[发明专利]一种利用热泵回收电解水制氢余热的系统及方法

权利要求书

1.一种利用热泵回收电解水制氢余热的系统，其特征在于，包括电解水制氢单元和热泵单元，所述电解水制氢单元用于电解水制氢气、氧气，并产生热量；所述热泵单元用于回收所述电解水制氢单位的电解水制氢余热，并向对外供热设备提供热源。

2.根据权利要求1所述的一种利用热泵回收电解水制氢余热的系统，其特征在于，所述电解水制氢单元产生的高温电解液作为所述热泵单元的高温热源，所述电解水制氢单元产生的高温氢气和高温氧气作为所述热泵单元的低温热源。

3.根据权利要求1所述的一种利用热泵回收电解水制氢余热的系统，其特征在于，所述电解水制氢单元包括电解槽(1)、气液分离系统(2)和循环泵(3)，所述热泵单元包括发生器(4)、冷凝器(5)、吸收器(6)和蒸发器(7)；

所述电解槽(1)电解液出口与气液分离系统(2)电解液入口连接，气液分离系统(2)电解液出口与发生器(4)高温热源入口连接，发生器(4)高温热源出口与循环泵(3)入口连接，循环泵(3)出口与电解槽(1)电解液入口连接；气液分离系统(2)高温氢气出口和高温氧气出口与蒸发器(6)低温热源入口连接；

所述发生器(4)的制冷剂出口与冷凝器(5)制冷剂入口连接，冷凝器(5)制冷剂出口与蒸发器(6)制冷剂入口连接，蒸发器(6)制冷剂出口与吸收器(7)制冷剂入口连接；吸收器(7)稀溶液出口与发生器(4)稀溶液入口连接，发生器(4)浓溶液出口与吸收器(7)浓溶液入口连接，吸收器(7)设置的循环水入口，吸收器(7)循环水出口与冷凝器(5)循环水入口连接，冷凝器(5)循环水出口连接对外供热设备。

4.根据权利要求3所述的一种利用热泵回收电解水制氢余热的系统，其特征在于，所述对外供热设备的回水连接至吸收器(7)循环水入口。

5.根据权利要求3所述的一种利用热泵回收电解水制氢余热的系统，其特征在于，所述电解槽(1)为碱性电解槽或固体聚合物电解槽。

6.根据权利要求5所述的一种利用热泵回收电解水制氢余热的系统，其特征在于，所述电解液为KOH碱性溶液或纯水。

7.根据权利要求3所述的一种利用热泵回收电解水制氢余热的系统，其特征在于，所述制冷剂为溴化锂溶液或氨水溶液。

8.一种利用热泵回收电解水制氢余热的方法，采用权利要求1-7任一项所述的一种利用热泵回收电解水制氢余热的系统，其特征在于，水通过电解水制氢单元制氢气、氧气，并产生热量，然后热泵单元回收电解水制氢单元的制氢余热，并向对外供热设备提供热源。

9.根据权利要求8所述的一种利用热泵回收电解水制氢余热的方法，其特征在于，所述电解水制氢单元包括电解槽(1)、气液分离系统(2)和循环泵(3)，所述热泵单元包括发生器(4)、冷凝器(5)、吸收器(6)和蒸发器(7)；

所述电解槽(1)电解液出口与气液分离系统(2)电解液入口连接，气液分离系统(2)电解液出口与发生器(4)高温热源入口连接，发生器(4)高温热源出口与循环泵(3)入口连接，循环泵(3)出口与电解槽(1)电解液入口连接；气液分离系统(2)高温氢气出口和高温氧气出口与蒸发器(6)低温热源入口连接；

所述发生器(4)的制冷剂出口与冷凝器(5)制冷剂入口连接，冷凝器(5)制冷剂出口与蒸发器(6)制冷剂入口连接，蒸发器(6)制冷剂出口与吸收器(7)制冷剂入口连接；吸收器(7)稀溶液出口与发生器(4)稀溶液入口连接，发生器(4)浓溶液出口与吸收器(7)浓溶液入口连接，吸收器(7)设置的循环水入口，吸收器(7)循环水出口与冷凝器(5)循环水入口连接，冷凝器(5)循环水出口连接对外供热设备；

具体包括以下步骤：

电解制氢单元内电解槽(1)中水在直流电作用下分解生产氢气和氧气并释放热量，电解液中的水被逐渐消耗，温度升高；气体产物随电解液一起进入气液分离系统(2)进行气液分离，得到的高温电解液通入发生器(4)为热泵单元提供高温热源，经冷却降温后的电解液由循环泵(3)重新泵入电解槽(1)完成电解液循环；气液分离得到的高温氢气和高温氧气通入蒸发器(6)为热泵单元提供低温热源，经冷却降温后的氢气和氧气进入后续气体处理单元；

热泵单元内循环水先通入吸收器(7)，由蒸发器(6)中蒸发的制冷剂蒸汽加热进行一次升温；一次升温后的循环水通入冷凝器(5)，由发生器(4)中蒸发的制冷剂蒸汽加热进行二次升温；二次升温后的循环水提供给对外供热设备。