一种AEM电解水制氢一体化集成设备的制作方法

本技术涉及电解水制氢一体化集成设备，具体为一种aem电解水制氢一体化集成设备。

背景技术：

1、氢能作为最理想的能源载体正成为人们关注的焦点，随着氢燃料电池汽车的推广，氢气市场需求递增，加氢站建设驶入快车道，未来与光伏发电或风力发电配套的电解水制绿氢将成为发展趋势，对于传统的碱液电解制氢氧电解槽存在着体积大、能耗高(～5kwh/nm3h2)、效率低(50％～70％)、响应时间长(分钟-小时级)，大规模状态下多设备协调控制策略复杂、体积大，现有的pem电解设备虽然相较于碱液电解槽具有一定优势，但也受制于膜电极技术的发展，存在成本高、维护时催化剂和膜无法单独替换等问题，还有一种固体氧化物电解池尚处于研究阶段，其也受到工作温度高(800～1000℃)装置复杂等限制，因此，需研究一种新型低成本，低能耗，模块化，响应速度快的一体化电解设备，来克服这些问题，实现和风光发电结合的电解水绿氢制备。

2、目前，大规模商用的碱性电解水制氢设备体积较大，响应速度慢(例如不能直接利用风光发电)，并且对环境的影响较大(例如电解液浓度过高，如30wt％浓度的koh)，而新型的pem电解水制氢设备受限于膜电极技术的发展，采用贵金属和钛等材料，造价高，同时催化剂和交换膜无法直接更换，后期维护保养不便，基于阴离子交换膜aem(anion-exchangemembrane)电解水制氢设备造价低，效率高，响应速度快，体积小，但目前没有可匹配的相关配套设施。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种aem电解水制氢一体化集成设备，解决了现有pem电解水制氢设备造价高，响应速度慢的问题。

2、为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种aem电解水制氢一体化集成设备，包括电源转换模块、电源模块、制氢模块、氧侧气液分离模块、氢侧气液分离模块、氧纯度检测模块、氢气纯化模块、氢纯度检测模块和储能单元，所述电源模块分别电源转换模块及制氢模块通过电连接，所述制氢模块分别与氧侧气液分离模块及氢侧气液分离模块通过通道连通，所述氧侧气液分离模块与氢侧气液分离模块之间通过管道连通，所述氢侧气液分离模块与氢气纯化模块之间通过管道连通，所述氢气纯化模块与氢纯度检测模块之间双向连通设置，所述氢纯度检测模块与储能单元之间通过管道连通。

3、优选的，所述电源转换模块外部连接有网电、风力电及光伏电的其中任意一种，所述电源模块包括ac-dc转换模块。电源转换模块可直接接入网电，风电，光电等，中间无需储电单元，可直接利用相关电力转为直流电，驱动设备制氢。

4、优选的，所述制氢模块包括aem电解水制氢电解槽，且aem电解水制氢电解槽由aem、两个过渡金属催化电极、双极板、气体扩散层、垫片密封组装形成。具有响应速度快，能耗低，体积小，更加环保的特点。

5、优选的，所述氧侧气液分离模块和氢侧气液分离模块均包括有冷却系统，所述氧侧气液分离模块和氢侧气液分离模块的底部均固定设有连通管，且连通管的输出端连接有过滤器，所述过滤器与制氢模块之间通过循环泵连通。从制氢模块中出来的夹带氧气和氢气的电解液分别流入到氧侧气液分离模块和氢侧气液分离模块，在重力作用下，气体和液体分离，经冷却系统的冷却后，电解液从氧侧气液分离模和氢侧气液分离模块底部的连通管进入过滤器，最终经循环泵回流入制氢模块，而氧气和氢气分别进入氧纯度检测模块和氢气纯化模块。

6、优选的，所述氧纯度检测模块的排出端设有放空口，所述放空口通过管道可拆卸连接有储氧装置，从氧侧气液分离模出来的氧气经检测合格后根据需求可进入储氧装置或通过放空口直接放空。

7、优选的，所述氢纯度检测模块包括电磁阀，所述氢气纯化模块与氢纯度检测模块之间通过电磁阀回流连通，从氢侧气液分离模块出来的氢气进入氢气纯化模块后，接着进入氢纯度检测模块，经检测合格后输出到储能单元储存，若经检测后发现其纯度不合格，则通过内置电磁阀自动回流到氢气纯化模块进行二次纯化，保障输出氢气的纯度和安全性，提高设备可靠性。

8、有益效果

9、本实用新型提供了一种aem电解水制氢一体化集成设备。与现有技术相比具备以下有益效果：

10、1、该aem电解水制氢一体化集成设备，通过依照aem电解槽定制的制氢一体化集成设备，具有体积小，能耗低，响应速度快，成本低的优点。

11、2、该aem电解水制氢一体化集成设备，通过直接接入与风光发电系统，无需中间储能模块，可直接将不稳定的风电与光电储存为氢能。

12、3、该aem电解水制氢一体化集成设备，较传统碱液制氢系统，本实用新型的aem制氢系统采用弱碱性溶液(≤10wt％)作为电解质，更加环保。

13、4、该aem电解水制氢一体化集成设备，通过设置氢气纯化模块和氢纯度检测模块，对于检测不合格的氢气，可自动进行二次纯化，保障设备安全可靠性。

技术特征：

1.一种aem电解水制氢一体化集成设备，其特征在于，包括电源转换模块(1)、电源模块(2)、制氢模块(3)、氧侧气液分离模块(4)、氢侧气液分离模块(5)、氧纯度检测模块(6)、氢气纯化模块(7)、氢纯度检测模块(8)和储能单元(9)，所述电源模块(2)分别电源转换模块(1)及制氢模块(3)通过电连接，所述制氢模块(3)分别与氧侧气液分离模块(4)及氢侧气液分离模块(5)通过通道连通，所述氧侧气液分离模块(4)与氢侧气液分离模块(5)之间通过管道连通，所述氢侧气液分离模块(5)与氢气纯化模块(7)之间通过管道连通，所述氢气纯化模块(7)与氢纯度检测模块(8)之间双向连通设置，所述氢纯度检测模块(8)与储能单元(9)之间通过管道连通。

2.根据权利要求1所述的一种aem电解水制氢一体化集成设备，其特征在于：所述电源转换模块(1)外部连接有网电、风力电及光伏电的其中任意一种，所述电源模块(2)包括ac-dc转换模块。

3.根据权利要求1所述的一种aem电解水制氢一体化集成设备，其特征在于：所述制氢模块(3)包括aem电解水制氢电解槽，且aem电解水制氢电解槽由aem、两个过渡金属催化电极、双极板、气体扩散层、垫片密封组装形成。

4.根据权利要求1所述的一种aem电解水制氢一体化集成设备，其特征在于：所述氧侧气液分离模块(4)和氢侧气液分离模块(5)均包括有冷却系统，所述氧侧气液分离模块(4)和氢侧气液分离模块(5)的底部均固定设有连通管，且连通管的输出端连接有过滤器，所述过滤器与制氢模块(3)之间通过循环泵连通。

5.根据权利要求1所述的一种aem电解水制氢一体化集成设备，其特征在于：所述氧纯度检测模块(6)的排出端设有放空口，所述放空口通过管道可拆卸连接有储氧装置。

6.根据权利要求1所述的一种aem电解水制氢一体化集成设备，其特征在于：所述氢纯度检测模块(8)包括电磁阀，所述氢气纯化模块(7)与氢纯度检测模块(8)之间通过电磁阀回流连通。

技术总结
本技术公开了一种AEM电解水制氢一体化集成设备，本技术涉及电解水制氢一体化集成设备技术领域，包括电源转换模块、电源模块、制氢模块、氧侧气液分离模块、氢侧气液分离模块、氧纯度检测模块、氢气纯化模块、氢纯度检测模块和储能单元，所述电源模块分别电源转换模块及制氢模块通过电连接，所述制氢模块分别与氧侧气液分离模块及氢侧气液分离模块通过通道连通，所述氧侧气液分离模块与氢侧气液分离模块之间通过管道连通，所述氢侧气液分离模块与氢气纯化模块之间通过管道连通。该AEM电解水制氢一体化集成设备，通过依照AEM电解槽定制的制氢一体化集成设备，具有体积小，能耗低，响应速度快，成本低的优点。

技术研发人员：请求不公布姓名
受保护的技术使用者：江苏笠泽制道氢能源科技有限公司
技术研发日：20230630
技术公布日：2024/1/15