[发明专利]组合式碱液罐及带该组合式碱液罐的碱水电解制氢系统

说明书

本发明涉及一种组合式碱液罐及带该组合式碱液罐的碱水电解制氢系统，所述组合式碱液罐包括串联的大尺寸碱液罐和小尺寸碱液罐；所述大尺寸碱液罐和小尺寸碱液罐内部设有加热装置。与现有技术相比，本发明设计的组合式碱液罐显著提升了碱水电解制氢系统的冷启动效率。

技术领域

本发明涉及碱水电解制技术领域，尤其是涉及一种组合式碱液罐及带该组合式碱液罐的碱水电解制氢系统。

背景技术

围绕国家“碳达峰，碳中和”的目标，开展氢能技术研究符合国家重大战略需求。电解水制氢是目前最常用的制氢技术之一，其中碱水电解制氢技术相对成熟，已经实现了商业化，随着市场需求的增加，碱水电解槽的尺寸和产能不断增大，未来单台套的电解槽直径将超过2m，产能超过3000Nm³/h。

为了实现与光伏和风电的高效耦合，电解槽逐渐形成并联组合式碱水电解系统，从系统层面提升其波动适应性。但是，碱水电解制氢系统目前仍然面临着冷启动慢、启动时间长等问题，提升碱水电解制氢系统的冷启动效率是碱水电解系统面临的主要挑战之一。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的碱水电解制氢系统冷启动慢、启动时间长的缺陷而提供了一种组合式碱液罐及带该组合式碱液罐的碱水电解制氢系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

根据本发明的第一方面，提供了一种组合式碱液罐，用于为碱水电解制氢系统存储碱液，所述系统包括串联的大尺寸碱液罐和小尺寸碱液罐；所述大尺寸碱液罐和小尺寸碱液罐内部设有加热装置。

所述大尺寸碱液罐和小尺寸碱液罐的容量比例至少为5：1。

优选地，所述加热装置为电加热装置。

优选地，所述小尺寸碱液罐的外部设有绝热层。

根据本发明的第二方面，提供了一种组合式碱水电解制氢系统，包括组合式电解槽、碱液循环装置、气液分离装置以及气体纯化装置，所述碱液循环装置包括依次连接的气体分离器、上述的组合式碱液罐、循环泵、冷却器、加热器和过滤器；

所述组合式电解槽出来的两路电解液经过所述碱液循环装置中的气体分离器后，汇合至组合式碱液罐，再依次经过循环泵、冷却器、加热器和过滤器，循环并入组合式电解槽中；

所述组合式电解槽分解制得的气体通过所述气体分离器接入气液分离装置后，连接至所述气体纯化装置。

优选地，所述组合式电解槽包括多个串联或并联的电解槽。

优选地，所述气体分离器包括氢气侧分离器和氧气侧分离器。

优选地，所述气液分离装置包括两路分离装置，分别包括：

氢气侧分离器、氢气侧换热器和氢气侧背压阀，接入氢气纯化装置；

氧气侧分离器、氧气侧换热器和氧气侧背压阀，接入氧气纯化装置。

优选地，所述氢气侧背压阀和氧气侧背压阀为隔膜背压阀。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)本发明设计的组合式碱液罐利用大小两个尺寸的碱液罐，通过小尺寸碱液罐能够有效减少短时间内加热的碱液量，能够快速加热部分碱液，使其达到电解所需的温度条件，提升电解制氢系统的冷启动速率；

2)本发明设计的组合式碱液罐的内部均设置有加热装置，能够在启动阶段同时提升碱液温度，提升电解制氢系统的冷启动效率；

3)本发明设计的组合式碱液罐小尺寸碱液罐的外部设置绝热层，能够减少碱液罐辐射导致热量损失，提升电解制氢系统的冷启动效率；