[发明专利]一种制氢干燥再生系统及其操控方法

说明书

本申请涉及制氢领域，具体公开了一种制氢干燥再生系统，包括水电解器、气水分离器、冷却器、干燥塔、储氢瓶和燃料电池；在水电解过程中，水电解器对水电解形成氢气，并向气水分离器输出含有氢气的混合物，气水分离器分离出混合物中的气体，并将分离出来的气体输入至冷却器，冷却器冷却来自汽水分离器的气体，并向干燥塔输出含有水蒸气和氢气的气体，干燥塔吸收水蒸气，并向储氢瓶输出氢气；在发电过程中，储氢瓶向干燥塔输出氢气，干燥塔释放在水电解过程中吸收的水蒸气，干燥塔输出的水蒸气和氢气经冷却器输入至燃料电池，燃料电池利用水蒸气和氢气发电。本申请的目的是提供具备循环再生功能的制氢干燥系统。

技术领域

本申请涉及制氢的技术领域，特别是一种制氢干燥再生系统及其操控方法。

背景技术

电解水产出的氢气中水蒸气含量较高，当直接用于高压存储时，产品氢气中的冷凝水会造成气瓶腐蚀，影响储氢能力，因此水电解槽产出的氢气在不进行干燥处理时，难以直接存储。

工业中常用的电解水制氢纯化干燥技术为塔式结构，例如单塔结构。单塔结构及控制方式简单，但是多为间歇性工作模式。具体地，在水电解过程中，干燥塔可以吸收湿氢气中的水；当干燥塔吸水饱和后，制氢干燥系统停止水电解，并需要对干燥塔进行脱水、除水；在干燥塔脱水完成后，重新启动水电解过程。因此现有制氢干燥系统的工作模式是间歇式的，现有的单体结构不具备自动连续循环、可再生功能。

发明内容

本申请提供一种制氢干燥再生系统及其操控方法，目的是提供具备循环再生功能的制氢干燥系统。

第一方面，提供了一种制氢干燥再生系统，包括水电解器、气水分离器、冷却器、干燥塔、储氢瓶和燃料电池；所述制氢干燥再生系统用于执行水电解过程和发电过程；其中，

在所述水电解过程中，所述水电解器用于对水电解形成氢气，并向所述气水分离器输出含有氢气的混合物，所述气水分离器用于分离出所述混合物中的气体，并将分离出来的气体输入至所述冷却器，所述冷却器用于冷却来自所述汽水分离器的气体，并向所述干燥塔输出含有水蒸气和氢气的气体，所述干燥塔用于吸收水蒸气，并向所述储氢瓶输出氢气；

在所述发电过程中，储氢瓶用于向所述干燥塔输出氢气，所述干燥塔用于释放在所述水电解过程中吸收的水蒸气，所述干燥塔输出的水蒸气和氢气经所述冷却器输入至所述燃料电池，所述燃料电池用于利用水蒸气和氢气发电。

与现有技术相比，本申请提供的方案至少包括以下有益技术效果：针对燃料电池-水电解器综合应用系统，利用燃料电池发电时所需的氢气需要加湿这一特点，将燃料电池用氢气为干燥塔进行再生的同时实现自身加湿。该过程在对干燥塔再生的同时实现了对燃料电池阳极加湿的功能，有利于提高燃料电池发电性能。相比传统的塔式干燥方法，本申请充分利用了燃料电池阳极气体需要加湿的特性，在干燥塔再生的过程中自动获得了高湿氢气，无需再为燃料电池阳极氢气设置加湿器。本申请利用水电解器电解制氢，燃料电池发电用氢的应用模式，使得氢气在流通过程中实现干燥塔的自动再生功能，并且整个循环再生过程可以实现氢气无损消耗，即制备的氢气可以被合理利用，而不是当做废气排出。

本申请提供的制氢干燥再生系统还可以特别应用于单塔结构。现有技术中并不存在具备循环再生的单塔结构，且再生装置增设复杂、控制繁琐。本申请可以实现单干燥塔自动连续无损再生功能。本申请提供的制氢干燥再生系统的执行部件少，控制模式简单，运行稳定可靠，利用已有的氢气路径实现再生，减少多余复杂再生装置的增设，且大大简化系统和控制方式，效率高、实用性强。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述制氢干燥再生系统还包括：

背压调节阀，所述背压调节阀与所述储氢装置连接，用于在所述水电解过程中对所述干燥塔输出的氢气增压；

减压阀，所述减压阀与所述储氢装置连接，用于在所述发电过程中对所述储氢瓶输出的氢气减压。