【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新能源，具体而言，涉及一种水电解制氢系统及其控制方法。
技术介绍
1、氢能，作为21世纪绿色清洁能源的典范，具有无污染、高热值、能量密度大等优点。在氢能产业链中，电解水制氢技术扮演着至关重要的角色，目前电解水技术已经较为成熟，但电解水技术所用的水质好坏影响着电解槽的效率及寿命。
2、电解槽，是水电解制氢的核心组件，在需要长期运行时，电解槽内部水质的变化，特别是有害离子的积累，会降低电解反应的效率，缩短电解槽的使用寿命。这不仅影响了电解水制氢系统的整体性能，还增加了运行和维护成本，限制着电解水制氢系统的发展。因此，如何在电解槽正常运行的过程中，精准监测并调控入槽水质、出槽水质、氢水分离器内部水质，以及入槽水温参数，以实现电解槽性能的最优化，提高电解槽的使用寿命是一个急需解决的问题。
3、与此同时，能耗与水资源利用效率也是水电解制氢系统中的问题。传统纯水系统具有高能耗，在超纯水生产过程中产生的大量废水排放，尤其是水电解制氢系统在调整系统内部循环水质时，需要使用大量超纯水进行冲洗，极易造成超纯水的浪费，加剧了水电解制氢系统的能源负担。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种水电解制氢系统及其控制方法，以解决现有技术中的电解水制氢系统由于水质问题而导致的电解槽的使用寿命短的问题。
2、为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种水电解制氢系统，包括通过管路依次连接的水箱、换热器、电解槽以及氢水分离器，水电解制氢系统还包
3、进一步地，电解槽的氧气输出端与水箱通过连接管路连通，出口电导仪设置在电解槽的氧气输出端与水箱之间的连接管路上。
4、进一步地，水电解制氢系统还包括氧水分离器，氧水分离器与水箱的顶部连通，氧水分离器的排水口通过第二排水阀与水箱连通，以使氧水分离器内的水回流至水箱内。
5、进一步地，氢水分离器的排水口通过第三排水阀与水箱连通，以将氢水分离器内的水回流至水箱内。
6、进一步地，水电解制氢系统还包括储水箱和超纯水机，水箱的排水口通过排水管路与储水箱连通，以收集并储存水箱排出的不合格水，且储水箱与超纯水机连通，以为超纯水机补充水源。
7、进一步地，水电解制氢系统还包括冷水机补水箱和冷水机组，冷水机组与换热器连通，以使换热器内的液体与冷水机组内的液体进行换热；冷水机补水箱的出水口与冷水机组的进水口连通；其中，冷水机补水箱通过第四排水阀与储水箱和水箱之间的排水管路连通，以用于收集水箱和储水箱排出的液体作为冷水机组的冷却水补充水源。
8、进一步地，超纯水机通过第五排水阀与冷水机补水箱连通，以使冷水机补水箱收集超纯水机排出的液体。
9、进一步地，水电解制氢系统包括电加热器，电加热器设置在水箱内，以在水电解制氢系统启动时或环境温度低于设定阈值时，控制电加热器启动，以加热进入电解槽的水。
10、进一步地，水电解制氢系统还包括控制模块，控制模块与阳极入口电导仪、阳极温度表以及出口电导仪均连接，以根据第一实时电导率、实时温度以及第二实时电导率控制支路变频泵的运行参数。
11、根据本专利技术的另一方面，提供了一种水电解制氢系统的控制方法，适用于上述的水电解制氢系统，控制方法包括：获取水电解制氢系统的电解槽的阳极输入端的所输入液体的设定入口温度和设定入口电导率；检测进入电解槽的阳极输入端内的液体的第一实时电导率和实时温度，以及从电解槽的氧气输出端流出的流体的第二实时电导率；根据第一实时电导率、设定入口电导率、第二实时电导率、设定入口温度、实时温度，确定水质控制策略，以依据水质控制策略调整水电解制氢系统的支路变频泵的运行状态和第一排水阀的开闭。
12、进一步地，设定入口电导率包括设定最小入口电导率u1、设定运行入口电导率u2以及设定最大入口电导率u3，水质控制策略包括：第一水质策略：当检测到的第一实时电导率大于设定最大入口电导率u3，或者第一实时电导率大于第二实时电导率时，启用第一排水阀进行排水，同时不调整支路变频泵的运行状态；第二水质策略：当第一实时电导率大于或等于设定最小入口电导率u1、且小于或等于设定运行入口电导率u2，且实时温度低于设定入口温度时，不启用第一排水阀，并调整支路变频泵的运行状态；第三水质策略：当第一实时电导率大于或等于设定运行入口电导率u2，或实时温度高于设定入口温度，同时启用第一排水阀和调整支路变频泵的运行状态。
13、进一步地，设定入口电导率包括设定最小入口电导率和设定最大入口电导率，控制方法包括：检测水电解制氢系统的氢水分离器的排水口流出的液体的第三实时电导率；比较设定最大入口电导率与第三实时电导率；当第三实时电导率小于或等于设定最大入口电导率时，控制氢水分离器的排水口与水箱连通。
14、应用本专利技术的技术方案，本专利技术的水电解制氢系统包括通过管路依次连接的水箱、换热器、电解槽以及氢水分离器，水电解制氢系统还包括：水质优化支路，水质优化支路的进水端和出水端均与水箱连通；水质优化支路包括沿其内的水流方向依次连接的支路变频泵和树脂罐；第一排水阀，第一排水阀设置在与水箱的排水口连通的排水管路上；入口电导仪和阳极温度表，设置在换热器与电解槽的阳极输入端之间的连接管路上，以检测进入电解槽的阳极输入端内的液体的第一实时电导率和实时温度；出口电导仪，设置在与电解槽的氧气输出端连接的连接管路上，以检测由电解槽的氧气输出端流出的流体的第二实时电导率，以根据第一实时电导率、实时温度以及第二实时电导率控制支路变频泵的运行和排水阀的开闭。这样，本专利技术通过设置有水质优化支路、第一排水阀、入口电导仪、阳极温度表和出口电导仪，水质优化支路通过支路变频泵和树脂罐的协作，能够快速去除系统内部循环水中的有害离子，提升水的纯度，从而保证电解槽内部水质的纯净，提高电解效率。同时，通过实时监测阳极入口的电导率和温度，以及氧气出口的电导率，系统能够动态调整水质优化支路的运行参数，实现水质的稳定控制，避免因水质波动导致的电解槽性能下降，有效地解决了现有技术中的电解水制氢系统由于水质问题而导致的电解槽的使用寿命短的问题。
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1.一种水电解制氢系统，包括通过管路依次连接的水箱(1)、换热器(3)、电解槽(7)以及氢水分离器(2)，其特征在于，所述水电解制氢系统还包括：
2.根据权利要求1所述的水电解制氢系统，其特征在于，所述电解槽(7)的氧气输出端与所述水箱(1)通过连接管路连通，所述出口电导仪(50)设置在所述电解槽(7)的氧气输出端与所述水箱(1)之间的连接管路上。
3.根据权利要求2所述的水电解制氢系统，其特征在于，所述水电解制氢系统还包括氧水分离器(13)，所述氧水分离器(13)与所述水箱(1)的顶部连通，所述氧水分离器(13)的排水口通过第二排水阀(60)与所述水箱(1)连通，以使所述氧水分离器(13)内的水回流至所述水箱(1)内。
4.根据权利要求2所述的水电解制氢系统，其特征在于，所述氢水分离器(2)的排水口通过第三排水阀(70)与所述水箱(1)连通，以将所述氢水分离器(2)内的水回流至所述水箱(1)内。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的水电解制氢系统，其特征在于，所述水电解制氢系统还包括储水箱(10)和超纯水机(9)，所述水箱(1)的
6.根据权利要求5所述的水电解制氢系统，其特征在于，所述水电解制氢系统还包括冷水机补水箱(11)和冷水机组(12)，所述冷水机组(12)与所述换热器(3)连通，以使所述换热器(3)内的液体与所述冷水机组(12)内的液体进行换热；所述冷水机补水箱(11)的出水口与所述冷水机组(12)的进水口连通；其中，所述冷水机补水箱(11)通过第四排水阀(80)与所述储水箱(10)和所述水箱(1)之间的排水管路连通，以用于收集所述水箱(1)和所述储水箱(10)排出的液体作为所述冷水机组(12)的冷却水补充水源。
7.根据权利要求6所述的水电解制氢系统，其特征在于，所述超纯水机(9)通过第五排水阀(90)与所述冷水机补水箱(11)连通，以使所述冷水机补水箱(11)收集所述超纯水机(9)排出的液体。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的水电解制氢系统，其特征在于，所述水电解制氢系统包括电加热器(4)，所述电加热器(4)设置在所述水箱(1)内，以在所述水电解制氢系统启动时或环境温度低于设定阈值时，控制所述电加热器(4)启动，以加热进入所述电解槽(7)的水。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的水电解制氢系统，其特征在于，所述水电解制氢系统还包括控制模块，所述控制模块与所述入口电导仪(30)、阳极温度表(40)以及所述出口电导仪(50)均连接，以根据所述第一实时电导率、所述实时温度以及所述第二实时电导率控制所述支路变频泵(6)的运行参数。
10.一种水电解制氢系统的控制方法，适用于权利要求1至9中任一项所述的水电解制氢系统，其特征在于，所述控制方法包括：
11.根据权利要求10所述的水电解制氢系统的控制方法，其特征在于，所述设定入口电导率包括设定最小入口电导率u1、设定运行入口电导率u2以及设定最大入口电导率u3，所述水质控制策略包括：
12.根据权利要求10所述的水电解制氢系统的控制方法，其特征在于，所述设定入口电导率包括设定最小入口电导率和设定最大入口电导率，所述控制方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种水电解制氢系统，包括通过管路依次连接的水箱(1)、换热器(3)、电解槽(7)以及氢水分离器(2)，其特征在于，所述水电解制氢系统还包括：
2.根据权利要求1所述的水电解制氢系统，其特征在于，所述电解槽(7)的氧气输出端与所述水箱(1)通过连接管路连通，所述出口电导仪(50)设置在所述电解槽(7)的氧气输出端与所述水箱(1)之间的连接管路上。
3.根据权利要求2所述的水电解制氢系统，其特征在于，所述水电解制氢系统还包括氧水分离器(13)，所述氧水分离器(13)与所述水箱(1)的顶部连通，所述氧水分离器(13)的排水口通过第二排水阀(60)与所述水箱(1)连通，以使所述氧水分离器(13)内的水回流至所述水箱(1)内。
4.根据权利要求2所述的水电解制氢系统，其特征在于，所述氢水分离器(2)的排水口通过第三排水阀(70)与所述水箱(1)连通，以将所述氢水分离器(2)内的水回流至所述水箱(1)内。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的水电解制氢系统，其特征在于，所述水电解制氢系统还包括储水箱(10)和超纯水机(9)，所述水箱(1)的排水口通过排水管路与所述储水箱(10)连通，以收集并储存所述水箱(1)排出的不合格水，且所述储水箱(10)与所述超纯水机(9)连通，以为所述超纯水机(9)补充水源。
6.根据权利要求5所述的水电解制氢系统，其特征在于，所述水电解制氢系统还包括冷水机补水箱(11)和冷水机组(12)，所述冷水机组(12)与所述换热器(3)连通，以使所述换热器(3)内的液体与所述冷水机组(12)内的液体进行换热；所述冷水机补水箱(11)的出水口与所述冷水机组(12)的进水口连通...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹景雨，赵宇峰，梅武，张延伟，胡学增，彭耀嘉，周喜悦，
申请(专利权)人：长春绿动氢能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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