[发明专利]一种水电解装置及方法

说明书

本发明涉及一种水电解装置及方法。所述装置包括一个或多个电解槽，用于电解碱液以产生氢气和氧气；氢气分离器和/或氧气分离器，用于分离电解产生的气体和夹带的碱液；使氢气分离器和/或氧气分离器分离出的碱液返回电解槽的管线；和碱液冷却器，用于冷却要返回电解槽的碱液，其中所述管线设置有加热旁路，能用于加热要返回电解槽的碱液，且所述管线和加热旁路设置为能够使要返回电解槽的碱液通过或不通过所述加热旁路。

技术领域

本发明涉及一种水电解装置及方法。

背景技术

在能源转型中，氢能的利用可以实现大规模、高效可再生能源的消纳，实现无碳能源的循环利用，兼具绿色与高效的特点，符合我国清洁低碳、安全高效的能源政策和战略方向。在目前的各种制氢技术中，电解水制氢因其产品纯度高、技术成熟、可实现大规模分布式利用、容易与可再生能源耦合等特点，将在可再生能源的助推下走向主流。利用可再生能源规模化低成本电解水制氢，将是未来氢能产业发展的战略方向。

相比其他制氢技术，电解水制氢成本较高，如何降低成本成为电解水制氢的重要研究方向。从未来趋势看，可再生能源成本不断下降，加上政府的政策支持，以及氢能产业链上下游企业的不断探索，绿色电解水制氢的商业模式会趋于成熟，规模化将为水电解制氢带来大幅设备成本下降空间，随着可再生能源尤其是太阳能和风能成本的走低，电解水的用电成本有望大幅下降。为使电解水制氢更具有竞争力，除了降低设备成本和电价以外，还需要想方设法降低附属设施的成本。

由于风力发电和光伏发电具有波动性，不能持续地提供稳定的电能输出，这就要求电解装置有较高的动态响应能力，可根据供电情况灵活调节负荷。目前使用最为普遍的碱液电解槽，电解液的电导率在一定范围内随着温度的升高而增加，随温度降低而下降。电解槽停车后，电解液因自然散热而温度降低，导致电导率下降，重新启动时电解液的升温较慢，无法快速提升负荷。如果在电解槽停车后能维持电解液的温度，重启后就能快速响应以适应风电及光电的频繁波动，更好地与风电及光电耦合。

传统电解水装置，碱液的冷却一般采用来自开式凉水塔的循环水。当电解水装置规模较大时，所需循环水量很大，凉水塔因蒸发损失所需要的补水量较大。尤其在缺水地区，因凉水塔补水带来的运行成本较高。

仍需要使电解槽能够快速提升负荷，实现动态快速响应，并且减少水电解装置及方法的成本。

发明内容

本发明的目的是使电解槽能够快速提升负荷，实现动态快速响应。

本发明的另一个目的是减少水电解装置及方法的成本。

本发明提供了一种水电解装置，包括

一个或多个电解槽，用于电解碱液以产生氢气和氧气；

氢气分离器和/或氧气分离器，用于分离电解产生的气体和夹带的碱液；

使氢气分离器和/或氧气分离器分离出的碱液返回电解槽的管线；和

碱液冷却器，用于冷却要返回电解槽的碱液，

其中所述管线设置有加热旁路，能用于加热要返回电解槽的碱液，且所述管线和加热旁路设置为能够使要返回电解槽的碱液通过或不通过所述加热旁路。

本发明还提供了一种水电解装置，包括

一个或多个电解槽，用于电解碱液以产生氢气和氧气；

氢气分离器和/或氧气分离器，用于分离电解产生的气体和夹带的碱液；

使氢气分离器和/或氧气分离器分离出的碱液返回电解槽的管线；和

碱液冷却器，用于冷却要返回电解槽的碱液，

其中所述碱液冷却器使用空冷闭式循环水系统。