[发明专利]一种电解水制氢氧综合利用的装置和方法

说明书

本发明公开了一种电解水制氢氧综合利用的装置和方法，解决了现有技术中通过电解水生产高纯氢气和/或氧气，存在产品单一、得到的电子氢纯度低的技术问题。它包括发电单元（1）、电解水单元（2）、氢气纯化单元（3）、氧气纯化单元（4）、氢气液化冷箱（5）、氧氮液化冷箱（6）以及将空气分离成氮气和氧气的空气分离单元（7）。本发明的电解水制氢氧综合利用的装置和方法，可以利用空气和水生产燃料氢、电子氢、液氢、液氧、液氮、气氧、液氨和中压蒸汽，实现了能源的综合利用。

技术领域

本发明涉及电能、氢能、储能、碳中和电子等领域，具体涉及一种电解水制氢氧综合利用的装置和方法。

背景技术

为实现“2030碳达峰，2060碳中和”，减少对化石能源的依赖，我国一直大力发展光伏、风力、水力等清洁能源发电，截止2021年一季度，光伏发电装机259GW，风力发电装机287GW，水力发电装机371GW，但光伏、风力发电不稳定，偏远地区水力发电不便上网，2021年一季度，弃光电量1700 GW·h、弃风电量7200 GW·h、弃水电量1249GW·h。根据国家发改委、国家能源局发布《关于加快推动新型储能发展的指导意见》，氢能被纳入新型储能，氢电耦合进入示范阶段。氢是一种高效、洁净的二次能源，可从多种途径获取的理想能源载体，是化石能源向可再生能源过渡的重要桥梁之一。

因此，可利用电解水制氢氧综合利用装置来解决以上问题，近年来电解水制氢氧综合利用大多集中在制甲醇及氨。

中国发明专利CN 106977369 A“一种综合利用电能联合制甲醇及氨的装置及方法”，生产甲醇和氨，存在产品单一，市场竞争激烈，经济性不够高，且仍然结合了煤化工，带来碳排放，不利于碳中和等不足。

中国发明专利CN 110965069 A“电解水生产高纯氢气和/或氧气的装置和方法”生产高纯氢气/氧氢，存在产品单一，未能达到超纯电子氢99.9999%以上纯度标准等不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电解水制氢氧综合利用的装置和方法，以解决现有技术中通过电解水生产高纯氢气和/或氧气，存在产品单一、得到的电子氢纯度低的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种电解水制氢氧综合利用的装置，包括发电单元、电解水单元、氢气纯化单元、氧气纯化单元、氢气液化冷箱、氧氮液化冷箱以及将空气分离成氮气和氧气的空气分离单元；其中，

所述发电单元的电能输出端分别与电解水单元以及空气分离单元的电能输入端相连；

所述电解水单元的氢气出口端与氢气纯化单元相接；

所述氢气纯化单元的纯化氢气出口端分别连接有纯化氢气管道一和纯化氢气管道二，所述纯化氢气管道一和纯化氢气管道二分别与外部的燃料氢管道和氢气液化冷箱连接；

所述电解水单元的氧气出口端与氧气纯化单元相接；

所述氧气纯化单元的氧气出口端分别连接有纯化氧气管道一和纯化氧气管道二，所述纯化氧气管道一和纯化氧气管道二分别与氧氮液化冷箱和外部的气氧管道连接；

所述空气分离单元的氧气出口端连接有分离氧气管道，所述分离氧气管道与纯化氧气管道一相接；

所述空气分离单元的氮气出口端连接有分离氮气管道一，所述分离氮气管道一与氧氮液化冷箱连接；

所述氧氮液化冷箱的LN2出口与氢气液化冷箱的入口相连，所述氢气液化冷箱的N2出口与氧氮液化冷箱入口相连。

进一步的，还包括合成氨单元，所述合成氨单元与氢气纯化单元的纯化氢气出口端通过纯化氢气管道三相接；所述空气分离单元的氮气出口端通过分离氮气管道二与合成氨单元连接。

进一步的，所述氧氮液化冷箱上设有液氧出口和液氮出口，所述液氧出口和液氮出口分别与外部的液氧管道和液氮管道连接。