[发明专利]一种多台电解槽的电解水制氢装置及方法

说明书

本申请公开了一种多台电解槽的电解水制氢装置及方法，电解水制氢装置包括电解槽、氧分离器、氢分离器、循环泵、氧侧控制装置、氢侧控制装置以及碱液流量控制系统，系统中设置多台电解槽，氧分离器设置一台分离器，氢分离器设置两台串联的与氧分离器容积相同的分离器，氧侧控制装置包括一大一小并联的氧调节阀、氧调节阀前的氧自动球阀及连接至氧调节阀和自动球阀两端的氧旁通手动球阀，氢侧控制装置包括一大一小并联氢调节阀。氢/氧侧控制装置分别设置一大一小两台调节阀可以保证单台电解槽低负荷运行时的调节精度，碱液控制系统每台流量计和自动调节阀对应一台电解槽，可自动控制每台电解槽碱路的开度调节。

技术领域

本发明涉及制氢的技术领域，尤其是涉及一种多台电解槽的水电解制氢装置及方法。

背景技术

解电解水制氢法是通过对水电解槽中的电解液进行直流电电解，分别在阴极和阳极产生出含液氢气和氧气，而后分两路送往氢分离器和氧分离器进行重力分离，氢气和氧气向上送往用气点，而电解液向下，经回流汇集到循环泵中，再次被压送至电解槽中电解，如此往复生成氢气和氧气。在此过程中，需要保证氢分离器和氧分离器中的液位的平衡，避免气液互串而造成喷发危险，通常液位的平衡是通过调节两个分离器中气体的压力实现的。

目前主要利用自动化仪表来控制氢分离器与氧分离器中的压力平衡，具体来说就是在两分离器的出口管路上分别设有调节阀，通过压力及差压变送器进行现场信号检测，采集的信号送到调节仪(或PLC系统)进行分析、比较和运算，计算出两分离器中的压差，然后发出信号去控制调节阀的开度大小，以调节气压，确保两者之间的压力平衡，使设备正常工作。

现有技术中，由于电解槽单台产量有限，为了跟随其它可再生能源快速发展的趋势，需要更大规模的电解水制氢设备。一个电解槽对应一台制氢框架的现阶段制氢量太小，在大型项目中存在投资较高且后期运维管理比较麻烦等劣势。为了提升电解设备的产量，研发多台电解槽对应一台制氢框架是很有必要的。一方面提升了单套电解设备的产气量，另一方面，降低了设备的投入，并且能够适应可再生能源电能(风电/光电)波动状态状态下调节的需要，是大型电解水制氢设备的一种可行的方向。

然而，多台电解槽并联制氢，其工作的台数和负荷均是可变的，且变化范围很大，一般的氢分离器与氧分离器中的压力平衡系统在兼顾电解槽低负荷运行和电解槽正常运行时，虽然仍能对氢分离器与氧分离器中的液面进行平衡，但平衡的精度较低，对整个装置而言，增加了制氢过程中的危险性。为解决上述问题，有必要提供一种多台电解槽的水电解制氢装置及方法。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种多台电解槽的电解水制氢装置及方法，结合了电解水制氢制取氢气和氧气产量的不同将氧分离器的容器大小设计为一级分离，氧分离器设置为两级，两级分离器气路和碱路通过连通管连接，满足分离设备的分离效果的同时又降低了成本；氢侧与氧侧调节阀均设为一大一小的两路并联，可以根据电解槽运行的台数和电解槽的负荷切换使用，来保证调节阀的调节精度，每台电解槽碱路进口分别设置流量计和自动调节阀，根据每台电解槽的工作状态调整调节每台电解槽的碱液流量，使得每台电解槽都能达到最好的运行状态。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

一种多台电解槽的水电解制氢装置，包括：

电解槽，所述电解槽内采用电极电解电解液以产生氢气和氧气，此系统内设置两台及两台以上并联电解槽；

氢分离器，分为氢一级分离器和氢二级分离器，所述氢一级分离器通过氢气液管道与该电解槽连通，氢一级分离器氢气出口和氢二级分离器氢气进口相连通，氢一级分离器和氢二级分离器液相也通过连通管连接，用于将该电解槽产生的氢气进行气液分离；

氧分离器，通过氧气液管道与该电解槽连通，用于将该电解槽产生的氧气进行气液分离，所述氧分离器的容器与氢一级分离器大小相同；