一种混合式电解水的绿氢制备系统技术方案

本发明专利技术公开了一种混合式电解水的绿氢制备系统，包括供电电源、混合制氢单元、PLC控制器和云服务器，其中，混合制氢单元包括开关电源、碱性水电解装置、质子交换膜电解装置、第一阀门、第二阀门、压力调节单元、气源泵及氢气纯化单元，将两种不同电解槽进行串并联构造一种混合式电解水制氢系统，提高了系统设备利用率及系统氢气生产能力，保证了氢气用户的正常稳定生产，同时，采用云服务器进行远程控制，可对制氢设备实现系统的无人值守、集中管理以及远程故障诊断功能，降低了检修频率以及系统异常开停频率，节省了大量维修成本。

【技术实现步骤摘要】
一种混合式电解水的绿氢制备系统
本专利技术属于制氢领域，尤其涉及一种混合式电解水的绿氢制备系统。
技术介绍
氢气是一种清洁环保的二次能源，目前主要的制氢工艺包括：水电解制氢、光/热催化制氢、矿物燃料制氢以及生物制氢。其中，水电解制氢可用于消纳光伏、风电等可再生能源产生的弃电，将电能转化为氢能，具有氢气纯度高、生产流程无污染、制氢规模灵活可调等特点。现有的电解水制氢技术包括了碱性水电解技术、质子交换膜电解水技术、固体氧化物电解水技术和离子交换膜电解水技术等，其中，主流的电解水制氢技术为碱性水电解技术和质子交换膜电解水技术，然而碱性水电解技术存在制氢响应慢、槽压相对较低和电解槽电流密度低等问题，质子交换膜电解水技术存在建设和运维成本高等问题。另外，在控制器方面，传统的水电解制氢装置控制设备通常采用PLC控制实现，控制系统安装复杂且安全性、抗干扰性、可靠性较差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种混合式电解水的绿氢制备系统，提高了系统设备利用率，降低了检修频率以及系统异常开停频率，节省了大量维修成本，同时提高了系统氢气生产能力，保证了氢气用户的正常稳定生产。为解决上述问题，本专利技术的技术方案为：一种混合式电解水的绿氢制备系统，包括供电电源、混合制氢单元、PLC控制器和云服务器；所述供电电源为所述绿氢制备系统提供电能；所述混合制氢单元包括开关电源、碱性水电解装置、质子交换膜电解装置、第一阀门、第二阀门、压力调节单元、气源泵及氢气纯化单元：所述开关电源的进电端与所述供电电源相连，所述开关电源的供电端与所述碱性水电解装置及所述质子交换膜电解装置均电连接；所述碱性水电解装置包括碱性水电解槽、第一汽水分离器、第二汽水分离器、第一洗涤冷凝器和第二洗涤冷凝器，所述碱性水电解槽上设有用于供氧气流出的第一出气管和用于供氢气流出的第二出气管，所述第一出气管的远端与所述第一汽水分离器的进气口相连，所述第一汽水分离器的出气口与所述第一洗涤冷凝器的进气口相连，所述第二出气管的远端与所述第二汽水分离器的进气口相连，所述第二汽水分离器的出气口与所述第二洗涤冷凝器的进气口相连；所述质子交换膜电解装置包括质子交换膜电解槽、第三汽水分离器及第四汽水分离器，所述质子交换膜电解槽上设有用于供氢气流出的第三出气管和用于供氧气流出的第四出气管，所述第三出气管的远端与所述第三汽水分离器的进气口相连，所述第四出气管的远端与所述第四汽水分离器的进气口相连，所述第三汽水分离器和所述第四汽水分离器均具有两个出气口，所述第四汽水分离器的第二出气口与外界连通，用于排出氧气；所述第一阀门具有两个进气口和一个出气口，所述第一阀门的第一进气口与所述第一洗涤冷凝器的出气口相连，所述第一阀门的第二进气口与所述第四汽水分离器的第一出气口相连，所述第二阀门具有两个进气口和一个出气口，所述第二阀门的第一进气口与所述第二洗涤冷凝器的出气口相连，所述第二阀门的第二进气口与所述第三汽水分离器的第一出气口相连；所述压力调节单元具有氧气进气口和氢气进气口，所述压力调节单元的氧气进气口与所述第一阀门的出气口相连，所述压力调节单元的氢气进气口与所述第二阀门的出气口相连，所述压力调节单元的氧气出气口与外界连通，所述压力调节单元用于保持氧气进气口与氢气进气口的气压平衡；所述气源泵与所述第一阀门和所述第二阀门电连接，用于控制所述第一阀门和所述第二阀门的开启和关闭；所述氢气纯化单元的进气口与所述压力调节单元的氢气出气口及所述第三汽水分离器的第二出气口相连；所述PLC控制器与所述压力调节单元及所述气源泵信号连接，所述PLC控制器检测所述压力调节单元的氧气进气口与氢气进气口之间的气压值是否处于设定的平衡值范围内，进而控制所述气源泵开启或关闭所述第一阀门和/或所述第二阀门；所述PLC控制器通过物联网方式与所述云服务器连接，可向本地操作端、远程监控端和售后运维端发出实时信号，保障所述绿氢制备系统能够被实时监测。优选地，所述供电电源采用光伏直流或市电交流。优选地，当所述供电电源采用光伏直流时，所述开关电源与所述碱性水电解槽之间设有变阻器，用于调控所述碱性水电解槽的电流值。优选地，所述混合制氢单元还包括第三阀门，所述第三阀门包括两个进气口和一个出气口，所述第三阀门的第一进气口与所述压力调节单元的氢气出气口相连，所述第三阀门的第二进气口与所述第三汽水分离器的第二出气口相连，所述第三阀门的的出气口与所述氢气纯化单元的进气口相连。本专利技术由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：1)本专利技术提供了一种混合式电解水的绿氢制备系统，包括供电电源、混合制氢单元、PLC控制器和云服务器，其中，混合制氢单元包括开关电源、碱性水电解装置、质子交换膜电解装置、第一阀门、第二阀门、压力调节单元、气源泵及氢气纯化单元，将两种不同电解槽进行串并联构造一种混合式电解水制氢系统，提高了系统设备利用率及系统氢气生产能力，保证了氢气用户的正常稳定生产，同时，采用云服务器进行远程控制，可对制氢设备实现系统的无人值守、集中管理以及远程故障诊断功能，降低了检修频率以及系统异常开停频率，节省了大量维修成本。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种混合式电解水的绿氢制备系统的结构示意图；图2为图1中混合制氢单元的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种混合式电解水的绿氢制备系统在光伏供电中维持碱性电解槽电流恒定的逻辑示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种混合式电解水的绿氢制备系统在碱性水电解槽运行过程维持氢气和氧气压力稳定的逻辑示意图。附图标记说明：1：供电电源；2：混合制氢单元；21：开关电源；22：碱性水电解装置；221：碱性水电解槽；222：第一汽水分离器；223：第二汽水分离器；224：第一洗涤冷凝器；225：第二洗涤冷凝器；226：第一出气管；227：第二出气管；23：质子交换膜点解装置；231：质子交换膜电解槽；232：第三汽水分离器；233：第四汽水分离器；234：第三出气管；235：第四出气管；24：第一阀门；25：第二阀门；26：压力调节单元；27：气源泵；28：氢气纯化单元；29：第三阀门；3：PLC控制器；4：云服务器；5：变阻器。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的一种混合式电解水的绿氢制备系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。参看图1至图4所示，本实施例提供了一种混合式电解水的绿氢制备系统，包括供电电源1、混合制氢单元2、PLC控制器3和云服务器4；供电电源1为整个绿氢制备系统提供电能，在本实施例中，绿氢制备系统既可以通过光伏直流接入，也可以通过市电交流接入；当采用光伏直流电接入后，通过DC/DC接入到电解槽进行水电解制氢过程，通过DC/AC将电流通入PLC控制侧对设备进行调控；当采用市电交流接入后，将电流流入PLC控制侧对整个设备进行管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合式电解水的绿氢制备系统，其特征在于，包括供电电源、混合制氢单元、PLC控制器和云服务器；/n所述供电电源为所述绿氢制备系统提供电能；/n所述混合制氢单元包括开关电源、碱性水电解装置、质子交换膜电解装置、第一阀门、第二阀门、压力调节单元、气源泵及氢气纯化单元：/n所述开关电源的进电端与所述供电电源相连，所述开关电源的供电端与所述碱性水电解装置及所述质子交换膜电解装置均电连接；/n所述碱性水电解装置包括碱性水电解槽、第一汽水分离器、第二汽水分离器、第一洗涤冷凝器和第二洗涤冷凝器，所述碱性水电解槽上设有用于供氧气流出的第一出气管和用于供氢气流出的第二出气管，所述第一出气管的远端与所述第一汽水分离器的进气口相连，所述第一汽水分离器的出气口与所述第一洗涤冷凝器的进气口相连，所述第二出气管的远端与所述第二汽水分离器的进气口相连，所述第二汽水分离器的出气口与所述第二洗涤冷凝器的进气口相连；/n所述质子交换膜电解装置包括质子交换膜电解槽、第三汽水分离器及第四汽水分离器，所述质子交换膜电解槽上设有用于供氢气流出的第三出气管和用于供氧气流出的第四出气管，所述第三出气管的远端与所述第三汽水分离器的进气口相连，所述第四出气管的远端与所述第四汽水分离器的进气口相连，所述第三汽水分离器和所述第四汽水分离器均具有两个出气口，所述第四汽水分离器的第二出气口与外界连通，用于排出氧气；/n所述第一阀门具有两个进气口和一个出气口，所述第一阀门的第一进气口与所述第一洗涤冷凝器的出气口相连，所述第一阀门的第二进气口与所述第四汽水分离器的第一出气口相连，所述第二阀门具有两个进气口和一个出气口，所述第二阀门的第一进气口与所述第二洗涤冷凝器的出气口相连，所述第二阀门的第二进气口与所述第三汽水分离器的第一出气口相连；/n所述压力调节单元具有氧气进气口和氢气进气口，所述压力调节单元的氧气进气口与所述第一阀门的出气口相连，所述压力调节单元的氢气进气口与所述第二阀门的出气口相连，所述压力调节单元的氧气出气口与外界连通，所述压力调节单元用于保持氧气进气口与氢气进气口的气压平衡；/n所述气源泵与所述第一阀门和所述第二阀门电连接，用于控制所述第一阀门和所述第二阀门的开启和关闭；/n所述氢气纯化单元的进气口与所述压力调节单元的氢气出气口及所述第三汽水分离器的第二出气口相连；/n所述PLC控制器与所述压力调节单元及所述气源泵信号连接，所述PLC控制器检测所述压力调节单元的氧气进气口与氢气进气口之间的气压值是否处于设定的平衡值范围内，进而控制所述气源泵开启或关闭所述第一阀门和/或所述第二阀门；/n所述PLC控制器通过物联网方式与所述云服务器连接，可向本地操作端、远程监控端和售后运维端发出实时信号，保障所述绿氢制备系统能够被实时监测。/n...

【技术特征摘要】
1.一种混合式电解水的绿氢制备系统，其特征在于，包括供电电源、混合制氢单元、PLC控制器和云服务器；
所述供电电源为所述绿氢制备系统提供电能；
所述混合制氢单元包括开关电源、碱性水电解装置、质子交换膜电解装置、第一阀门、第二阀门、压力调节单元、气源泵及氢气纯化单元：
所述开关电源的进电端与所述供电电源相连，所述开关电源的供电端与所述碱性水电解装置及所述质子交换膜电解装置均电连接；
所述碱性水电解装置包括碱性水电解槽、第一汽水分离器、第二汽水分离器、第一洗涤冷凝器和第二洗涤冷凝器，所述碱性水电解槽上设有用于供氧气流出的第一出气管和用于供氢气流出的第二出气管，所述第一出气管的远端与所述第一汽水分离器的进气口相连，所述第一汽水分离器的出气口与所述第一洗涤冷凝器的进气口相连，所述第二出气管的远端与所述第二汽水分离器的进气口相连，所述第二汽水分离器的出气口与所述第二洗涤冷凝器的进气口相连；
所述质子交换膜电解装置包括质子交换膜电解槽、第三汽水分离器及第四汽水分离器，所述质子交换膜电解槽上设有用于供氢气流出的第三出气管和用于供氧气流出的第四出气管，所述第三出气管的远端与所述第三汽水分离器的进气口相连，所述第四出气管的远端与所述第四汽水分离器的进气口相连，所述第三汽水分离器和所述第四汽水分离器均具有两个出气口，所述第四汽水分离器的第二出气口与外界连通，用于排出氧气；
所述第一阀门具有两个进气口和一个出气口，所述第一阀门的第一进气口与所述第一洗涤冷凝器的出气口相连，所述第一阀门的第二进气口与所述第四汽水分离器的第一出气口相连，所述第二阀门具有两个进气口和一个出气口，所述第二阀门的第一进气口与所述第二洗涤冷凝器的出气口相连，所述第二阀门的第二进气口与所述第三汽水分离器...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶文涛，罗坚，魏炜，谭轶童，吴亦伟，刘欣，李文武，
申请(专利权)人：宝武清洁能源有限公司，上海毅镤新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31