CN108728862A - 一种在线制氢机布置在氢站的方法 - Google Patents

一种在线制氢机布置在氢站的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108728862A
CN108728862A CN201810704736.5A CN201810704736A CN108728862A CN 108728862 A CN108728862 A CN 108728862A CN 201810704736 A CN201810704736 A CN 201810704736A CN 108728862 A CN108728862 A CN 108728862A
Authority
CN
China
Prior art keywords
hydrogen
proton exchange
exchange membrane
electrolytic cell
making machine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810704736.5A
Other languages
English (en)
Inventor
张清瑜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenhua Guohua Guangtou Liuzhou Power Generating Co Ltd
Original Assignee
Shenhua Guohua Guangtou Liuzhou Power Generating Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenhua Guohua Guangtou Liuzhou Power Generating Co Ltd filed Critical Shenhua Guohua Guangtou Liuzhou Power Generating Co Ltd
Priority to CN201810704736.5A priority Critical patent/CN108728862A/zh
Publication of CN108728862A publication Critical patent/CN108728862A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/70—Assemblies comprising two or more cells
    • C25B9/73—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00—Operating or servicing cells
    • C25B15/08—Supplying or removing reactants or electrolytes; Regeneration of electrolytes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

本发明提供一种在线制氢机布置在氢站的方法，属于电厂制氢领域，所述线制氢机包括质子交换膜电解电池堆、氢水分离器、氢气干燥器、控制保护系统和原料水净化器，所述控制保护系统均与质子交换膜电解电池堆、氢水分离器、氢气干燥器和原料水净化器控制连接，所述原料水净化器把净化的水提供给质子交换膜电解电池堆进行电解，质子交换膜电解电池堆经氢水分离器与氢气干燥器连接。本发明的制氢的氢气纯度为99.9995%，启动时间为开机后5分钟；停机1分钟，制氢速度为0—100%智能化调控，氢气露点‑65℃，运行操作为一键式启动，远程控制，无人值守，运行维护只需对空气滤网和净水器滤芯、全年维护时间小于8小时，15年无大修。

Description

一种在线制氢机布置在氢站的方法
技术领域
本发明涉及电厂制氢领域，特别是涉及一种在线制氢机布置在氢站的方法。
背景技术
目前，国内燃煤电厂和燃气电厂发电机冷却用氢的方式主要是传统的氢站模式。传统的氢站采用的是国产的制氢机，利用KOH法电解水生产氢气。现在国产的制氢设备的制氢能力远远超过电厂日常所需用氢。
传统的氢站模式均是通过人工进行控制，从而使得在控制的过程中经常出现安全隐患，同时制氢设备多、流程长，易产生泄漏，储氢罐储存，均为重大安全危险源。需要的设备较多，包括电解槽、氢气分离洗涤器、碱液过滤器、气液冷却器、气水分离器、捕滴器、阻火器、碱液循环泵、柱塞泵、加压泵、配电柜、控制柜、氢气罐、氮气瓶等设备，阀门管路繁多。同时在制氢的过程中，制氢的速度不可调，从而使得给生产带来很多麻烦。
发明内容
本发明提供一种在线制氢机布置在氢站的方法，解决背景技术中提到的技术问题。
本发明通过以下技术方案解决上述问题：
一种在线制氢机布置在氢站的方法，所述线制氢机包括质子交换膜电解电池堆、氢水分离器、氢气干燥器、控制保护系统和原料水净化器，所述控制保护系统均与质子交换膜电解电池堆、氢水分离器、氢气干燥器和原料水净化器控制连接，所述原料水净化器把净化的水提供给质子交换膜电解电池堆进行电解，质子交换膜电解电池堆经氢水分离器与氢气干燥器连接，包括如下步骤，
步骤1：控制保护系统远程控制原料水净化器对需要电解的水原料进行净化处理，控制保护系统同时检测净化后的水是否达标，如果不达标继续返回给原料水净化器进行净化，达标后传给下一步；
步骤2：使用质子交换膜电解电池堆对原料水进行电解，控制保护系统通过导线控制质子交换膜电解电池堆的电机速度；
步骤3：使用氢水分离器对电解的氢气进行分离处理，控制保护系统通过设置导线与氢水分离器连接并控制氢水分离器对氢气的分离；
步骤4：控制保护系统检测分离出来的氢气的湿度和温度，并控制氢气干燥器对氢气进行干燥处理；
步骤5：把干燥的氢气传给外部的存储器进行存储.
进一步地，所述线制氢机还包括供电电源模块，供电电源模块与质子交换膜电解电池堆、氢水分离器、氢气干燥器、控制保护系统和原料水净化器连接供电。
进一步地，所述控制保护系统包括传感器模块、控制器模块和人机交互模块，所述传感器模块和人机交互模块均与控制器模块连接，所述传感器模块用于检测原料水净化器净化后的水成分和检测氢气的温湿度并传给控制器模块；所述人机交互模块用于操控人员输入指令对制氢过程进行控制和检测。
进一步地，所述传感器模块包括温度传感器、湿度传感器和水质传感器。
进一步地，所述步骤1中通过水质传感器进行对净化后的水进行检测，检测的数据传给控制器模块，当检测的数据与原设定的数据相比达标后，控制器模块控制开关阀使得水进入到质子交换膜电解电池堆进行电解。
进一步地，所述步骤2中的质子交换膜电解电池堆的质子交换膜的厚度为0.175-0.2mm，氢气出口压力为3.0Mpa。
进一步地，所述步骤4中氢气的湿度和温度分别为：湿度(露点)≤-600C，温度：<400C。
本发明的优点与效果是：
本发明的制氢的氢气纯度为99.9995％，启动时间为开机后5分钟；停机1分钟，制氢速度为0—100％智能化调控，氢气露点-65℃，运行操作为一键式启动，远程控制，无人值守，运行维护只需对空气滤网和净水器滤芯、干燥剂进行定期更换，全年维护时间小于8小时，15年无大修，运行时，水转换为氢气，停止时，产氢随即停止。同时，设备对机内残存氢气充分进行稀释。在系统失电状况下系统内氢气含量为零。在电力恢复后由于压差作用，纯氧和纯氢不可能混合。系统有自动保护功能，绝对不会产生氢气泄露。纯氧通过冷却水回水排出。系统自带的储氢罐只容纳15升的容量，即使系统满负载运作，其系统内部临时储存的量不会超过50升。制氢柜中装配有空气流动装置，能保证随时稀释外泄排除的氢气。系统具有启动、意外停机等自动措施，也可手动停机。设备符合IEC 60079-10.2国际安全标准，无安全隐患。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例
一种在线制氢机布置在氢站的方法，所述线制氢机包括质子交换膜电解电池堆、氢水分离器、氢气干燥器、控制保护系统和原料水净化器。所述控制保护系统均与质子交换膜电解电池堆、氢水分离器、氢气干燥器和原料水净化器控制连接。所述原料水净化器把净化的水提供给质子交换膜电解电池堆进行电解。质子交换膜电解电池堆经氢水分离器与氢气干燥器连接。所述线制氢机还包括供电电源模块，供电电源模块与质子交换膜电解电池堆、氢水分离器、氢气干燥器、控制保护系统和原料水净化器连接供电。所述控制保护系统包括传感器模块、控制器模块和人机交互模块，所述传感器模块和人机交互模块均与控制器模块连接，所述传感器模块用于检测原料水净化器净化后的水成分和检测氢气的温湿度并传给控制器模块；所述人机交互模块用于操控人员输入指令对制氢过程进行控制和检测。所述传感器模块包括温度传感器、湿度传感器和水质传感器。
方法包括如下步骤，
步骤1：控制保护系统远程控制原料水净化器对需要电解的水原料进行净化处理，控制保护系统同时检测净化后的水是否达标，如果不达标继续返回给原料水净化器进行净化，达标后传给下一步。通过水质传感器进行对净化后的水进行检测，检测的数据传给控制器模块，当检测的数据与原设定的数据相比达标后，控制器模块控制开关阀使得水进入到质子交换膜电解电池堆进行电解。
步骤2：使用质子交换膜电解电池堆对原料水进行电解，控制保护系统通过导线控制质子交换膜电解电池堆的电机速度。质子交换膜电解电池堆的质子交换膜的厚度为0.175-0.2mm，氢气出口压力为3.0Mpa。
步骤3：使用氢水分离器对电解的氢气进行分离处理，控制保护系统通过设置导线与氢水分离器连接并控制氢水分离器对氢气的分离。
步骤4：控制保护系统检测分离出来的氢气的湿度和温度，并控制氢气干燥器对氢气进行干燥处理。氢气的湿度和温度分别为：湿度(露点)≤-600C，温度：<400C。
步骤5：把干燥的氢气传给外部的存储器进行存储。
设备采用质子交换膜水电解。质子交换膜：厚度0.175-0.2mm。设备运行时，将水电解为氢气和氧气。当设备部停止时，氢气的生产随之停止，同时制氢设备的加压氢气随之被放空，以避免制氢设备内氢气的积聚。
1、单台在线最大产氢量：6Nm3/h，可根据负载需求产氢量在0-100％之间自动调节。工作压力:氢气出口压力：3.0MPa。工作条件下温度要求基本稳定，其波动范围不应大于±20C。电耗不超过6.8kWh/(Nm3·H2)。
2、设备由下述部件组成：质子交换膜电解电池堆、氢水分离器、氢气干燥器、供电电源模块、控制保护系统、原料水净化器等组成。
3、产品氢可达到下述要求：
湿度(露点)≤-600C，温度：<400C，纯度：≥99.9995％
(3)设备达到的技术要求。
采用的在线制氢机是电解水制氢(制氧)质子膜交换技术。采用制氢站外围布置方式，制氢站内设1套6Nm3/h出力、3.2MPa中压电解水制氢装置和3个V＝13.9m3储氢罐，制氢装置以及氢气分配减压装置室内布置，储氢罐为室外露天布置。制氢站按无人值守方式设计和运行。制氢设备的氢气经减压调节器进行二次减压后送至主厂房，经二次减压后的压力可控制在0.8～1.0MPa。
在线制氢机是一个成套、一体化的电解系统，它利用水和电生产出高纯度氢气。该系统包括三个电解池，以及调节电解操作和加压氢气所必需的支持系统。支持系统的功能：循环水、干燥氢气、稀释室、液体冷却和关闭系统。该系统包含所有的传感器和控制器，它们能监控系统的安全、性能和自动操作、以及允许远程监控与故障诊断。该系统是为在通风良好、非密封、室内环境操作所设计的。在线制氢机是一个易燃的氢气源。当系统运行时，它将水分离成氢和氧。当系统不运行时，将停止产生易燃气体(氢气)。
仍然采用氢站设计布置，但氢站内制氢机用在线制氢机替换原有的传统电解水国产制氢机，可取得如下效果：
以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请的范围内。

Claims (7)

1.一种在线制氢机布置在氢站的方法，其特征在于，所述线制氢机包括质子交换膜电解电池堆、氢水分离器、氢气干燥器、控制保护系统和原料水净化器，所述控制保护系统均与质子交换膜电解电池堆、氢水分离器、氢气干燥器和原料水净化器控制连接，所述原料水净化器把净化的水提供给质子交换膜电解电池堆进行电解，质子交换膜电解电池堆经氢水分离器与氢气干燥器连接，包括如下步骤，
步骤1：控制保护系统远程控制原料水净化器对需要电解的水原料进行净化处理，控制保护系统同时检测净化后的水是否达标，如果不达标继续返回给原料水净化器进行净化，达标后传给下一步；
步骤2：使用质子交换膜电解电池堆对原料水进行电解，控制保护系统通过导线控制质子交换膜电解电池堆的电机速度；
步骤3：使用氢水分离器对电解的氢气进行分离处理，控制保护系统通过设置导线与氢水分离器连接并控制氢水分离器对氢气的分离；
步骤4：控制保护系统检测分离出来的氢气的湿度和温度，并控制氢气干燥器对氢气进行干燥处理；
步骤5：把干燥的氢气传给外部的存储器进行存储。
2.根据权利要求1所述的一种在线制氢机布置在氢站的方法，其特征在于： 所述线制氢机还包括供电电源模块，供电电源模块与质子交换膜电解电池堆、氢水分离器、氢气干燥器、控制保护系统和原料水净化器连接供电。
3.根据权利要求1所述的一种在线制氢机布置在氢站的方法，其特征在于：所述控制保护系统包括传感器模块、控制器模块和人机交互模块，所述传感器模块和人机交互模块均与控制器模块连接，所述传感器模块用于检测原料水净化器净化后的水成分和检测氢气的温湿度并传给控制器模块；所述人机交互模块用于操控人员输入指令对制氢过程进行控制和检测。
4.根据权利要求3所述的一种在线制氢机布置在氢站的方法，其特征在于： 所述传感器模块包括温度传感器、湿度传感器和水质传感器。
5.根据权利要求4所述的一种在线制氢机布置在氢站的方法，其特征在于： 所述步骤1中通过水质传感器进行对净化后的水进行检测，检测的数据传给控制器模块，当检测的数据与原设定的数据相比达标后，控制器模块控制开关阀使得水进入到质子交换膜电解电池堆进行电解。
6.根据权利要求1所述的一种在线制氢机布置在氢站的方法，其特征在于：所述步骤2中的质子交换膜电解电池堆的质子交换膜的厚度为0.175-0.2mm，氢气出口压力为3.0Mpa。
7.根据权利要求1所述的一种在线制氢机布置在氢站的方法，其特征在于： 所述步骤4中氢气的湿度和温度分别为：湿度（露点） ≤-600C，温度：<400C。
CN201810704736.5A 2018-06-30 2018-06-30 一种在线制氢机布置在氢站的方法 Pending CN108728862A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810704736.5A CN108728862A (zh) 2018-06-30 2018-06-30 一种在线制氢机布置在氢站的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810704736.5A CN108728862A (zh) 2018-06-30 2018-06-30 一种在线制氢机布置在氢站的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108728862A true CN108728862A (zh) 2018-11-02

Family

ID=63925558

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810704736.5A Pending CN108728862A (zh) 2018-06-30 2018-06-30 一种在线制氢机布置在氢站的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108728862A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109825844A (zh) * 2019-01-31 2019-05-31 沈阳北星仪表制造有限公司 智能氢气理疗系统机
CN113265668A (zh) * 2021-05-11 2021-08-17 嘉寓氢能源科技(辽宁)有限公司 一种移动式水电解制氢加氢装置
CN114016049A (zh) * 2021-08-06 2022-02-08 林学优 一种磁化水裂解装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6303009B1 (en) * 1999-11-15 2001-10-16 Peter R. Bossard Hydrogen generator with feedback control
US6723220B2 (en) * 2001-04-24 2004-04-20 Proton Energy Systems, Inc. Protonic rate level sensing device for an electrolysis cell
US20090211920A1 (en) * 2004-09-16 2009-08-27 Proton Energy Systems, Inc. System for maintaining hydrogen purity in electrical generators and method thereof
CN204676168U (zh) * 2015-04-16 2015-09-30 中国华电工程(集团)有限公司 电厂在线制氢系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6303009B1 (en) * 1999-11-15 2001-10-16 Peter R. Bossard Hydrogen generator with feedback control
US6723220B2 (en) * 2001-04-24 2004-04-20 Proton Energy Systems, Inc. Protonic rate level sensing device for an electrolysis cell
US20090211920A1 (en) * 2004-09-16 2009-08-27 Proton Energy Systems, Inc. System for maintaining hydrogen purity in electrical generators and method thereof
CN204676168U (zh) * 2015-04-16 2015-09-30 中国华电工程(集团)有限公司 电厂在线制氢系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
TTTLOVE: "美国制氢技术与传统的制氢站性能比较", 《WWW.DOC88.COM/P-4394543245661.HTML》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109825844A (zh) * 2019-01-31 2019-05-31 沈阳北星仪表制造有限公司 智能氢气理疗系统机
CN113265668A (zh) * 2021-05-11 2021-08-17 嘉寓氢能源科技(辽宁)有限公司 一种移动式水电解制氢加氢装置
CN114016049A (zh) * 2021-08-06 2022-02-08 林学优 一种磁化水裂解装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108728862A (zh) 一种在线制氢机布置在氢站的方法
CN104409750B (zh) 一种燃料电池尾气循环系统
CN106469819B (zh) 一种燃料电池参数控制系统及其工作方法
US10144641B2 (en) System and method for high pressure, passive condensing of water from hydrogen in a reversible solid oxide fuel cell system
CN110165255B (zh) 一种燃料电池发动机空压控制系统及方法
CA2539869A1 (en) An aircraft having a fuel cell
CN113215593A (zh) 一种混合式电解水的绿氢制备系统
CN102586797B (zh) 一种水电解制氢方法
CN101989665B (zh) 自循环燃料电池控制系统及其方法
CN201965211U (zh) 质子交换膜燃料电池安全性能测试装置
CN112760666A (zh) 一种氢冷机组制氢补氢系统及其工作方法
CN113699537A (zh) 差压式纯水电解制氢系统
CN111913112A (zh) 氢燃料电池系统电堆下线专用测试设备及测试方法
CN107069064A (zh) 一种基于现场制氢的燃料电池系统及方法
CN110762396A (zh) 一种智能燃气调压箱
CN110988696A (zh) 一种高安全性的燃料电池测试平台
CN107507995B (zh) 一种燃料电池非对称加湿控制系统及工作方法
CN216074044U (zh) 一种电解纯水制氢装置
CN113644295B (zh) 一种燃料电池空气系统
CN114855195B (zh) 一种自平衡自控的高纯干氢气制备系统
CN114134523A (zh) 一种自动化低功耗制氢储氢装置及其制备方法
CN202699925U (zh) 与空气隔绝稳压过程的完全置换式气体顶压应急消防给水设备
CN220867531U (zh) 一种pem电解槽制充氢测试装置
CN206574803U (zh) 一种基于现场制氢的燃料电池系统
CN220685262U (zh) 制氢系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20181102

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication