[实用新型]一种带储热的电解制氢系统

说明书

本实用新型提出了一种带储热的电解制氢系统，其中，电解制氢系统包括电解槽、气液分离器、气体冷却器、电解液换热器、循环冷却系统和储热系统。本实用新型在额定负荷运行阶段，电解过程中产生的热量存储到储热系统中，制氢系统长时间停止再次启动后，储热系统释放热量至电解液，加快电解液的升温，使得制氢系统快速恢复到额定工作状态。该系统设计，充分回收利用了电解制氢过程中的热量，提高了能量转换效率。

技术领域

本实用新型涉及电解制氢技术领域，特别涉及到一种带储热的电解制氢系统。

背景技术

氢能是一种绿色、高效的二次能源，在交通、电力、化工等领域具有广阔的应用空间。可再生能源电解水制氢为氢能提供了绿色、低碳的生产方式，是碳达峰、碳中和场景下最具潜力的制氢方式。然而，现有电解水制氢技术相对于传统的化石原料制氢，耗电量较大，同时，制氢过程的灵活性不足。主要体现在：(1)电解水制氢过程中，除了产生氢气、氧气外，由于电流的热效应会使得电解液的温度逐渐升高，为了控制电解温度在一定的范围内，通常需要对电解液进行循环冷却，因此，会导致一部分热能损失，使得电能整体转换效率下降。(2)在接入可再生能源的应用场景下，电解水制氢面临动态调节和频繁启停，制氢系统长时间停止的情况下，电解液温度会逐渐降低，当再次启动时，由于电解液温度较低，电解效率较低，电解液升温较慢。故回收利用电解制氢系统的热量对提高电解制氢系统的效率具有重要意义。

因此，如何在电解制氢系统中实现热量的存储和释放提高能量利用效率达到提高启动速度的目的是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一，提出了一种带储热的电解制氢系统，通过设置储热系统回收电解制氢过程中产生的热量，提高了电能的综合利用效率，且在启动阶段，储热系统可以为电解液的快速升温提供热量，提高制氢系统启动阶段的电解效率达到提高启动速度的目的。

有鉴于此，根据本实用新型的第一个目的提出了一种带储热的电解制氢系统，包括电解槽、气液分离器、气体冷却器、电解液换热器、循环冷却系统和储热系统，其中电解槽分别连接电解液换热器和气液分离器；其中气液分离器下游分别设置气体冷却器和储热系统；储热系统下游设置电解液换热器；循环冷却系统分别对电解液换热器和气体冷却器进行热量交换。

前述的带储热的电解制氢系统，电解槽为碱性电解槽，其内部交替布置阳极室和阴极室；阳极室和阴极室均通过管道与气液分离器连接。

前述的带储热的电解制氢系统，气液分离器包括氢气分离器和氧气分离器；阳极室通过管道与氧气分离器连接；阴极室通过管道与氢气分离器连接。

前述的带储热的电解制氢系统，气液分离器外部设置保温装置。

本实用新型中，气液分离器外部设置保温装置，保温装置优选保温外壳，也可以为其他具有保温性能的设置。

前述的带储热的电解制氢系统，气体冷却器包括氢气冷却器和氧气冷却器；氢气冷却器与氢气分离器连接；氧气冷却器与氧气分离器连接。

前述的带储热的电解制氢系统，气体冷却器内布置若干换热管，换热管与循环冷却系统连接，循环冷却系统中的循环冷却水在气体冷却器内进行热量交换。

前述的带储热的电解制氢系统，电解液换热器为间壁式换热器，电解液和循环冷却系统中的循环冷却水在电解液换热器内进行热量交换。

前述的带储热的电解制氢系统，循环冷却系统中的循环冷却水先后依次经过气体冷却器和电解液换热器。

运行带储热的电解制氢系统的方法，包括如下步骤：

(1)运行电解槽分别产生氢气和氧气，电解液循环流动，同时温度逐渐升高至80-90℃；

(2)气液分离器分别将电解液中的氢气和氧气分离后运送到气体冷却器中；而后将电解液流至储热系统；