[发明专利]一种固体氧化物电解池系统及其控制方法

说明书

本发明提供了一种固体氧化物电解池系统，属于固体氧化物电解池技术领域，系统包括：固体氧化物电解池组，包括阴极和阳极；空气供给部，与固体氧化物电解池组阳极连接；氢气供给部，与固体氧化物电解池组阴极连接；水供给部，与固体氧化物电解池阴极连接；控制单元，与空气供给部、氢气供给部以及水供给部连接；其中，控制单元用于当固体氧化物电解池组阳极入口压力小于或大于第一设定压力时调整进入固体氧化物电解池组的空气流速，且当固体氧化物电解池组阳极出口与阴极出口压力差小于或大于第二设定压力时调整固体氧化物电解池组的水流量。固体氧化物电解池组能适配于不同负载或者不同工况下的负载作业，不会因为负载变化，发生固体氧化物电解池组被损坏的情形，保证固体氧化物电解池系统安全高效地工作。

技术领域

本发明属于固体氧化物电解池技术领域，尤其涉及一种固体氧化物电解池系统及其控制方法。

背景技术

固体氧化物电解池(SOEC)是一种先进的电化学能量转化装置，可利用清洁一次能源产生的电能和热能，以H₂O和/或CO₂为原料，通过高效电解制备氢气或碳氢燃料，有望实现大规模能量高效转化和存储。为了使固体氧化物电解池电解系统能够安全高效稳定的工作，减少电能消耗，提高制氢效率，SOEC燃料电解池需要一种简单可靠的控制单元。

相关技术提供的固体氧化物电解池控制系统包括固体氧化物电解池组，包括阴极和阳极；空气供给器，向阴极供给空气；进气管，将空气供给器的出口和阴极的入口连接并且进气管具有设置到进气管上的开度可调节阀，以及控制器，可以根据空气的供给量来调节阀的开度，以控制供给到阴极的空气流速，控制器在操作信号的电平和从固体氧化物电解池组输出的电流的电平低于预定值，以及用于空气供给器的转速指示值与对应于指示值的实际转速之间的误差大于预定误差的情况下，调节阀的开度自己所供给的空气的流速。

发明人发现，相关技术至少存在以下技术问题：

固体氧化物电解池组工作需要空气、氢气和水的协同合作，即保证三者平衡才能使固体氧化物电解池组正常稳定工作，随着负载压力的变化，上述固体氧化物电解池组会因压力变化被损坏，使固体氧化物电解池电解槽不能安全高效地工作。

发明内容

本发明提供了一种固体氧化物电解池系统及其控制方法，可以解决随着负载压力的变化，上述固体氧化物电解池组会因压力变化被损坏，使固体氧化物电解池电解槽不能安全高效地工作的技术问题。

本发明提供的技术方案如下所示：

一方面，提供了一种固体氧化物电解池系统，所述系统包括：

固体氧化物电解池组，包括阴极和阳极；

空气供给部，与所述固体氧化物电解池组阳极连接；

氢气供给部，与所述固体氧化物电解池组阴极连接；

水供给部，与所述固体氧化物电解池阴极连接；

控制单元，与所述空气供给部、氢气供给部以及水供给部连接；

其中，所述控制单元用于当所述固体氧化物电解池组阳极入口压力小于或大于第一设定压力时调整进入所述固体氧化物电解池组的空气流速，且当所述固体氧化物电解池组阳极出口与阴极出口压力差小于或大于第二设定压力时调整所述固体氧化物电解池组的水流量。

在一种可选的实施例中，所述空气供给部包括用于给所述固体氧化物电解池组提供空气的鼓风机，所述鼓风机与所述固体氧化物电解池组阳极入口连接，所述控制单元用于根据所述固体氧化物电解池组阳极出口与阴极出口压力差以及第一控制微分常数P1与第一控制积分常数I1调整进入所述固体氧化物电解池的空气流速；

所述控制单元用于根据如下公式调整进入所述固体氧化物电解池组的空气流速：