电解槽控制装置、电解制氢的控制系统及方法制造方法及图纸

本申请公开了电解槽控制装置、电解制氢的控制系统及方法，其中，该装置包括：多个电解槽、多个第一传感器、多个第二传感器、多个第三传感器、多个第四传感器以及控制器；控制器，用于根据外部输入的第五预设参数，和第一传感器、第二传感器、第三传感器以及第四传感器分别获取的第一预设参数，第二预设参数，第三预设参数以及第四预设参数确定控制策略；通过设置多个电解槽，解决了现有技术中可再生能源的供需不匹配的问题；通过传感器采集的参数能够在电解过程中实时对电解模式进行选择和切换，以提高电解过程中的瞬态响应速率。以提高电解过程中的瞬态响应速率。以提高电解过程中的瞬态响应速率。

【技术实现步骤摘要】
电解槽控制装置、电解制氢的控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及制氢领域，具体涉及电解槽控制装置、电解制氢的控制系统及方法。

技术介绍

[0002]氢气是一种同时具备物质属性和能量属性的能源载体，并在工业生产、电的能量载体、电合成燃料、供热以及交通领域发挥着重要作用。碱性点解水制氢技术目前已经实现了商业化，并广泛应用于工业稳态制氢。
[0003]目前，碱性电解制氢技术方案简单，应用成熟，成本低，具备了大规模商业化的应用前景。另外，基于大量研究表明，碱性电解水制氢系统现有研究的主要不足表现在：一方面，现有电解模式存在瞬态响应差的问题，如何提高瞬态响应速率是需要解决的问题；另一方面，在可再生能源的需求下，电解槽的装机需求量很大，因此，如何从可再生能源系统本身考虑系统综合最优，这也是当下亟需考虑的迫切需求。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的瞬态响应差以及能量供需不匹配的缺陷，从而提供电解槽控制装置、电解制氢的控制系统及方法。
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种电解槽控制装置，包括：装置包括多个电解槽、多个第一传感器、多个第二传感器、多个第三传感器、多个第四传感器以及控制器；多个电解槽中的每一个电解槽的第一端汇总连接后，形成第一传输通道，第一传输通道与第一气液分离器连接；多个电解槽中的每一个电解槽的第二端汇总连接后，构成第二传输通道，第二传输通道与第二气液分离器连接；多个第一传感器分别安装于每一个电解槽的第一端和第二端，用于采集第一预设参数；多个第二传感器分别安装于第一传输通道上和第二传输通道上，用于采集第二预设参数；多个第三传感器分别安装于第一气液分离器末端和第二气液分离器末端，用于采集第三预设参数；多个第四传感器分别安装于第一气液分离器末端和第二气液分离器末端，用于采集第四预设参数，第三传感器和第四传感器安装于不同位置；控制器，用于根据外部输入的第五预设参数，和第一预设参数，第二预设参数，第三预设参数以及第四预设参数确定控制策略，控制策略用以控制多个电解槽中的一个或多个电解槽的电解模式。
[0006]通过在电解槽控制装置中设置多个电解槽，解决了现有技术中可再生能源的供需不匹配的问题，设置多个电解槽能够根据可再生能源的供应量匹配相应数量的电解槽进行工作，控制器通过设置的多个传感器采集的数据信息控制电解槽选择相应的电解模式，能够在电解槽工作的过程中对各电解槽的电解模式进行实时控制和切换，以提高电解过程中的瞬态响应速率，进而提高系统的整体响应。
[0007]结合第一方面，在第一方面的第一实施例中，第一气液分离器为氢侧气液分离器，第二气液分离器为氧侧气液分离器。
[0008]结合第一方面，在第一方面的第二实施例中，多个电解槽中的每一个电解槽的电
极面积和内部结构各不相同。
[0009]结合第一方面，在第一方面的第三实施例中，控制策略包括两个控制策略，控制器用于根据第五预设参数从两个控制策略中选取一个策略作为候选策略，判断第一预设参数、第二预设参数、第三预设参数以及第四预设参数在候选策略的前提下，是否分别属于与各自对应的预设范围；当第一预设参数、第二预设参数、第三预设参数以及第四预设参数均属于候选策略中各自对应的预设范围时，由控制器控制电解槽选择候选策略作为最终执行策略；或者，当第一预设参数、第二预设参数、第三预设参数以及第四预设参数种任一项不属于候选策略中各自对应的预设范围时，则控制器控制电解槽从两个控制策略中，选择除候选控制策略外的另一控制策略作为最终执行策略。
[0010]控制器通过设置的多个传感器采集的数据信息控制电解槽选择相应的电解模式，能够在电解槽工作的过程中对各电解槽的电解模式进行实时控制和切换，以提高电解过程中的瞬态响应速率，进而提高系统的整体响应。
[0011]第二方面，本专利技术提供了一种电解制氢的控制系统，其特征在于，包括如以上
技术实现思路
中任一项的电解槽控制装置、第一气液分离器和第二气液分离器；第一气液分离器与电解槽控制装置连接，第二气液分离器与电解槽控制装置连接；电解槽控制装置用于根据
技术实现思路
中任一项所确定的控制策略对一个或多个电解槽中的电解质溶液进行电解，生成含氢混合物和含氧混合物；第一气液分离器用于将含氢混合物进行气液分离，并将氢气排出；第二气液分离器用于将含氧混合物进行气液分离，并将氧气排出。
[0012]结合第二方面，在第二方面的第一实施例中，系统还包括：第一纯化装置，与第一气液分离器连接，用于去除第一气液分离器排出的氢气中包含的杂质；第二纯化装置，与第二气液分离器连接，用于去除第二气液分离器排出的氧气中包含的杂质。
[0013]通过设置气液分离器，便于将电解制氢系统置得的气体中掺杂的碱性电解质溶液分离出去，实现初步的除杂效果，以提高所置气体的纯度。
[0014]结合第二方面，在第二方面的第二实施例中，第一纯化装置，包括：第一洗涤器和第一冷却器；第一洗涤器安装于第一气液分离器的末端，第一冷却器安装于第一洗涤器的末端；第一洗涤器用于洗涤第一气液分离器排出的氢气中包含的杂质，得到纯度高于第一阈值的氢气；第一冷却器用于冷却并输出纯度高于第一阈值的氢气。
[0015]通过第一纯化装置，便于去除掉气液分离器中分离出的氢气中包含的其它杂质，以实现进一步的提纯，使输出气体具有较高的纯度。
[0016]结合第二方面，在第二方面的第三实施例中，第二纯化装置，包括：第二洗涤器和第二冷却器；第二洗涤器安装于第二气液分离器的末端，第二冷却器安装于第二洗涤器的末端；第二洗涤器用于洗涤第二气液分离器排出的氧气中包含的杂质，得到纯度高于第一阈值的氧气；第二冷却器用于冷却并输出纯度高于第一阈值的氧气。
[0017]通过第二纯化装置，便于去除掉气液分离器中分离出的氧气中包含的其它杂质，以实现进一步的提纯，使输出气体具有较高的纯度。
[0018]第三方面，本专利技术提供了一种电解槽控制方法，包括：获取第一预设参数、第二预设参数、第三预设参数、第四预设参数以及第五预设参数；根据第一预设参数、第二预设参数、第三预设参数、第四预设参数以及第五预设参数确定电解槽的控制策略。
[0019]第四方面，本专利技术提供了一种电解制氢的控制方法，该方法应用于如
技术实现思路
中
所述的控制系统，控制系统包括电解槽控制装置、第一气液分离器和第二气液分离器；第一气液分离器与电解槽控制装置连接，第二气液分离器与电解槽控制装置连接；电解槽控制装置根据所确定的控制策略对一个或多个电解槽中的电解质溶液进行电解，生成含氢混合物和含氧混合物；第一气液分离器将含氢混合物进行气液分离，并将氢气排出；第二气液分离器将含氧混合物进行气液分离，并将氧气排出。
[0020]通过电解槽控制装置确定所确定的控制策略对一个或多个电解槽中的电解质溶液进行电解，最终通过第一气液分离器和第二气液分离器置得氢气和氧气，通过此方法利用了多个电解槽并选择恰当的控制策略进行电解制氢，解决了现有技术中瞬态响应差的问题，从而提高了电解过程中的瞬态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解槽控制装置，其特征在于，包括：所述装置包括多个电解槽、多个第一传感器、多个第二传感器、多个第三传感器、多个第四传感器以及控制器；多个所述电解槽中的每一个所述电解槽的第一端汇总连接后，形成第一传输通道，所述第一传输通道与第一气液分离器连接；多个所述电解槽中的每一个所述电解槽的第二端汇总连接后，构成第二传输通道，所述第二传输通道与第二气液分离器连接；多个所述第一传感器分别安装于每一个所述电解槽的第一端和第二端，用于采集第一预设参数；多个所述第二传感器分别安装于所述第一传输通道上和所述第二传输通道上，用于采集第二预设参数；多个所述第三传感器分别安装于所述第一气液分离器末端和所述第二气液分离器末端，用于采集第三预设参数；多个所述第四传感器分别安装于所述第一气液分离器末端和所述第二气液分离器末端，用于采集第四预设参数，所述第三传感器和所述第四传感器安装于不同位置；所述控制器，用于根据外部输入的第五预设参数，和所述第一预设参数，所述第二预设参数，所述第三预设参数以及所述第四预设参数确定控制策略，所述控制策略用以控制多个所述电解槽中的一个或多个电解槽的电解模式。2.根据权利要求1所述的电解槽控制装置，其特征在于，所述第一气液分离器为氢侧气液分离器，所述第二气液分离器为氧侧气液分离器。3.根据权利要求1或2中任一项所述的电解槽控制装置，其特征在于，多个所述电解槽中的每一个所述电解槽的电极面积和内部结构各不相同。4.根据权利要求1或2所述的电解槽控制装置，其特征在于，所述控制策略包括两个控制策略，所述控制器用于根据所述第五预设参数从所述两个控制策略中选取一个策略作为候选策略，判断所述第一预设参数、所述第二预设参数、所述第三预设参数以及所述第四预设参数在所述候选策略的前提下，是否分别属于与各自对应的预设范围；当所述第一预设参数、所述第二预设参数、所述第三预设参数以及所述第四预设参数均属于候选策略中各自对应的所述预设范围时，由控制器控制所述电解槽选择所述候选策略作为最终执行策略；或者，当所述第一预设参数、所述第二预设参数、所述第三预设参数以及所述第四预设参数种任一项不属于候选策略中各自对应的所述预设范围时，则控制器控制所述电解槽从两个所述控制策略中，选择除所述候选控制策略外的另一控制策略作为最终执行策略。5.一种电解制氢的控制系统，其特征在于，包括如权利要求1
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4任一项所述的电解槽控制装置、所述第一气液分离器和所述第二气液分离器；所述第一气液分离器与所述电解槽控制装...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨福源，李洋洋，欧阳明高，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：