[发明专利]一种耦合地热的节能型电解水制氢系统

说明书

本申请提出一种耦合地热的节能型电解水制氢系统，包括通过管路依次首尾连接的电解槽、气液分离装置和第一换热器，还包括光伏发电装置，所述光伏发电装置和所述电解槽电连接，还包括和所述第一换热器通过管路依次首尾连接的膨胀阀、第二换热器和压缩机，其中，所述第二换热器外连地热热源，通过对制氢系统中的第一换热器耦合连接设置第二换热器，第二换热器外连地热热源，利用地热热源白天为制氢系统降温，晚上为制氢系统保温，保持了光伏制氢过程的连贯性，降低了制氢过程综合能耗；打造了综合能源系统，提升了低品质地热能利用率；采用地热能减少了循环冷却水的使用，具有显著的环保效益。

技术领域

本申请涉及电解制氢技术领域，尤其涉及一种耦合地热的节能型电解水制氢系统。

背景技术

近年来，以光伏为代表的新能源发电产业得到了迅猛的发展，光伏发电装机总量和发电总量增速显著，发电成本也屡创新低。因此，光伏制氢被视为构建新型能源系统的关键环节。但是光伏发电就有难以规避的昼夜间歇性，只有在白天光照充足时才能发电制氢，夜晚无光照则无法发电制氢。电解水制氢是放热过程，在白天发电制氢时需要不断的通过电解液冷却装置将多余的热量移除系统；如果电解液温度过高会严重影响电解槽寿命，甚至引发安全风险。在晚上停止制氢时，系统内无热量产生，电解液温度自然冷却；电解液降温后电导率减小，导致电解槽再次启动时需要耗费很长时间升温至额定操作温度。

发明内容

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请的目的在于提出一种耦合地热的光伏制氢系统，通过对制氢系统中的第一换热器耦合连接设置第二换热器，第二换热器外连地热热源，利用地热热源白天为制氢系统降温，晚上为制氢系统保温，保持了光伏制氢过程的连贯性，降低了制氢过程综合能耗；打造了综合能源系统，提升了低品质地热能利用率；采用地热能减少了循环冷却水的使用，具有显著的环保效益。

为达到上述目的，本申请提出的一种耦合地热的节能型电解水制氢系统，包括通过管路依次首尾连接的电解槽、气液分离装置和第一换热器，还包括光伏发电装置，所述光伏发电装置和所述电解槽电连接，还包括和所述第一换热器通过管路依次首尾连接的膨胀阀、第二换热器和压缩机，其中，所述第二换热器外连地热热源。

进一步地，还包括设置于所述第一换热器和所述电解槽之间的伴热管道。

进一步地，所述伴热管道为电加热管或导热介质加热的热盘管。

进一步地，所述导热介质为蒸汽、烟气或熔岩至少其中之一。

进一步地，所述地热热源包括土壤、地层、岩土体或地下水至少其中之一。

进一步地，还包括设置于所述伴热管道和所述电解槽之间的循环泵。

进一步地，还包括电解液冷却装置，所述电解液冷却装置通过支管路并联设置于所述循环泵和电解槽之间的管路上。

进一步地，还包括第一阀门，所述第一阀门设置于所述循环泵和所述电解槽之间的管路上，所述第一阀门和所述电解液冷却装置并联设置。

进一步地，还包括第二阀门和第三阀门，所述第二阀门设置于所述电解液冷却装置和所述电解槽之间的支管路上，所述第三阀门设置于所述电解液冷却装置和所述循环泵之间的支管路上。

进一步地，所述电解槽为碱性电解槽或固体聚合物电解槽。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请一实施例提出的一种耦合地热的节能型电解水制氢系统的结构示意图。

具体实施方式