[发明专利]一种水电解制氢系统及其控制方法

说明书

本申请提供了一种水电解制氢系统及其控制方法。在该水电解制氢系统中，电解槽、气液分离单元、集成式换热器及循环泵通过电解液管路串联连接，形成电解液冷却循环回路，并且，集成式换热器利用散热介质直接对电解液冷却循环回路中的电解液进行散热，相较于现有技术中的散热方案而言，本申请提供的水电解制氢系统利用集成式换热器便可以直接对电解液进行散热，不再需要经过现有技术散热方案中复杂的中间过程，从而降温效果远好于现有技术散热方案，因此，使得本申请提供的水电解制氢系统的散热效率得到提高，所以解决了现有技术中散热方案的散热效率低下的问题。

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，特别是涉及一种水电解制氢系统及其控制方法。

背景技术

现阶段主要有碱性水电解ALK、质子交换膜水电解PEM和固体氧化物水电解SOE这三种制氢技术；目前，只有ALK和PEM两种水电解制氢技术实现商业化；在水电解制氢过程中，有大约20％～30％的能量被转换成热量，致使电解槽的槽温升高，而电解槽的槽温直接影响电解槽性能，因此热管理对水电解制氢系统至关重要。

图1为ALK制氢系统的散热方案，图2为PEM制氢系统的散热方案，虽然两者的具体流程明显不同，但实际散热原理基本相同，即利用电解液换热器冷却电解液，从而实现对电解槽的冷却。

但是，在上述两种散热方案中，两者对电解液的散热效率低下。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种水电解制氢系统及其控制方法，以解决现有技术中水电解制氢系统的散热效率低下的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

本申请第一方面提供一种水电解制氢系统，包括：电解槽、气液分离单元、集成式换热器和循环泵；其中：

所述电解槽、所述气液分离单元、所述集成式换热器及所述循环泵通过电解液管路串联连接，形成电解液冷却循环回路；

所述集成式换热器用于通过散热介质直接对所述电解液冷却循环回路中的电解液进行散热。

可选的，所述集成式换热器为空冷式换热器，用于通过外接空气直接对所述电解液冷却循环回路中的电解液进行散热。

可选的，所述空冷式换热器，包括：中空壳体以及设置于所述中空壳体内部的盘管、风机；其中：

所述盘管设置于所述中空壳体内部的中层空间；

所述风机设置于所述中空壳体的顶部，用于将外界空气注入所述中空壳体，并利用外界空气对所述盘管内流经的电解液进行一次换热。

可选的，所述空冷式换热器，还包括：液态水泵、水盘以及布水系统；其中：

所述水盘设置于所述中空壳体的底部，用于提供和回收液态水；

所述液态水泵用于将所述液态水抽至所述布水系统；

所述布水系统设置于所述中空壳体的上层空间，用于将所述液态水喷淋在所述盘管上，对所述盘管内的电解液进行二次换热。

可选的，所述集成式换热器采用集成框架机构，并且设置于所述电解槽、所述气液分离单元和所述循环泵中任一器件的上方。

可选的，所述电解槽、所述气液分离单元、所述集成式换热器及所述循环泵，按照预设顺序依次通过电解液管路串联连接。

可选的，所述预设顺序为：所述电解槽、所述集成式换热器、所述气液分离单元、所述循环泵；

或者，所述预设顺序为：所述电解槽、所述气液分离单元、所述集成式换热器、所述循环泵；

或者，所述预设顺序为：所述电解槽、所述气液分离单元、所述循环泵、所述集成式换热器。