[发明专利]电解水制氢装置及制氢方法

说明书

本申请公开了一种电解水制氢装置及制氢方法，电解水制氢装置包括电解槽、氧分离器、氢分离器、循环泵、氧侧控制装置以及氢侧控制装置，氧分离器的容器大小不大于氢分离器的容器大小的一半，氧侧控制装置包括氧调节阀及连接至氧调节阀两端的旁通手动球阀，氢侧控制装置包括背压阀及连接至背压阀两端的第三旁通自动球阀，结合了电解水制氢制取氢气和氧气产量的差异重新设计分离器大小，满足控制同时节省成本；仅保留氧调节阀，氢调节阀由背压阀替代，并将氢侧的旁通手动球阀变为旁通自动球阀，减少了一路调节控制输出点，保证控制简单高效。

技术领域

本发明涉及制氢的技术领域，尤其是涉及一种电解水制氢装置及制氢方法。

背景技术

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。

现有技术中，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。

然而，上述单台电解装置产能有限，且整体成本较高。随着可再生能源制氢的发展趋势，需要更大规模的电解水制氢装备，研发一种新型的高效电解水制氢控制很有必要。一方面，在原有的经验基础上，研发出新型的控制流程，简单高效；另一方面，节省设备成本。这是电解水制氢设备发展的必然趋势。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种电解水制氢装置及制氢方法，结合了电解水制氢制取氢气和氧气产量的差异将氧分离器的容器大小设计为不大于氢分离器的容器大小的一半，满足控制同时节省成本；仅保留氧调节阀，氢调节阀由背压阀替代，并将氢侧的旁通手动球阀变为旁通自动球阀，减少了一路调节控制输出点，保证控制简单高效。

本发明提供了一种电解水制氢装置，包括：电解槽，该电解槽内采用电极电解电解液以产生氢气和氧气；氢分离器，通过氢气液管道与该电解槽连通，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，其中该氧分离器的容器大小不大于该氢分离器的容器大小的一半；循环泵，分别与该氢分离器的氢侧回流管道和该氧分离器的氧侧回流管道连通，用于将该氢分离器和该氧分离器中的液体连通至该电解槽；氧侧控制装置，该氧分离器的出口经由该氧侧控制装置连通大气，该氧侧控制装置包括氧调节阀及连接至该氧调节阀两端的旁通手动球阀；以及氢侧控制装置，该氢分离器的出口经由该氢侧控制装置连接至氢储气罐，该氢侧控制装置包括背压阀及连接至该背压阀两端的第三旁通自动球阀。

较佳地，该氧分离器上设有氧液位变送器，该氢分离器上设有氢液位变送器，该氧调节阀由氢、氧液位差信号调节控制。

较佳地，该氧分离器上还设有氧压力变送器和氧差压变送器，该氢分离器上还设有氢差压变送器，该氢侧控制装置与该氢储气罐之间的管道上设有氢压力变送器。

较佳地，该氧差压变送器经由第一阀门连接至该氧分离器，该氧压力变送器经由第四阀门连接至该氧分离器，该氢差压变送器的两端分别经由第二阀门和第三阀门连接至该氢分离器，该氢压力变送器经由第五阀门连接至该管道。

较佳地，该电解水制氢装置还包括：第一旁通自动球阀，该氢分离器顶部的出口经由该第一旁通自动球阀连接至该氢侧控制装置；以及第二旁通自动球阀，该氧分离器顶部的出口经由该第二旁通自动球阀连接至该氧侧控制装置。