[发明专利]动态制氢电解槽的电解液流量、压力控制方法及系统

说明书

本发明属于可再生能源及氢能领域，公开一种动态制氢电解槽的电解液流量、压力控制方法及系统，所述方法包括以下步骤：S1、获取电解槽的外部电源输入功率；S2、比较外部电源输入功率与电解槽的设定功率；当外部电源输入功率大于电解槽的设定功率时，电解电流升高，升高电解槽压力，增大电解液流量；当外部电源输入功率小于电解槽的设定功率时，电解电流降低，降低电解槽压力，减小电解液流量。本发明通过电解液压力和流量的自主调节，实现电解槽在动态制氢过程中的安全、稳定、高效运行，有利于利用电解水制氢实现可再生能源的消纳。

技术领域

本发明属于可再生能源及氢能领域，特别涉及一种动态制氢电解槽的电解液流量、压力控制方法及系统。

背景技术

当前，可再生能源发电在世界范围内占据了越来越多的比重，其本征波动性要求可再生能源发电必须配备一定容量的储能系统，以满足能源稳定、安全输出的需求。电解水制氢是目前唯一能够实现大规模、长周期可再生能源电力存储的技术。然而，传统的电解水制氢技术及设备是面向稳定电源输入而设计的，其对波动性电源输入的匹配性，即动态制氢过程缺乏考虑。

在波动电源输入下，电解槽的工作电流随着输入功率的波动而波动，导致气体产生的速率有较大波动。加上目前电解槽的电极与隔膜设计间距较小，容易导致气体在电解槽空间内的积聚，造成较大的电阻，导致运行成本增加，并且加速了设备和材料的损耗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动态制氢电解槽的电解液流量、压力控制方法及系统，以适应动态制氢过程不同负荷下产气量的波动，避免气泡在电解槽内的集聚，提高动态制氢的运行安全性和能量转换效率。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种动态制氢电解槽的电解液流量、压力控制方法，包括以下步骤：

获取电解槽的外部电源输入功率；

当外部电源输入功率大于电解槽的设定功率时，电解电流升高，升高电解槽压力，增大电解液流量；

当外部电源输入功率小于电解槽的设定功率时，电解电流降低，降低电解槽压力，减小电解液流量。

本发明进一步的改进在于：所述当外部电源输入功率大于电解槽的设定功率时，电解电流升高，升高电解槽压力，增大电解液流量；当外部电源输入功率小于电解槽的设定功率时，电解电流降低，降低电解槽压力，减小电解液流量的步骤中，所述设定功率为电解槽的额定功率；所述电解电流为电解槽额定电流的X％，所述电解槽压力为电解槽额定工作压力的Y％，所述电解液流量为电解槽额定流量的Z％；X、Y、Z之间满足如下关系式：

Y＝92log₁₀X-84；Z＝0.2X+80。

本发明进一步的改进在于：还包括以下步骤：

监测电解槽所制备氧气中氢气的含量；当氧气中氢气的体积大于或者等于2％时，降低电解槽压力，减小电解液流量，直至电解槽所制备氧气中氢气的含量小于2％。

本发明进一步的改进在于：所述电解槽是碱性电解槽或PEM电解槽。

本发明进一步的改进在于：所述电解液是用于碱性电解槽或PEM电解槽的电解液。

本发明进一步的改进在于：所述电解液是KOH水溶液、NaOH水溶液或纯水。

一种动态制氢电解槽的电解液流量、压力控制系统，包括：

外部电源输入功率获取单元，用于获取电解槽的外部电源输入功率；

比较控制单元，用于比较外部电源输入功率与电解槽的设定功率；当外部电源输入功率大于电解槽的设定功率时，电解电流升高，升高电解槽压力，增大电解液流量；当外部电源输入功率小于电解槽的设定功率时，电解电流降低，降低电解槽压力，减小电解液流量。