽工作时的稳定性。

技术研发人员：王占阳
受保护的技术使用者：深圳市瑞麟科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15