[实用新型]一种PEM电解水制氢余热利用装置

说明书

本实用新型的一种PEM电解水制氢余热利用装置，包括：纯水箱，纯水箱的出水口与加热控制器相连接，加热控制器与PEM电解槽相连接，PEM电解槽上设有氧气排出口和氢气排出口；氧气排出口与氧气换热器相连接，氧气换热器通过第一金属离子去除器与纯水箱相连接；氢气排出口与氢气换热器相连接，氢气换热器与气液分离器相连接；气液分离器的气体出口与氢气储存设备相连接，其液体出口通过第二金属离子去除器与纯水箱相连接；加热控制器与热储存器相连接；热储存器分别与氧气换热器和氢气换热器相连接。本实用新型气液分离器前设置了热交换器，可降低气液温度，收集排氢和排氧带出的热量，利用余热辅助加热纯水，提高水电解的效率。

技术领域

本实用新型属于纯水电解制氢技术领域，具体涉及一种PEM电解水制氢余热利用装置。

背景技术

能源危机和环境污染日益严峻，发展可再生能源，走可持续发展道路成为各国学者的研究焦点。氢能以其清洁，高效的特点被公认为未来最有潜力的能源载体。在目前的各种制氢技术中，利用可再生能源所产生的电能作为动力来电解水是最为成熟和最有潜力的技术，被视为通向氢经济的最佳途径。电解水是由电能提供动力，将水分解为氢和氧的过程。

与传统的碱性水电解原理不同，PEM（聚合电解质膜）水电解技术采用纯水作为工质，PEM膜起着电解质与隔膜的双重作用。当水电解器工作时，膜上水化的质子通过界面区域在阳极和阴极之间传递，发生酸性水电解反应。PEM水电解制氢具有制氢效率高、环保等优点，被认为未来主要的制氢方式。

目前现有的研究主要集中在PEM电解槽的内部设计来提高水电解制氢的效率，但在水电解制氢系统的热管理方面的设计还较少。不仅没有考虑到通过余热辅助加热纯水进而提高产氢的效率，也缺少水电解制氢废热的综合利用。另外，在低功率载荷以及应对波动性大，间歇性可再生能源系统时，水电解制氢装置的适应性较差。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种PEM电解水制氢余热利用装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现：

本实用新型的一种PEM电解水制氢余热利用装置，其特征在于，包括：纯水箱，所述纯水箱的底部出水口通过进水泵与加热控制器的进水口相连接；所述加热控制器的出水口与PEM电解槽的进水口相连接，所述PEM电解槽上分别设有氧气排出口和氢气排出口；所述氧气排出口与氧气换热器的气体入口相连接，所述氧气换热器的气体出口与第一金属离子去除器的入口相连接，所述第一金属离子去除器的出口与所述纯水箱相连接；所述氢气排出口与氢气换热器的气体入口相连接，所述氢气换热器的气体出口与气液分离器的进口相连接；所述气液分离器的气体出口与外部氢气储存设备相连接，其液体出口与第二金属离子去除器的入口相连接，所述第二金属离子去除器的出口与所述纯水箱相连接；

所述加热控制器的余热输入口与热储存器相连接；所述热储存器的余热收集口与所述氧气换热器的热量输出口和所述氢气换热器的热量输出口相连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型的PEM水电解装置的气液分离器前设置了热交换器，收集排氢和排氧带出的热量，可降低气液温度，减轻气液分离器负担，提高了气液分离器的使用寿命，利用余热辅助加热纯水，提高水电解的效率；适应性强，能够在低功率载荷下正常工作。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

其中：1-纯水箱、2-进水泵、3-加热控制器、4-PEM电解槽、5-热储存器、6-氧气排出口、7-氢气排出口、8-氧气换热器、9-第一金属离子去除器、10-氢气换热器、11-气液分离器、12-第二金属离子去除器。

具体实施方式