一种基于波浪能供电的海上固体氧化物电解池共电解系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于波浪能供电的海上固体氧化物电解池共电解系统，包括水蒸气生成单元、电解能量供给单元、二氧化碳生成单元、电解单元、换热单元以及分离储存单元；水蒸气生成单元，用于生成水蒸气与高温气体换热后进行电解反应；电解能量供给单元，用于生成电解单元所需电能；二氧化碳生成单元，用于生成二氧化碳进入电解单元反应；电解单元为固体氧化物电解池，用于共电解二氧化碳和水蒸气生成高温气体产物；换热单元为换热器，为水蒸气和电解的高温气体进行换热；本发明专利技术利用海水和清洁可再生能源波浪能提供电解能量，电解生成氢气和一氧化碳，充分发挥固体氧化物电解池共电解的优势；清洁高效无污染，同时尽可能利用能源减少能源浪费。能源浪费。能源浪费。

【技术实现步骤摘要】
一种基于波浪能供电的海上固体氧化物电解池共电解系统


[0001]本专利技术属于电化学制氢和一氧化碳领域，具体涉及一种基于波浪能供电的海上固体氧化物电解池共电解系统。

技术介绍

[0002]化石能源的大量使用带来了严重的能源危机和环境污染，当前全球能源正在向高效、清洁、多元化方向转型，大规模可再生能源的发展已成为全球能源转型的重要趋势。近年来，我国可再生能源装机容量迅速扩大，可再生能源正逐步成为我国重要的能源供应来源。但由于可再生能源随机性、间歇性和波动性大的特点，严重阻碍了其大规模开发利用。储能是缓解可再生能源弃电问题的一种有效途径。但常规储能方式，如抽水蓄能、压缩空气储能和电池储能等，受地域性、存储容量和经济性等方面制约而难以满足要求。氢能作为一种新的二次能源载体，具有来源广泛、能量密度高、清洁无污染等优点，是当前最具发展潜力的高效替代能源。作为一种新型电化学储能方式，电解水制氢可有效弥补电能存储性差的短板，适应可再生能源对超大规模、长周期储能的需求，有力支撑高比例可再生能源发展，同时可与电力、热能等多种能源形式相互转换，且易于存储和运输，是目前最高效的长期、大规模储能方式之一。
[0003]固体氧化物电解池（SOEC电解池）采用全固态电池结构体系，具备高效率、低成本、长寿命等诸多技术优势。与低温电解相比，SOEC在高温下运行，可有效地降低电能消耗，提高系统能量转化效率，并且在电解水的同时能同步电解二氧化碳，生成的氢气和一氧化碳气体都具有相应的经济价值。
[0004]
技术实现思路

[0005]针对上述问题情况，本专利技术的目的在于提供一种基于波浪能供电的海上固体氧化物电解池共电解系统，解决现有技术中存在的上述技术问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种基于波浪能供电的海上固体氧化物电解池共电解系统，包括水蒸气生成单元、电解能量供给单元、二氧化碳生成单元、电解单元、换热单元以及分离储存单元；所述水蒸气生成单元，包括依次连接的海水收集装置、海水净化装置以及蒸发装置，用于生成水蒸气与电解单元生成的高温气体进行换热后进入电解单元进行电解反应；所述电解能量供给单元，包括波浪能、波浪能收集装置、发电机以及发电机余热收集装置，用于生成供电解单元电解所需要的电能和热能；所述二氧化碳生成单元为二氧化碳发生装置，用于生成二氧化碳进入电解单元进行电解反应；所述电解单元，为固体氧化物电解池，用于共电解二氧化碳和水蒸气生成高温气体产物；
所述换热单元为换热器，为水蒸气生成单元产生的水蒸气和电解单元产生的高温气体进行换热；所述分离储存单元，包括气体分离装置和储存装置。
[0007]作为本专利技术的技术方案，进一步的，所述蒸发装置的出口端与换热器的一入口端相连，所述固体氧化物电解池的出口端与换热器的另一入口端相连，在换热器内完成换热操作；所述换热器的一出口端与气体分离装置相连，换热器的另一出口端与固体氧化物电解池入口相连。
[0008]作为本专利技术的技术方案，进一步的，所述电解能量供给单元中，波浪能被波浪能收集装置捕获，传送到发电机，发电机利用波浪能发电给固体氧化物电解池提供电能；发电机余热收集装置回收发电机中产生的热能并提供给固体氧化物电解池电解用。
[0009]作为本专利技术的技术方案，进一步的，所述固体氧化物电解池进行共电解反应，在制氢气的同时利用二氧化碳生成一氧化碳。
[0010]所述二氧化碳发生装置生产的二氧化碳通过管路连接至固体氧化物电解池中进行共电解反应，所述二氧化碳发生装置还连接有副产品收集装置，用于对二氧化碳生产中生成的副产品进行收集。
[0011]作为本专利技术的技术方案，进一步的，二氧化碳的生成是由煅烧碳酸钙得到，在生成二氧化碳的同时生成副产物氧化钙。
[0012]作为本专利技术的技术方案，进一步的，所述存储装置包括储氢装置和储一氧化碳装置。
[0013]有益效果通过本专利技术技术方案，利用海水和清洁可再生能源波浪能提供电解能量，电解生成氢气和一氧化碳，能够充分发挥固体氧化物电解池共电解的优势；在本专利技术在运行中清洁高效无污染，同时尽可能的利用能源减少能源的浪费；在利用清洁能源同时制氢气和一氧化碳，减少二氧化碳的排放。此外，用固体氧化物电解池产出的高温气体通过换热器对水蒸气进行预热是对热能的多级利用，节约能源。
[0014]附图说明
[0015]图1为本专利技术的装置原理示意图；图中：1、海水收集装置；2、海水净化装置；3、蒸发装置；4、气体分离装置；5、波浪能；6、波浪能收集装置；7、发电机余热收集装置；8、发电机；9、二氧化碳发生装置；10、固体氧化物电解池；11、副产物收集装置；12、换热器；13、储氢装置14、储一氧化碳装置。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本专利技术所保护的范围。
[0016]如图1所示，一种基于波浪能供电的海上固体氧化物电解池共电解系统，包括水蒸气生成单元、电解能量供给单元、二氧化碳生成单元、电解单元、换热单元以及分离储存单
元；其中，所述蒸气生成单元，包括依次连接的海水收集装置1、海水净化装置2以及蒸发装置3，用于生成水蒸气与电解单元生成的高温气体进行换热后进入电解单元进行电解反应；所述电解能量供给单元，包括波浪能5、波浪能收集装置6、发电机8以及发电机余热收集装置7，通过波浪能收集装置6捕获海水中的波浪能5将其转化为电能供给电解单元，用于生成供电解单元需要的电能和热能；所述二氧化碳生成单元为二氧化碳发生装置9，用于生成二氧化碳进入电解单元进行电解反应；所述电解单元，为固体氧化物电解池10，用于共电解二氧化碳和水蒸气生成高温气体产物；所述换热单元为换热器12，为水蒸气生成单元产生的水蒸气和电解单元产生的高温气体进行换热，从而通过高温气体对水蒸气进行预热；所述分离储存单元，包括气体分离装置4和储存装置，其中储存装置包括储氢装置13和储一氧化碳装置14，用于将生成的氢气和一氧化碳混合气进行分离出单独的氢气和一氧化碳并且分别储存于储氢装置13和储一氧化碳装置14中。
[0017]本专利技术装置具体连接关系为：所述蒸发装置3的出口端与换热器12的一入口端相连，所述固体氧化物电解池10的出口端与换热器12的另一入口端相连；换热器12的低温气体（即电解反应的高温气体换热后的气体）出口端与气体分离装置4相连，换热器12的高温气体（即经过换热后的水蒸气）出口端与固体氧化物电解池10入口相连；所述二氧化碳发生装置9生产的二氧化碳管路连接至固体氧化物电解池10中进行共电解反应，所述二氧化碳发生装置9还连接有副产品收集装置10，用于对二氧化碳生产中生成的副产品进行收集。
[0018]本专利技术装置具体工作原理为：海水收集装置1将海水从海中提取后输送给海水净化装置2净化处理，海水净化装置2将净化后的纯净水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于波浪能供电的海上固体氧化物电解池共电解系统，其特征在于，包括水蒸气生成单元、电解能量供给单元、二氧化碳生成单元、电解单元、换热单元以及分离储存单元；所述水蒸气生成单元，包括依次连接的海水收集装置（1）、海水净化装置（2）以及蒸发装置（3），用于生成水蒸气与电解单元生成的高温气体进行换热后进入电解单元进行电解反应；所述电解能量供给单元，包括波浪能（5）、波浪能收集装置（6）、发电机（8）以及发电机余热收集装置（7），用于生成供电解单元电解所需要的电能和热能；所述二氧化碳生成单元为二氧化碳发生装置（9），用于生成二氧化碳进入电解单元进行电解反应；所述电解单元，为固体氧化物电解池（10），用于共电解二氧化碳和水蒸气生成高温气体产物；所述换热单元为换热器（12），为水蒸气生成单元产生的水蒸气和电解单元产生的高温气体进行换热；所述分离储存单元，包括气体分离装置（4）和储存装置。2.根据权利要求1所述的一种基于波浪能供电的海上固体氧化物电解池共电解系统，其特征在于，所述蒸发装置（3）的出口端与换热器（12）的一入口端相连，所述固体氧化物电解池（10）的出口端与换热器（12）的另一入口端相连，在换热器（12）内完成换热操作；所述换热器（12）的一出口端与气体分离装置（4）相连，换热器（12）的另一出口端与固体氧化物电解池（10）入口相连。3.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晨，林子涵，林良锐，王俊祺，邱惠翀，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：