[实用新型]一种混合型电解水制氢设备的集成及热管理系统

说明书

本实用新型公开了一种混合型电解水制氢设备的集成及热管理系统，包括AEL电解系统、PEM电解系统、热收集系统、温度自动控制系统、第一温度测量装置和第二温度测量装置；其中，PEM电解系统的输出端连接热收集系统，热收集系统的输出端连接AEL电解系统的电解质溶液进口，热收集系统用于收集、储存PEM电解系统的热量，并且将储存的热量传递给AEL电解系统的电解液；第一温度测量装置与PEM电解系统连接，用于监测PEM电解系统的实时温度，第二温度测量装置与AEL电解系统电连接，用于监测AEL电解系统的实时温度；第一温度测量装置和第二温度测量装置均与温度自动控制系统电性连接，温度自动控制系统的输出端与热收集系统电性连接，用于控制热收集系统工作。

技术领域

本实用新型属于电解水制氢设备技术领域，尤其涉及一种混合型电解水制氢设备的集成及热管理系统。

背景技术

当今世界受化石能源等不可再生能源的消耗量和碳排放量的增加，开发新能源迫在眉睫。氢能作为新的二次能源，是一种高效、清洁、可持续的“无碳”能源。发展氢经济是人类摆脱对化石能源的依赖、保障能源安全的永久性战略选择。

与此同时，电解水制氢技术是降低碳排放得到绿氢的核心技术，因其具有工艺简单、所制氢气纯度高、原料易得等特点而被广泛关注。其中，碱性水电解制氢(AEL)是现有工艺中应用最广泛的一种。在高浓度氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液中通入直流电，水分子在电极上发生电化学反应，生成氧气和氢气。AEL电解制氢技术因生产条件限制，其需要较长的预热时间，系统冷启动时间较长。

质子交换膜(PEM)电解制氢技术相比于AEL电解制氢技术，不仅能承受更高的电流密度，还能应对更大的负载波动，并且PEM电解制氢系统的冷启动时间较短。然而，其电解系统的材料必须在具备优异温控的系统中工作，同时，现有技术因素限制了PEM制氢系统的生产规模。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种混合型电解水制氢设备的集成及热管理系统，将AEL电解系统、PEM电解系统两种电解制氢方法结合，用PEM电解系统冷启动时间短的优势，解决AEL电解系统冷启动时间长的缺陷，以提高制氢效率。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种混合型电解水制氢设备的集成及热管理系统，包括AEL电解系统、PEM电解系统、热收集系统、温度自动控制系统、第一温度测量装置和第二温度测量装置；

其中，所述PEM电解系统的输出端连接所述热收集系统，所述热收集系统的输出端连接所述AEL电解系统的电解质溶液进口，所述热收集系统用于收集、储存所述PEM电解系统的热量，并且将储存的热量传递给所述AEL电解系统的电解液；

所述第一温度测量装置与所述PEM电解系统连接，用于监测所述PEM电解系统的实时温度，所述第二温度测量装置与所述AEL电解系统电连接，用于监测所述AEL电解系统的实时温度；

所述第一温度测量装置和第二温度测量装置均与所述温度自动控制系统电性连接，所述温度自动控制系统的输出端与所述热收集系统电性连接，用于控制所述热收集系统工作。

AEL电解系统与PEM电解系统在相同供氢的工作条件下，PEM电解系统咸先于AEL电解系统进入工作状态，热收集系统将PEM电解系统产生的热量收集并储存，储存的热量用于预热进入AEL电解系统的电解质溶液。

进一步地，所述热收集系统包括循环储热罐、电动阀门以及热交换器，所述热交换器至少包括第一热交换器和第二热交换器，相应地所述电动阀门至少为两个；

所述PEM电解系统通过所述第一热交换器与所述循环储热罐连接，所述AEL电解系统通过所述第二热交换器与所述循环储热罐连接，所述电动阀门设置在第一热交换器、第二热交换器与所述循环储热罐的连接管路上，用于控制循环储热罐管路中与所述第一热交换器、第二热交换器的热量交换；