【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水电解制氢，具体地说，是关于一种水电解系统及利用动态流量分配调控氧中氢含量的方法。
技术介绍
1、电解水是制备绿色氢能的主要方式，而气体纯度是水电解制氢的重要指标。在传统水电解系统中，电解液在经过气液分离后仍会夹带部分未分离出气体回到电解槽再次循环，影响到制得气体的纯度。气体纯度偏低不仅影响后续的能源利用，氢气与氧气的混合物还容易燃烧爆炸，具有极大的危险性。大气压条件下，h2/o2混合物发生爆炸的浓度范围大约在4vol.％-96vol.％，因此，保险起见，通常要求水电解制氢过程中产生的氧气纯度高于98.5vol.％。传统水电解系统工作时，当氧中氢值超过2vol.％，电解槽一般就会强制关闭，以降低爆炸风险。此外，在低载工况下，电解系统的运行也十分危险，电解槽的电解电流密度过低，产氢量有限，氧中氢含量高，带来安全隐患。
2、cn118186493a公开了一种提高碱性水电解制氢设备中氧中氢纯度的方法和设备，通过试验确定影响水电解制氢设备气体纯度的各设备参数与气体纯度之间的关系，根据气体纯度要求以及各设备参数对气体纯度的影响程度，确定各设备参数的建议值，制定对应的参数控制策略并写入plc，从而实现对水电解制氢设备中各设备参数的控制。通过在制氢设备中设置薄膜调节阀和变频器控制系统循环水流量，显著改善碱性水电解设备在宽功率波动下运行时，气体纯度差的问题，保证设备产气的纯度及运行安全。然而此方法操作流程较为复杂，涉及参数众多，很大程度上使得水电解系统运行复杂化，不利于在工业上大规模推广应用。
<
1、本专利技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种水电解系统及利用动态流量分配调控氧中氢含量的方法。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
3、一种水电解系统，包括通过管路连接的电解槽、氧气气液分离器、氢气气液分离器以及若干循环泵，还包括流量分配器、气相色谱仪以及plc控制器，其中：
4、流量分配器具有一个分流进口以及两个分流出口，氧气气液分离器和氢气气液分离器的底部出口共同连向分流进口，两个分流出口则分别连接电解槽的阴极和阳极；
5、流量分配器内部设有若干电动阀，电动阀用于调节从分流进口分别流向两个分流出口的电解液的流量；
6、气相色谱仪与氧气气液分离器的顶部出口连接，用于测定氧中氢含量；
7、plc控制器与电解槽、电动阀以及气相色谱仪电连接，用于控制电解槽、电动阀以及气相色谱仪工作，并实时获取电解槽的负荷情况和气相色谱仪的氧中氢含量测定结果。
8、优选的，流量分配器中的电动阀为球阀。
9、进一步的，氧气气液分离器和氢气气液分离器的底部出口与流量分配器的分流进口之间的管路上设有一循环泵。
10、进一步的，氧气气液分离器和氢气气液分离器的底部出口所连接的两条管路汇合于一处，汇合处设置有储罐；
11、水电解系统还包括设置在电解槽阳极与氧气气液分离器入口之间管路上的第一截止阀，设置在电解槽阴极与氢气气液分离器入口之间管路上的第二截止阀，设置在氧气气液分离器底部出口与储罐入口之间的第三截止阀，以及设置在储罐出口与流量分配器的分流进口之间的第四截止阀。
12、一种利用动态流量分配调控氧中氢含量的方法，包括：
13、步骤s1:在水电解制氢的过程中，实时获取电解槽运行负荷和产生的氧中氢含量；
14、步骤s2:将运行负荷与预先设定的负荷阈值比较，将氧中氢含量与预先设定的含量阈值比较；
15、步骤s3:若运行负荷不小于负荷阈值且氧中氢含量不大于含量阈值，则直接回到步骤s1继续循环；若运行负荷小于负荷阈值或者氧中氢含量大于含量阈值，则降低回流向电解槽的电解液流入阴极的流量，然后回到步骤s1继续循环。
16、优选的，负荷阈值为满负荷的50％，氧中氢含量阈值为1.2％。
17、进一步的，步骤s3中，流入电解槽阴极的电解液流量基于原先数值按比例降低。
18、进一步的，步骤s3中，在运行负荷小于负荷阈值的条件下，若运行负荷不超过满负荷的15％，则流量下降比例对应取负荷阈值与运行负荷之差占负荷阈值的比例；若运行负荷大于满负荷的15％，则流量下降比例对应取负荷阈值与运行负荷之差所占负荷阈值的比例的0.5～1倍。
19、进一步的，步骤s3中，在氧中氢含量大于含量阈值的条件下，若氧中氢含量高于1.8％，则流量下降比例对应取氧中氢含量与含量阈值之差占含量阈值的比例；若氧中氢含量不超过1.8％，则流量下降比例对应取氧中氢含量与含量阈值之差所占含量阈值的比例的0.5～1倍。
20、进一步的，利用动态流量分配调控氧中氢含量的方法通过上述的水电解系统实现，包括：
21、步骤s1：plc控制器获取电解槽的运行负荷和气相色谱仪测定的氧中氢含量；
22、步骤s2：plc控制器将运行负荷与预先设定的负荷阈值比较，将氧中氢含量与预先设定的含量阈值比较，得到比较结果；
23、步骤s3：plc控制器基于比较结果进行动态流量调节，若运行负荷不小于负荷阈值且氧中氢含量不大于含量阈值，则保持流量分配器中电动阀调节开度不变；若运行负荷小于负荷阈值或者氧中氢含量大于含量阈值，则plc控制器控制流量分配器中的电动阀调节开度，降低回流至电解槽的电解液流入阴极的流量比例。
24、相较于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
25、1、本专利技术的水电解系统能够在正常进行水电解制氢工作的同时实时监控氧中氢含量，在电解槽负荷过低或氧中氢含量过高时及时发现并进行调控，可有效降低水电解工作的中断频率，提高工作效率，系统运行的稳定性、安全性也更高。
26、2、本专利技术的利用动态流量分配调控氧中氢含量的方法能够使水电解制氢过程中得到的氧中氢含量稳定在安全范围内，有效降低氢氧混合物爆炸的风险，而且操作流程简洁，涉及参数少，能够有效提高氢能产出效率，适合在工业上大规模推广使用。
27、3、本专利技术的水电解系统及利用动态流量分配调控氧中氢含量的方法制得的气体纯度更高，有利于后续新能源的利用。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种水电解系统，包括水电解系统包括通过管路连接的电解槽、氧气气液分离器、氢气气液分离器以及若干循环泵，其特征在于，还包括流量分配器、气相色谱仪以及PLC控制器，其中：
2.根据权利要求1所述的水电解系统，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的水电解系统，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的水电解系统，其特征在于：
5.一种利用动态流量分配调控氧中氢含量的方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的利用动态流量分配调控氧中氢含量的方法，其特征在于：
7.根据权利要求5所述的利用动态流量分配调控氧中氢含量的方法，其特征在于：
8.根据权利要求7所述的利用动态流量分配调控氧中氢含量的方法，其特征在于：
9.根据权利要求7所述的利用动态流量分配调控氧中氢含量的方法，其特征在于：
10.根据权利要求5所述的利用动态流量分配调控氧中氢含量的方法，其特征在于，通过权利要求1～4中任意一项所述的水电解系统实现，包括：
【技术特征摘要】
1.一种水电解系统，包括水电解系统包括通过管路连接的电解槽、氧气气液分离器、氢气气液分离器以及若干循环泵，其特征在于，还包括流量分配器、气相色谱仪以及plc控制器，其中：
2.根据权利要求1所述的水电解系统，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的水电解系统，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的水电解系统，其特征在于：
5.一种利用动态流量分配调控氧中氢含量的方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。