[发明专利]一种波动功率输入下的质子交换膜电解水制氢系统及方法

权利要求书

1.一种质子交换膜电解水制氢系统，包括电解槽(1)和气水分离子系统，所述气水分离子系统包括与电解槽(1)顺次连通的氢分离器(2)、氢气变压吸附装置(3)，其特征在于，所述氢分离器(2)与氢气变压吸附装置(3)之间设置有多级稳压调控子系统(4)；

所述多级稳压调控子系统(4)包括：

第一出口管路(42)，连通氢分离器(2)和氢气变压吸附装置(3)的进气口，其上设置有第一调节阀(44)；

第二出口管路(41)，连通氢分离器(2)与氢气变压吸附装置(3)的吹扫气入口，其上设置有气动阀(47)；

第三出口管路(43)，与氢分离器(2)连通，其上设置有泄放阀(46)。

2.根据权利要求1所述的一种质子交换膜电解水制氢系统，其特征在于，所述第二出口管路(41)上还设置有稳压罐(45)，该稳压罐(45)位于气动阀(47)和氢气变压吸附装置(3)之间。

3.根据权利要求1或2所述的一种质子交换膜电解水制氢系统，其特征在于，还包括热量综合管理子系统(8)；所述气水分离子系统还包括与电解槽(1)的氧气出口连通的氧分离器(5)；

所述热量综合管理子系统(8)包括：

氢侧冷凝器(81)，安装在氢分离器(2)的氢气出口位置处，用于与氢分离器(2)分离出的氢气换热并分别回收氢气中的热量和水；

氧侧冷凝器(82)，安装在氧分离器(5)的氧气出口位置处，用于与氧分离器(5)分离出的氧气进行换热并分别回收氧气中的热量和水；

热水罐(85)，用于将回收的热量输送到热量利用子系统中进行利用；

冷水罐(86)，用于接收热水罐(85)中冷却后冷水并为氢侧冷凝器(81)、氧侧冷凝器(82)提供冷水，冷水经过换热后形成的热水返回到热水罐(85)中；

所述氢侧冷凝器(81)回收的水返回到氢分离器(2)中，氧侧冷凝器(82)回收的水返回到氧分离器(5)中。

4.根据权利要求3所述的一种质子交换膜电解水制氢系统，其特征在于，所述热量利用子系统为用于存储热水罐(85)中热量的蓄热体(88)或直接利用该热水罐(85)中热量的城市生活用水(87)。

5.根据权利要求4所述的一种质子交换膜电解水制氢系统，其特征在于，所述氧分离器(5)的出水口通过连通管路(6)与电解槽(1)的进水口连通，所述氧分离器(5)上设置有用于满足电解槽(1)快速启动需求的加热器(7)。

6.根据权利要求5所述的一种质子交换膜电解水制氢系统，其特征在于，所述热量综合管理子系统(8)还包括设置在连通管路(6)上的第一换热器(83)；该第一换热器(83)用于和热水罐(85)、冷水罐(86)连通，用于控制电解槽(1)温度在60-80℃；当电解槽(1)低功率运行时，由热水罐(85)向第一换热器(83)输送热水，热水经过第一换热器(83)换热后为连通管路(6)提供热量；当电解槽(1)高功率运行时，由冷水罐(86)向第一换热器(83)输送冷水，冷水回收连通管路(6)的热量后返回到热水罐(85)中。

7.根据权利要求5所述的一种质子交换膜电解水制氢系统，其特征在于，所述连通管路(6)上设置有变频式循环水泵(9)，采用变频式循环水泵(9)将氧分离器(5)中的水泵入到电解槽(1)中。

8.根据权利要求7所述的一种质子交换膜电解水制氢系统，其特征在于，在变频式循环水泵(9)增加旁路调节阀，用于适应波动功率输入下电解槽(1)用水量的频繁变化，达到供水流量范围深度调节的目的。