[发明专利]一种电解制氢系统和电解制氢方法

说明书

本发明公开了一种电解制氢系统和电解制氢方法。电解制氢系统包括电解槽、第一气液分离器和第二气液分离器；电解槽的阴极一侧和第一气液分离器通过第一循环管路直接连通；电解槽的阳极一侧和第二气液分离器通过第二循环管路直接连通；电解制氢系统还包括第三输入管路，第三输入管路分别连通第一循环管路、第二循环管路和电解槽。本发明的电解制氢系统和电解制氢方法可以降低电解制氢系统的最低输入功率，解决电解制氢系统低负荷工作时消耗大或存在安全隐患的问题，同时高负荷生产时没有增加额外的消耗。

技术领域

本发明涉及氢气制备技术领域，具体涉及一种电解制氢系统和电解制氢方法。

背景技术

氢能作为二次能源，具有来源多样、终端零排、用途广泛等多重优势，在保障国家能源安全和推进能源产业升级等方面具有重要意义。随着技术日趋成熟、成本大幅下降，氢能正迎来快速发展的战略机遇期。在成熟的电解水制氢技术中，碱性电解水制氢技术相对比较成熟，工艺比较简单，成本比较低廉。但瓶颈在于负荷操作范围仅为40％-100％，电解槽在低于输入功率40％以下就不能工作，这主要是因为电解槽氧侧中氧中氢的含量较高，存在安全隐患。同时由于实际生产中，系统启动至生产负荷的过程，和停止系统至完全关闭的过程，占用大量工时，且消耗成本较高，因此存在系统启动后能够尽量不停机的需求，在此基础上如保持低功率运转，如不能尽量降低最低操作负荷功率，则消耗较大，成本较高，且容易造成浪费。

因此，扩宽碱性电解水制氢电解槽的负荷范围是亟需解决的问题，这有利于使电解槽工作的范围更宽，回收的能量更多，特别适合波动的可再生能源功率输入这一情况。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种电解制氢系统和电解制氢方法，以解决电解制氢低负荷生产的问题。

本发明提供一种电解制氢系统，包括：电解槽、第一气液分离器和第二气液分离器；电解槽的阴极一侧和第一气液分离器通过第一循环管路直接连通；电解槽的阳极一侧和第二气液分离器通过第二循环管路直接连通；电解制氢系统还包括第三输入管路，第三输入管路分别连通第一循环管路、第二循环管路和电解槽。

可选的，第一循环管路包括第一气液输出管路和第一输入管路；电解槽具有阴极侧出口，阴极侧出口靠近电解槽的阴极，阴极侧出口适于电解液和阴极侧产生的气体流出电解槽；电解槽的阴极侧出口通过第一气液输出管路连通第一气液分离器的入口；电解槽还包括阴极侧入口，阴极侧入口靠近电解槽的阴极，位于阴极侧出口的相对一侧，阴极侧入口适于电解液流入电解槽；第一输入管路连通第一气液分离器的液体出口和阴极侧入口；第二循环管路包括第二气液输出管路和第二输入管路；电解槽具有阳极侧出口；阳极侧出口靠近电解槽的阳极，阳极侧出口适于电解液和阳极侧产生的气体流出电解槽；电解槽的阳极侧出口通过第二气液输出管路连通第二气液分离器的入口；电解槽还包括阳极侧入口，阳极侧入口靠近电解槽的阳极，位于阳极侧出口的相对一侧，阳极侧入口适于电解液流入电解槽；第二输入管路连通第二气液分离器的液体出口和阳极侧入口；电解槽还包括第三入口，第三入口位于阳极侧入口和阴极侧入口之间；第三输入管路通过第三入口连通电解槽。

可选的，第三输入管路上设置有三通阀，三通阀为双入单出阀，两个入口分别连通第一输入管路和第二输入管路，一个出口连通第三入口；第三输入管路上还设置有第三液泵，第三液泵设置于三通阀和第三入口之间。

可选的，第一循环管路上设置有第一液泵；第二循环管路上设置有第二液泵。

可选的，第一液泵设置于第一输入管路上靠近阴极侧入口一侧；第二液泵设置于第二输入管路上靠近阳极侧入口一侧。

可选的，第三输入管路上，在三通阀和第一输入管路之间设置有第一流量阀。

可选的，第三输入管路上，在三通阀和第二输入管路之间设置有第二流量阀。

可选的，电解槽为零间隙双极碱性电解槽。