CN109072459A - 碱性水电解装置及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了碱性水电解装置及其驱动方法。所述碱性水电解装置包括水电解堆、电压施加单元、电压移除单元和控制器。所述水电解堆包括多个膜‑电极组件(MEA)并电解碱性水溶液以产生氢气和氧气。所述电压施加单元将电解所需的电压输出到所述水电解堆。当所述水电解堆处于无负载状态时，所述电压移除单元与所述水电解堆电连接以消耗并移除所述水电解堆的残余电压。所述控制器控制所述水电解堆、电压施加单元和电压移除单元的操作。

Description

碱性水电解装置及其驱动方法
【技术领域】
本发明涉及碱性水电解装置，更具体地，涉及抑制水电解堆的劣化的碱性水电解装置及其驱动方法。
【背景技术】
基于水电解装置的氢能具有高效率，具有丰富的燃料(水)，并且不排放污染物诸如氮氧化物(NOx)或硫氧化物(SOx)。可以通过电解纯水或电解碱性水溶液来生产氢气。
阴离子交换膜(AEM)用于碱性水电解方法。在AEM方法中，单元电池包括AEM、在AEM的一侧上形成的阳极和在AEM的另一侧上形成的阴极。将多个单元电池串联堆叠以构成水电解堆，并且该水电解堆接收来自电解质槽的碱性水溶液(KOH或NaOH)。
在AEM方法中，由碱性水溶液(NaOH或KOH)分解的氢氧根离子在阳极处被催化反应以产生氧气、水和电子，并且该电子沿外部导线移动到阴极。在阴极处，电子和水被催化反应以产生氢气和氢氧根离子。
如果碱性水电解装置被任意停止，则对水电解堆的电压供给被停止，但随着碱性水溶液在堆内部继续循环，水电解堆的温度降低。在无负载状态下，水电解堆中存在残余电压并加速阳极和阴极的催化剂以及AEM的劣化。这导致碱性水电解装置的性能和寿命的劣化。
【技术问题】
本发明致力于提供一种碱性水电解装置及其驱动方法，其具有通过防止水电解堆在停止时暴露于无负载状态来抑制电极催化剂和阴离子交换膜(AEM)的劣化并提高水电解堆的耐久性的优点。
【技术方案】
本发明的示例性实施方案提供了一种碱性水电解装置，其包括水电解堆、电压施加单元、电压移除单元和控制器。所述水电解堆可以包括多个膜-电极组件(MEA)并电解碱性水溶液以产生氢气和氧气。所述电压施加单元可将电解所需的电压输出到所述水电解堆。当所述水电解堆处于无负载状态时，所述电压移除单元可以与所述水电解堆电连接以消耗并移除所述水电解堆的残余电压。所述控制器可控制所述水电解堆、电压施加单元和电压移除单元的操作。
所述电压移除单元可以包括电压消耗装置和当水电解堆处于无负载状态时由控制器接通的开关，以将电压消耗装置和水电解堆电连接。
所述水电解堆可以供有来自电解质槽的碱性水溶液，并且所述电压消耗装置可以被构造为安装在电解质槽中的辅助加热器。所述水电解堆可以供有通过安装有散热器的管道来自电解质槽的碱性水溶液，并且所述电压消耗装置可以被构造为安装在散热器处的冷却风扇。
多个MEA中的每一个可以包括阴离子交换膜(AEM)。
本发明的另一实施方案提供了一种碱性水电解装置的驱动方法，所述方法包括：第一操作，其中当停止程序启动时将电解质槽的加热器同时关闭，并且降低电压施加单元的输出电压；第二操作，其中控制器感测水电解堆的电压并将所感测的电压与第一参考电压进行对比；第三操作，其中当所感测的电压等于或低于第一参考电压时，将电压施加单元关闭，将电压消耗装置与所述水电解堆电连接以消耗所述水电解堆的残余电压；第四操作，其中所述控制器将所感测的电压与第二参考电压进行对比；和第五操作，其中当所感测的电压等于或低于第二参考电压时，将电解质循环泵和所述电压消耗装置关闭。
所述水电解堆可以包括含有阴离子交换膜(AEM)的单元电池。所述第一参考电压可以高于所述单元电池的理论电解电压，所述第二参考电压可以低于所述单元电池的理论电解电压。
在第一操作至第四操作中，所述水电解堆可以供有通过安装有散热器的管道来自电解质槽的碱性水溶液。在第三操作中，所述电压消耗装置可以被构造为安装在电解质槽处的辅助加热器或安装在散热器处的冷却风扇。
在第三操作中，所述控制器可以将连接到水电解堆的排放阀打开以降低水电解堆的内部压力，并且将冷却风扇打开以冷却碱性水溶液。
第四操作还可包括这样的操作，其中当所感测的电压等于或低于第二参考电压时，关闭排放阀并且控制器感测水电解堆的温度并将所感测的温度与设定温度进行对比。当所感测的温度等于或低于设定温度时，可以执行第五操作，并且可以在第五操作中关闭冷却风扇。
【有益效果】
根据本发明的示例性实施方案，碱性水电解装置使用电压移除单元消耗并移除水电解堆的残余电压。因此，水电解堆不暴露于无负载状态，以防止阳极和阴极的催化剂以及AEM的劣化，从而提高寿命和耐久性。
【附图说明】
图1是图示说明根据本发明的一个示例性实施方案的水电解装置的构造的视图。
图2是图示说明图1中所示的水电解堆的单个单元电池的示意性横截面图。
图3是图示说明图1中所示的电压消耗装置的第一示例性实施方案的构造的视图。
图4是图示说明图1中所示的电压消耗装置的第二示例性实施方案的构造的视图。
图5是图示说明当根据本发明的一个示例性实施方案的碱性水电解装置停止时的驱动方法的流程图。
具体实施方式
下面将参考附图更全面地描述本发明，附图中示出了本发明的示例性实施方案。如本领域技术人员将认识到的，可以以各种不同的方式修改所描述的实施方案，所有这些都不脱离本发明的范围。
在整个说明书中，除非明确地相反描述，否则词语“包括(comprise)”和其变体诸如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”将被理解为暗示包括所列出的要素但不排除任何其他要素。在附图中，出于描述目的，任意地示出了组件的尺寸和厚度，因此本发明不受限于附图的图示说明。
图1是图示说明根据本发明的一个示例性实施方案的水电解装置的构造的视图。
参照图1，水电解装置100包括水电解堆10、电解质供给单元20、电压施加单元30、电压移除单元40和控制器50。水电解堆10具有其中多个单元电池串联连接并堆叠的结构。
图2是图示说明图1中所示的水电解堆的单个单元电池的示意性横截面图。参照图2，水电解堆10的单元电池包括膜-电极组件(MEA)11和设置在MEA 11的两侧上的一对隔板17。
MEA 11包括阴离子交换膜(AEM)12、紧密地附着于AEM 12的一侧的阳极13和紧密地附着于AEM 12的另一侧的阴极14。阳极13和阴极14各自包括形成为导电多孔体的电极支撑件131和141以及形成在电极支撑件131和141面向AEM 12的一个表面上的催化剂层132和142。
可以将形成为导电多孔体的气体扩散层15设置在阳极13和阴极14的外部，并且可以将密封用的垫圈16固定至MEA 11的边缘。
作为金属板的隔板17将两个相邻的MEA 11串联连接并牢固地支撑MEA 11。可以将一个隔板17设置在两个相邻的MEA 11之间，其被称为双极板。在隔板17处形成流动路径(未示出)，以将碱性水溶液供给到MEA 11。
参照图1和图2，电解质供给单元20包括储存碱性水溶液的电解质槽21和将碱性水溶液从电解质槽21供给至水电解堆10的泵(电解质循环泵)22。电解质槽21包括用于升高碱性水溶液的温度的加热器23和用于检测碱性水溶液的水位的水位传感器24。
可以将散热器25安装在设置有泵22的碱性水溶液的供给管中。作为空冷式热交换器的散热器25包括用于空气循环的冷却风扇26，并且当冷却风扇26运行时冷却供给至水电解堆10的碱性水溶液。
水电解堆10消耗部分量的所供给的碱性水溶液并将剩余的碱性水溶液再次排放到电解质槽21。即，碱性水溶液通过水电解堆10和电解质槽21循环。可以将感测碱性水溶液的排放流量的流量传感器27安装在碱性水溶液的排出管中。
将电压施加单元30电连接到电源(未示出)和水电解堆10，并将电解碱性水溶液所需的电压施加到水电解堆10。将电源电连接到泵22、加热器23和电解质供给单元20的冷却风扇26，以向它们供给电力。可以为水电解堆10和电解质供给单元20单独提供电源。
水电解堆10接收通过加热器23保持在预定温度的碱性水溶液，并同时接收来自电压施加单元30的额定电压。碱性水溶液的浓度可以是0.2M至1M。水电解堆10的电反应如下。
阳极：4OH-→O2 + 2H2O + 2e-(Eo = 0.4V)
阴极：2H2O + 2e-→2H2 + 4OH-(Eo = -0.83V)
整体：2H2O→2H2 + O2(Eo = 1.23V)
由作为电解质的碱性水溶液(NaOH或KOH)分解的氢氧根离子在阳极13处被催化反应以产生氧气、水和电子，并且电子沿着外部导线移动到阴极14。在阴极14处，电子和水被催化反应以产生氢气和氢氧根离子。
这里，碱性水溶液可以供给至阳极13和阴极14，或者可以仅供给至阳极13。在后一种情况下，在阴极14处产生干氢气。
在水电解堆10处产生的氢气被收集到氢气储罐18中，并且将用于调节水电解堆10的内部压力的排放阀19连接到水电解堆10。此外，将温度传感器(未示出)安装在水电解堆10中，以感测水电解堆10的操作温度。
在上述电反应中，作为阳极13和阴极14之间的电位差的1.23V是理论电解电压，在水电解堆10的正常操作状态下施加到每个单元电池的电压约为1.7V-2.2V。
当水电解堆10正常操作时，这并不重要，但是如果碱性水电解装置100停止，则关闭电压施加单元30，水电解堆10的残余电压(或电流)影响水电解堆10的长期性能。即，当水电解堆10暴露于无负载状态时，残余电压加速阳极13和阴极14的催化剂以及AEM 12的劣化。
电压移除单元40包括当水电解堆10处于无负载状态时与水电解堆10电连接的电压消耗装置41，以消耗水电解堆10的残余电压(或电流)。电压消耗装置41与水电解堆10的电连接通过开关42的操作来控制。电压消耗装置41可以是机械装置或设置在碱性水电解装置100中的放电电阻。
将控制器50电连接到水电解堆10、电解质供给单元20、电压施加单元30和电压移除单元40以感测其操作状态并控制其操作。具体地，控制器50感测水电解堆10的电压、电流和温度，控制电压施加单元30的操作，并控制排放阀19的开/关以调节水电解堆10的内部电压。
此外，控制器50通过控制电解质供给单元20的加热器23和冷却风扇26的操作来调节电解质和水电解堆10的温度，并通过操作开关42来控制电压消耗装置41和水电解堆10之间的电连接。另外，控制器50可以连接到流量传感器27以感测碱性水溶液的排放流量，并且当感测到故障时，控制器50可以关闭碱性水电解装置100。
特别地，当碱性水电解装置100停止运行时，控制器50感测到水电解堆10的无负载状态，并当碱性水电解装置100处于无负载状态时，控制器50将开关42接通，从而使得电压消耗装置41消耗并移除水电解堆的残余电压。
图3是图示说明图1中所示的电压消耗装置的第一示例性实施方案的构造的视图。
参照图3，电压消耗装置41a可以是设置在电解质槽21中的辅助加热器。在这种情况下，辅助加热器可以在约30秒至1分钟的操作(热辐射)之后消耗水电解堆10的所有残余电压，当与水电解堆10电连接时并且在本文中，由辅助加热器引起的放热量不大。
图4是图示说明图1中所示的电压消耗装置的第二示例性实施方案的构造的视图。
参照图4，电压消耗装置41b可以是设置在电解质供给单元20的散热器25中的冷却风扇26。冷却风扇26基本上通过来自电源的电力操作，并且当冷却风扇26与水电解堆10电连接时，冷却风扇26与电源的连接被切断。冷却风扇26通过水电解堆10的残余电压操作以消耗残余电压，并且在残余电压完全消耗掉之后，将冷却风扇26再次连接到电源。
电压消耗装置41a和41b可以被构造为内置在碱性水电解装置100中的各种机械装置或电阻器，以及上述辅助加热器和冷却风扇。
本实施方案的碱性水电解装置100可以使用电压移除单元40移除水电解堆10的残余电压，因此，水电解堆10不暴露于无负载状态，从而防止阳极13和阴极14的催化剂以及AEM 12的劣化，因此提高寿命和耐久性。
图5是图示说明当根据本发明的一个示例性实施方案的碱性水电解装置停止时的驱动方法的流程图。
参照图1和图5，当碱性水电解装置停止时的驱动方法包括第一操作S10，其中当停止程序启动时将电解质槽的加热器同时关闭，并且降低电压施加单元的输出电压。
在第一操作S10中，电解质槽21的碱性水溶液的温度逐渐降低，并且水电解堆10的温度也由于碱性水溶液的循环而逐渐降低。电压施加单元30运行以逐渐降低施加到水电解堆10的输出电压。
在第一操作S10之后，控制器50感测水电解堆10的电压并在第二操作S20中将所感测的电压与第一参考电压进行对比。第一参考电压，作为在该电压下未向水电解堆10施加反向电压的电压，是略高于理论电解电压(1.23V)的电压，并且可以例如设定为每单元电池1.3V-1.5V。
在第二操作S20之后，如果所感测的电压等于或低于第一参考电压，则将电压施加单元30关闭，并且将电压消耗装置41与水电解堆10电连接以在第三操作(S30)中消耗水电解堆10的残余电压。
在第三操作S30中，当所感测的电压等于或低于第一参考电压时，控制器50将开关42接通以将电压消耗装置41和水电解堆10电连接。电压消耗装置41通过水电解堆10的残余电压操作，以消耗该残余电压。
在第三操作S30中，控制器50将排放阀19打开，以降低水电解堆10的内部压力并且打开散热器25的冷却风扇26以冷却碱性水溶液。在电压消耗装置41被构造为辅助加热器的情况下，基于辅助加热器的加热量小于基于冷却风扇26的冷却热量，因此，在第三操作S30中通过冷却风扇26冷却碱性水溶液。
在第三操作S30之后，控制器50在第四操作S40中将所感测的电压与第二参考电压进行对比。作为低于理论电解电压(1.23V)的电压的第二参考电压可以设定为例如1V。
当电压消耗装置41被构造为散热器25的冷却风扇26时，冷却风扇26在第三操作S30中通过水电解堆10的残余电压操作，此后，当所感测的电压等于或者低于第二参考电压时，在操作S40中，冷却风扇26再次与电源单元连接，并且在从电源单元接收电力时进行操作。
第四操作S40还可以包括其中当所感测的电压等于或低于第二参考电压时关闭排放阀19并且控制器感测水电解堆10的温度并且将所感测的温度与设定温度进行对比的过程。在正常操作中，水电解堆10的温度约为45℃-55℃。设定温度低于正常操作时的温度，并且可以被设定为在约20℃-30℃范围内的温度。
在第三操作S30中，冷却碱性水溶液，并且由于碱性水溶液的循环，水电解堆10的温度降低。当在第四操作S40中通过控制器50所感测的水电解堆10的温度等于或低于设定温度时，在第五操作S50中关闭电解质循环泵22、冷却风扇26和电压消耗装置41，并且碱性水电解装置100的操作终止。
根据停止时的驱动方法，水电解堆10不暴露于无负载状态，并且防止阳极13和阴极14的催化剂以及AEM 12的劣化，提高碱性水电解装置100的寿命和耐久性。
尽管已经结合目前被认为是实用的示例性实施方案描述了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的实施方案，相反，本发明旨在涵盖包括在所附权利要求范围内的各种修改和等同布置。

Claims (11)

1.碱性水电解装置，其包括：
水电解堆，其包括多个膜-电极组件(MEA)并电解碱性水溶液以产生氢气和氧气；
电压施加单元，其将电解所需的电压输出到所述水电解堆；
电压移除单元，当所述水电解堆处于无负载状态时，所述电压移除单元与所述水电解堆电连接以消耗并移除所述水电解堆的残余电压；和
控制器，其控制所述水电解堆、所述电压施加单元和所述电压移除单元的操作。
2.权利要求1的碱性水电解装置，其中：
所述电压移除单元包括电压消耗装置和当所述水电解堆处于无负载状态时由所述控制器接通的开关，以将所述电压消耗装置和所述水电解堆电连接。
3.权利要求2的碱性水电解装置，其中：
所述水电解堆供有来自电解质槽的碱性水溶液，并且
所述电压消耗装置被构造为安装在所述电解质槽中的辅助加热器。
4.权利要求2的碱性水电解装置，其中：
所述水电解堆供有通过安装有散热器的管道来自电解质槽的碱性水溶液，并且，
所述电压消耗装置被构造为安装在所述散热器处的冷却风扇。
5.权利要求1-4中任一项的碱性水电解装置，其中：
所述多个MEA中的每一个都包括阴离子交换膜(AEM)。
6.碱性水电解装置的驱动方法，所述驱动方法包括：
第一操作，其中当停止程序启动时将电解质槽的加热器同时关闭，并且降低电压施加单元的输出电压；
第二操作，其中控制器感测水电解堆的电压并将所感测的电压与第一参考电压进行对比；
第三操作，其中当所感测的电压等于或低于第一参考电压时，将电压施加单元关闭，将电压消耗装置与所述水电解堆电连接以消耗所述水电解堆的残余电压；
第四操作，其中所述控制器将所感测的电压与第二参考电压进行对比；和
第五操作，其中当所感测的电压等于或低于第二参考电压时，将电解质循环泵和所述电压消耗装置关闭。
7.权利要求6的驱动方法，其中：
所述水电解堆包括含有阴离子交换膜(AEM)的单元电池，
所述第一参考电压高于所述单元电池的理论电解电压，并且
所述第二参考电压低于所述单元电池的理论电解电压。
8.权利要求6的驱动方法，其中：
在第一操作至第四操作中，所述水电解堆供有通过安装有散热器的管道来自电解质槽的碱性水溶液，并且，
在第三操作中，所述电压消耗装置被构造为安装在所述电解质槽处的辅助加热器或安装在所述散热器处的冷却风扇。
9.权利要求8的驱动方法，其中：
在第三操作中，所述控制器将连接到所述水电解堆的排放阀打开以降低所述水电解堆的内部压力，并将冷却风扇打开以冷却碱性水溶液。
10.权利要求9的驱动方法，其中：
第四操作还包括这样的操作，其中当所感测的电压等于或低于第二参考电压时，关闭排放阀并且所述控制器感测所述水电解堆的温度并将所感测的温度与设定温度进行对比。
11.权利要求10的驱动方法，其中：
当所感测的温度等于或低于设定温度时，执行第五操作，并且
在第五操作中关闭冷却风扇。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019090087A (ja) * 2017-11-15 2019-06-13 株式会社東芝 電解槽及び水素製造装置
IL258252A (en) * 2018-03-20 2018-06-28 Technion Res & Development Found Ltd System and method for producing gases
KR20200060146A (ko) 2018-11-22 2020-05-29 한국기계연구원 수전해 시스템
KR20200127076A (ko) 2019-04-30 2020-11-10 아크로랩스 주식회사 안정적인 수전해시스템
KR102266282B1 (ko) * 2019-07-19 2021-06-17 이엠솔루션 주식회사 알칼리 수전해조 스택
KR20210157558A (ko) * 2020-06-22 2021-12-29 현대자동차주식회사 수전해 시스템
KR20220097576A (ko) 2020-12-30 2022-07-08 아크로랩스 주식회사 실시간 위험상태 감지 수전해시스템
US11339483B1 (en) 2021-04-05 2022-05-24 Alchemr, Inc. Water electrolyzers employing anion exchange membranes
US20240035175A1 (en) 2021-06-04 2024-02-01 Acrolabs Inc. Water electrolysis system improving durability by preventing performance degradation inside water electrolysis stack
KR102526673B1 (ko) 2022-12-27 2023-05-02 아크로랩스 주식회사 내구성이 우수한 수전해 시스템 및 그 운전 방법
KR102629362B1 (ko) * 2023-11-22 2024-01-30 아크로랩스 주식회사 음이온 교환막 수전해 스택의 제조 방법

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2092833U (zh) * 1991-01-14 1992-01-08 于兴根 消除半导体压降和漏电流装置
TW200621649A (en) * 2004-08-11 2006-07-01 Miz Co Ltd Performance maintaining method in electrolysis functional water producing device
CN2809694Y (zh) * 2005-01-14 2006-08-23 美国凹凸微系有限公司 消除负电压瞬变的使能电路以及电池充电装置
CN101272092A (zh) * 2007-03-20 2008-09-24 富士电机电子技术株式会社 开关电源系统的控制电路和控制方法
CN101724855A (zh) * 2008-10-15 2010-06-09 通用汽车环球科技运作公司 基于高压质子交换膜的水电解器系统
CN102181878A (zh) * 2011-04-22 2011-09-14 北京航空航天大学 一种静态供水质子交换膜电解水装置
CN105023676A (zh) * 2014-04-25 2015-11-04 斯玛特电子公司 电路保护装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5268081A (en) * 1992-08-04 1993-12-07 Ceskoslovenska Akademie Ved Electrolytic source of pressurized hydrogen
JP2851544B2 (ja) * 1994-11-28 1999-01-27 神鋼パンテツク株式会社 水電解セルの残留電圧除去方法及びそのための装置
WO2004076721A2 (en) * 2003-02-21 2004-09-10 Avalence Llc Electrolyzer apparatus and method for hydrogen production
KR100704440B1 (ko) * 2005-02-28 2007-04-06 (주)엘켐텍 다공성 전극 촉매층을 갖는 막전극접합체의 제조방법
JP2013199697A (ja) * 2012-03-26 2013-10-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 水電解装置及び水電解装置の動作方法。
JP2013231213A (ja) * 2012-04-27 2013-11-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 水電解システム及び水電解システムの動作方法。
US20170254297A1 (en) * 2014-09-10 2017-09-07 Brc Global Corporation Vehicle emissions reduction system

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2092833U (zh) * 1991-01-14 1992-01-08 于兴根 消除半导体压降和漏电流装置
TW200621649A (en) * 2004-08-11 2006-07-01 Miz Co Ltd Performance maintaining method in electrolysis functional water producing device
CN2809694Y (zh) * 2005-01-14 2006-08-23 美国凹凸微系有限公司 消除负电压瞬变的使能电路以及电池充电装置
CN101272092A (zh) * 2007-03-20 2008-09-24 富士电机电子技术株式会社 开关电源系统的控制电路和控制方法
CN101724855A (zh) * 2008-10-15 2010-06-09 通用汽车环球科技运作公司 基于高压质子交换膜的水电解器系统
CN102181878A (zh) * 2011-04-22 2011-09-14 北京航空航天大学 一种静态供水质子交换膜电解水装置
CN105023676A (zh) * 2014-04-25 2015-11-04 斯玛特电子公司 电路保护装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MILLET.P 等: "Electrochemical Characterization and Optimization of PEM Water Electrolysis Stack for Hydrogen Generation", 《CHEMICAL ENGINEERING TRANSACTIONS》 *

Also Published As

Publication number Publication date
EP3460100A1 (en) 2019-03-27
KR101724060B1 (ko) 2017-04-06
CN109072459B (zh) 2020-12-01
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WO2017200130A1 (ko) 2017-11-23

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