CN113881958A - 制氢系统和制氢系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种制氢系统和制氢系统的控制方法。该制氢系统，包括：电解装置，用于产生混合物；第一分离装置，第一分离装置与电解装置的第一接口连接，用于分离混合物中的氢气；至少一个缓冲装置，至少一个缓冲装置并联设置在第一分离装置的第一输出管路上，用于调节第一分离装置的液位。通过上述方式，一方面，使制氢系统中的氢气不会过量，保证了氢气不会发生倒灌现象，从而减少了气液互串的风险；另一方面，本发明是采用收集氢气的方式进行调节，则提高了制氢速度，保证了对氢气的使用率。

Description

制氢系统和制氢系统的控制方法

技术领域

本申请涉及制氢技术领域，具体而言，涉及一种制氢系统和一种制氢系统的控制方法。

背景技术

相关技术中，在碱性电解制氢装置工作过程中，采用直接将多余的氢气部分排出的方式，对整个制氢装置中内部气压平衡进行调节。采用上述直接排放氢气的方式，一方面，不利于对氢气的使用；另一方面，直接排放的氢气会存在很大的安全隐患。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的第一方面提出了一种制氢系统。

本发明的第二方面提出了一种制氢系统的控制方法。

有鉴于此，根据本发明的第一方面，提出了一种制氢系统，包括：电解装置，用于产生混合物；第一分离装置，第一分离装置与电解装置的第一接口连接，用于分离混合物中的氢气；至少一个缓冲装置，至少一个缓冲装置并联设置在第一分离装置的第一输出管路上，用于调节第一分离装置的液位。

在该技术方案中，制氢系统上设置有电解装置、第一分离装置和至少一个缓冲装置。通过电解装置产生包含了氢气的混合物。该混合物从电解装置的第一接口进入到第一分离装置。第一分离装置将上述流入的混合物中的氢气进行分离处理，以得到分离处理后的氢气。进一步地，通过控制并联设置在第一分离装置的第一输出管路上一个或多个缓冲装置对上述分离处理后氢气进行收集处理，以将第一分离装置的液位降低调节，从而保证第一分离装置中的液位值处于合理范围内。

本发明的技术方案中，先通过将第一分离装置与电解装置的第一接口连接，实现了对电解装置产生的混合物中氢气的分离；再将一个或多个缓冲装置并联设置在第一分离装置的第一输出管路上，实现了通过对氢气收集的方式对第一分离装置的液位进行调节。

通过上述方式，一方面，使制氢系统中的氢气不会过量，保证了氢气不会发生倒灌现象，从而减少了气液互串的风险；另一方面，本发明是采用收集氢气的方式进行调节，提高了制氢速度，保证了对氢气的使用率。

根据本发明的上述制氢系统，还可以具有以下附加的技术特征：

在上述技术方案中，缓冲装置包括：控制阀；缓冲罐，控制阀与缓冲罐串联连接。

在该技术方案中，缓冲装置中设置有控制阀和缓冲罐，并将控制阀与缓冲罐串联连接设置。通过上述设置方式，实现了通过对控制阀的开启或关闭的控制，以对缓冲罐的功能启用与否进行控制。

可以理解的是，在制氢系统中需要缓冲罐对氢气进行收集时，即需要对第一分离装置的液位进行调节时，控制控制阀开启，以使缓冲罐对氢气进行收集；在制氢系统中不需要缓冲罐对氢气进行收集时，即不需要对第一分离装置的液位进行调节时，控制控制阀关闭，缓冲罐不工作。

在上述任一技术方案中，第一分离装置包括：第一分水器；纯化装置，第一分水器和纯化装置串联于第一输出管路上；其中，缓冲装置与第一分水器和纯化装置之间的第一输出管路相并联。

在该技术方案中，第一分离装置设置有第一分水器和纯化装置，并将第一分水器和纯化装置串联设置在第一分离装置的第一输出管路上。通过第一分水器对分离后氢气中的液体进行去除。进一步地，通过纯化装置将经过上述第一分水器进行处理后的氢气进行纯化处理，从而保证了制氢系统制备出的氢气的纯净度。

同时，将缓冲装置与第一分水器和纯化装置之间的第一输出管路并联设置，以使缓冲装置所处的管路与第一分水器和纯化装置之间形成的管路之间的管路控制互不干扰，保证了各个管路工作的独立性。

在上述任一技术方案中，缓冲装置的数量为多个，多个缓冲装置相互并联连接。

在该技术方案中，制氢系统中设置的多个缓冲装置。通过将多个缓冲装置相互并联连接设置，以使多个缓冲装置之间能互不干扰地单独控制，保证了对缓冲装置控制的独立性，从而保证了整个制氢系统控制过程的合理性。

在上述任一技术方案中，第一分离装置还包括：第一背压阀，第一背压阀串联设置在第一分水器和纯化装置之间的第一输出管路上；其中，缓冲装置与第一分水器和第一背压阀之间的第一输出管路相并联。

在该技术方案中，第一分离装置中还设置有第一背压阀。通过将第一背压阀串联设置在第一分水器和纯化装置之间的第一输出管路上，以通过第一背压阀对经过第一分水器处理后的氢气进行纯化处理的时机进行控制。

进一步地，将缓冲装置并联设置在第一分水器和第一背压阀之间的第一输出管路上，以实现通过第一背压阀对缓冲装置中收集的氢气进行纯化处理时机进行控制。

可以理解的是，基于检测到制氢系统中的压力值大于等于第一预设压力值，控制第一背压阀和纯化装置开启，以对氢气进行纯化处理；基于检测到制氢系统中的压力值小于第一预设压力值，控制第一背压阀和纯化装置关闭。

在上述任一技术方案中，制氢系统还包括：三通阀，三通阀串联设置在第一输出管路上，三通阀与缓冲装置的进口端相连通。

在该技术方案中，制氢系统还设置有三通阀。将三通阀串联设置在第一输出管路上，三通阀与缓冲装置的进口端相连通。

通过上述设置方式，在制氢系统中第一分离装置液位异常时，三通阀与缓冲装置的进口端相连，且控制控制阀开启，以使缓冲罐对氢气收集存储，从而实现对第一分离装置液位的调整。

具体地，三通阀的第一接口与第一分水器连接，三通阀的第二接口与纯化装置相连通，三通阀的第三接口与缓冲装置的进口端相连通。通过上述设置方式，在制氢系统中第一分离装置液位正常时，控制三通阀的第一接口和第二接口导通，以保证制氢系统的正常工作；在制氢系统中第一分离装置液位异常时，控制三通阀的第一接口和第三接口导通，且控制控制阀开启，以使缓冲罐对氢气收集存储，从而实现对第一分离装置液位的调整。

在上述任一技术方案中，缓冲装置还包括：单向阀，单向阀串联于缓冲罐的出口，缓冲罐位于控制阀和单向阀之间；其中，单向阀的导通方向为控制阀至缓冲罐方向。

在该技术方案中，缓冲装置还设置有单向阀。并将单向阀串联在缓冲罐的出口，且缓冲罐设置控制阀和单向阀之间，其中，单向阀的导通方向为控制阀至缓冲罐的方向。通过上述设置单向阀位置关系和导通方向的设置方式，一方面保证了收集氢气从控制阀至缓冲罐方向单向流动，另一方面防止了制氢系统中氢气回流至缓冲罐中。

在上述任一技术方案中，第一分离装置还包括：第一分离器，第一分离器的进口与第一接口相连接；第一洗涤装置，第一洗涤装置与第一分离器的出口相连接；冷却器，第一洗涤装置和冷却器串联连接地设置在第一分离器与第一分水器之间的第一输出管路上。

在该技术方案中，第一分离装置还设置有第一分离器、第一洗涤装置和冷却器。其中，第一分离器的进口与第一接口相连接，第一洗涤装置与第一分离器的出口相连接，第一洗涤装置和冷却器串联连接地设置在第一分离器与第一分水器之间的第一输出管路上。

本发明的技术方案中，先通过第一分离器对混合物进行分离处理，以分离将混合物中的氢气分离出来；上述分离后的氢气会带有大量的碱性液体，经过第一分离器的出口流入到第一洗涤装置后，将上述碱性液体去除，以获取到清洗后的氢气，以保证氢气的纯度；再通过冷却器对上述清洗后温度依然很高的氢气进行降温处理，以使经过第一处理装置处理后的氢气温度不高和碱性杂质少，从而保证了后续氢气制备过程中对氢气的处理的安全性。

在上述任一技术方案中，制氢系统还包括：第二分离装置，第二分离装置与电解装置的第二接口连接，用于分离混合物中的氧气。

在该技术方案中，制氢系统还设置有第二分离装置，其中，第二分离装置与电解装置的第二接口连接，以将混合物中的氧气分离。

通过上述方式，以第二分离装置分离氧气的速率为参照，对第一分离装置分离氢气的速率进行判定，以对第一分离装置的液位进行调节。

在上述任一技术方案中，第二分离装置包括：第二分离器，与电解装置的第二接口连接；第二洗涤装置，第二洗涤装置与第二分离器的出口相连接；第二分水器和第二背压阀，第二分水器和第二背压阀依次串联连接地设置在第二洗涤装置和第二分离装置的排气端之间。

在该技术方案中，第二分离装置依次串联连接地设置有第二分离器、第二洗涤装置、第二分水器和第二背压阀。进一步地，第二分离器与电解装置的第二接口连接设置，第二洗涤装置设置为与第二分离器的出口连接，第二分水器和第二背压阀依次串联连接地设置在第二洗涤装置和第二分离装置的排气端之间。

通过上述连接设置方式，产生的混合物通过第二分离器进行分离处理，以得到分离后的氧气；再通过第二洗涤装置对分离后的氧气进行清洗，已去除上述氧气中的液体；再通过第二分水器对清洗后的氧气进行去水处理，以保证氧气的干燥度，从而保证最后通过排气端排放氧气的排放速率。

在上述任一技术方案中，制氢系统还包括：第一液位传感器，第一液位传感器设置在第一分离装置上，用于检测第一分离装置的液位。

在该技术方案中，制氢系统还设置有第一液位传感器，且将第一液位传感器设置在第一分离装置上，以对第一分离装置的液位进行检测，实现了对第一分离装置的具体液位值的获取，从而保证了对第一分离装置的液位调节控制的准确性。

在上述任一技术方案中，制氢系统还包括：第二液位传感器，第二液位传感器设置在第二分离装置上，用于检测第二分离装置的液位。

在该技术方案中，制氢系统还设置有第二液位传感器，且将第二液位传感器设置在第二分离装置上，以对第二分离装置的液位进行检测，实现了对第二分离装置的具体液位值的获取，从而实现以第二分离装置的液位参照对第一分离装置的液位调节，从而保证了对整个制氢系统压力调节控制的准确性。

根据本发明的第二方面，提出了一种制氢系统的控制方法，用于如上述任一技术方案的制氢系统，制氢系统还包括：第二分离装置，控制方法包括：获取第一分离装置和第二分离装置的液位差值；根据液位差值，控制至少一个缓冲装置导通，以对第一分离装置的液位进行调节。

在该技术方案中，制氢系统上设置有电解装置、第一分离装置、第二分离装置和至少一个缓冲装置。通过电解装置产生包含了氢气的混合物。该混合物从电解装置的第一接口进入到第一分离装置。第一分离装置将上述流入的混合物中的氢气进行分离处理，以得到分离处理后的氢气，第二分离装置将上述流入的混合物中的氧气进行分离处理，以得到分离处理后的氧气。进一步地，通过控制并联设置在第一分离装置的第一输出管路上一个或多个缓冲装置对上述分离处理后的氢气进行收集处理，以将第一分离装置的液位调节，从而保证第一分离装置中的液位值相对于第二分离装置的液位值处于合理的取值范围内，即二者的液位差值处于合理的范围内。

通过上述方式，一方面，通过将第一分离装置中的液位与第二分离装置液位的液位差值控制在合理的范围内，以使制氢系统中的氢气不会过量，保证了氢气不会发生倒灌现象，从而减少了气液互串的风险；另一方面，本发明是采用收集氢气的方式进行调节的，则提高了制氢速度，保证了对氢气的使用率。

在上述技术方案中，至少一个缓冲装置的数量为多个，根据液位差值，控制至少一个缓冲装置导通的步骤，具体包括：计算液位差值的变化速率或变化值，根据变化速率或变化值，确定与变化速率或变化值对应的缓冲装置的开启数量；控制开启数量的缓冲装置导通。

在该技术方案中，通过检测在预设时间内，第一分离装置和第二分离装置的液位的液位差值，以确定液位差值的变化速率或变化值。再根据变化速率或变化值的大小，确定与变化速率或变化值对应的缓冲装置的开启数量，且相应地控制开启数量的缓冲装置导通。

通过上述控制方式，使对氢气收集缓冲装置的数量按需求变化，以保证了对氢气收集的合理性，从而更加精准地避免了倒灌现象的发生，提高了整个制氢系统的控制过程中的精准性和安全性。

可以理解的是，变化速率或变化值越大，对应开启的缓冲装置的数量越多，即，变化速率与变化值的大小与开启的缓冲装置的数量的对应关系是成正比关系。

具体地，变化速率大于等于第一预设速率阈值，且小于第二预设速率阈值时，开启一个缓冲装置，或变化速率小于第一预设速率阈值时，不开启缓冲装置；变化速率大于等于第二预设速率阈值，且小于第三预设速率阈值，开启两个缓冲装置；按照上述规律依次根据变化速率大小对应的预设速率阈值区间范围以确定开启缓冲装置的数量。其中，第一预设速率阈值小于第二预设速率阈值，且第二预设速率阈值小于第三预设速率阈值。

具体地，变化值大于等于第一预设变化值阈值，且小于第二预设变化值阈值时，开启一个缓冲装置，或变化值小于第一预设变化值阈值时，不开启缓冲装置；变化值大于等于第二预设变化值阈值时，且小于第三预设变化值阈值时，开启两个缓冲装置；按照上述规律依次根据变化值大小对应的预设变化值阈值区间范围以确定开启缓冲装置的数量。其中，第一预设变化值阈值小于第二预设变化值阈值，且第二预设变化值阈值小于第三预设变化值阈值。

在上述任一技术方案中，制氢系统还包括：三通阀，根据液位差值，控制至少一个缓冲装置导通的步骤，具体包括：当液位差值大于或等于液位差阈值时，控制三通阀开启，并控制至少一个缓冲装置导通。

在该技术方案中，制氢系统还设置有三通阀。在检测到第一分离装置和第二分离装置的液位的液位差值大于或等于液位差阈值时，控制三通阀开启，以使氢气进入缓冲装置，同时并控制至少一个缓冲装置导通，对氢气进行收集，以保证氢气不会发生倒灌现象，从而减少了气液互串的风险。

具体地，控制三通阀的第一接口和第二接口开启。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了本发明一个实施例的制氢系统的结构示意图；

图2示出了本发明一个实施例的制氢系统的控制方法的流程示意图；

图3示出了本发明一个实施例的制氢系统的控制方法的流程示意图；

图4示出了本发明一个实施例的制氢系统的控制方法的流程示意图。

其中，图1中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

12电解装置，14第一分离装置，16缓冲装置，160控制阀，162缓冲罐，142第一分水器，144纯化装置，146第一背压阀，18三通阀，20单向阀，148第一分离器，1410第一洗涤装置，1412冷却器，22第二分离装置，222第二分离器，224第二洗涤装置，226第二分水器，228第二背压阀，24第一液位传感器，26第二液位传感器，28过滤器，30存储装置，32电磁阀，34排气端。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图4，对本发明的一些实施例的制氢系统和制氢系统的控制方法进行详细说明。

实施例1：

如图1所示，根据本发明的第一方面实施例，提出了一种制氢系统，包括：电解装置12，用于产生混合物；第一分离装置14，第一分离装置14与电解装置12的第一接口连接，用于分离混合物中的氢气；至少一个缓冲装置16，至少一个缓冲装置16并联设置在第一分离装置14的第一输出管路上，用于调节第一分离装置14的液位。

在该实施例中，制氢系统上设置有电解装置12、第一分离装置14和至少一个缓冲装置16。通过电解装置12产生包含了氢气的混合物。该混合物从电解装置12的第一接口进入到第一分离装置14。第一分离装置14将上述流入的混合物中的氢气进行分离处理，以得到分离处理后的氢气。进一步地，通过控制并联设置在第一分离装置14的第一输出管路上一个或多个缓冲装置16对上述分离处理后氢气进行收集处理，以将第一分离装置14的液位降低调节，从而保证第一分离装置14中的液位值处于合理范围内。

具体地，本发明的实施例中，先通过将第一分离装置14与电解装置12的第一接口连接，实现了对电解装置12产生的混合物中氢气的分离；再将一个或多个缓冲装置16并联设置在第一分离装置14的第一输出管路上，实现了通过对氢气收集的方式对第一分离装置14的液位进行调节。

通过上述方式，一方面，使制氢系统中的氢气不会过量，保证了氢气不会发生倒灌现象，从而减少了气液互串的风险；另一方面，本发明是采用收集氢气的方式进行调节，则提高了制氢速度，保证了对氢气的使用率。

实施例2：

在上述实施例中，如图1所示，根据本发明的一个实施例，在上述实施例的基础上，进一步地，缓冲装置16包括：控制阀160；缓冲罐162，其中，控制阀160与缓冲罐162串联连接。在该实施例中，缓冲装置16中设置有控制阀160和缓冲罐162，并将控制阀160与缓冲罐162串联连接设置。通过上述设置方式，实现了通过控制阀160的开启或关闭的控制，以对缓冲罐162的功能启用与否进行控制。

可以理解的是，在制氢系统中需要对缓冲罐162对氢气进行收集时，即需要对第一分离装置14的液位进行调节时，控制控制阀160开启，以使缓冲罐162对氢气进行收集；在制氢系统中不需要对缓冲罐162对氢气进行收集时，即不需要对第一分离装置14的液位进行调节时，控制控制阀160关闭，缓冲罐162不工作。

需要说明的是，制氢系统在启动和功率变化过程中，由于氢气生成速度为氧气生成速度的2倍，从而导致第一分离装置14和第二分离装置22的液位会出现液位差。

实施例3：

在上述任一实施例中，如图1所示，根据本发明的一个实施例，在上述实施例的基础上，进一步地，第一分离装置14包括：第一分水器142；纯化装置144，第一分水器142和纯化装置144串联于第一输出管路上；其中，缓冲装置16与第一分水器142和纯化装置144之间的第一输出管路相并联。

在该实施例中，第一分离装置14设置有第一分水器142和纯化装置144，并将第一分水器142和纯化装置144串联设置在第一分离装置14的第一输出管路上。通过将第一分水器142对分离后氢气中的液体(如水蒸汽)进行去除。进一步地，通过纯化装置144将经过上述第一分水器142进行处理后的氢气进行纯化处理，从而保证了制氢系统制备出的氢气的纯净度。

同时，将缓冲装置16与第一分水器142和纯化装置144之间的第一输出管路并联设置，以使缓冲装置16所处的管路与第一分水器142和纯化装置144之间形成的管路之间的管路控制互不干扰地，保证了各个管路工作的独立性。

实施例4：

如图1所示，根据本发明的一个实施例，在上述实施例的基础上，进一步地，缓冲装置16的数量为多个，多个缓冲装置16相互并联连接。

在该实施例中，制氢系统中设置的多个缓冲装置16。通过将多个缓冲装置16相互并联连接设置，以使多个缓冲装置16之间能互不干扰地单独控制，保证了对缓冲装置16控制独立性，从而保证了整个制氢系统控制过程的合理性。

实施例5：

如图1所示，根据本发明的一个实施例，在上述实施例的基础上，进一步地，第一分离装置14还包括：第一背压阀146，第一背压阀146串联设置在第一分水器142和纯化装置144之间的第一输出管路上；其中，缓冲装置16与第一分水器142和第一背压阀146之间的第一输出管路相并联。

在该实施例中，第一分离装置14中还设置有第一背压阀146。通过将第一背压阀146串联设置在第一分水器142和纯化装置144之间的第一输出管路上，以通过第一背压阀146对经过第一分水器142处理后的氢气，进行纯化处理的时机进行控制。

进一步地，将缓冲装置16并联设置在第一分水器142和第一背压阀146之间的第一输出管路上，以实现通过第一背压阀146对缓冲装置16中收集的氢气进行纯化处理时机进行控制。

可以理解的是，基于检测到制氢系统中的压力值大于等于第一预设压力值，控制第一背压阀146和纯化装置144开启，以对氢气进行纯化处理；基于检测到制氢系统中的压力值小于第一预设压力值，控制第一背压阀146和纯化装置144关闭。

实施例6：

如图1所示，根据本发明的一个实施例，在上述实施例的基础上，进一步地，制氢系统还包括：三通阀18，三通阀18串联设置在第一输出管路上，三通阀18与缓冲装置16的进口端相连通。

在该实施例中，制氢系统还设置有三通阀18。将三通阀18串联设置在第一输出管路上三通阀18与缓冲装置16的进口端相连通。

通过上述设置方式，在制氢系统中第一分离装置14液位异常时，控制三通阀18与缓冲装置16的进口端相连通，且控制控制阀160开启，以使缓冲罐162对氢气收集存储，从而实现对第一分离装置14液位的调整。

具体地，三通阀18的第一接口与第一分水器连接，三通阀18的第二接口与纯化装置相连通，三通阀18的第三接口与缓冲装置16的进口端相连通。

通过上述设置方式，在制氢系统中第一分离装置14液位正常时，控制三通阀18的第一接口和第二接口导通，以保证制氢系统的正常工作；在制氢系统中第一分离装置14液位异常时，控制三通阀18的第一接口和第三接口导通，且控制控制阀160开启，以使缓冲罐162对氢气收集存储，从而实现对第一分离装置14液位的调整。

在上述任一实施例中，缓冲装置16还包括：单向阀20，单向阀20串联于缓冲罐162的出口，缓冲罐162位于控制阀160和单向阀20之间；其中，单向阀20的导通方向为控制阀160至缓冲罐162方向。

在该实施例中，缓冲装置16还设置有单向阀20。并将单向阀20串联在缓冲罐162的出口，且缓冲罐162设置控制阀160和单向阀20之间，其中，单向阀20的导通方向为控制阀160至缓冲罐162方向。通过上述设置单向阀20位置关系和导通方向的设置方式，一方面保证了收集氢气从控制阀160至缓冲罐162方向单向流动，另一方面防止了制氢系统中氢气回流至缓冲罐162中。

实施例7：

如图1所示，根据本发明的一个实施例，在上述实施例的基础上，进一步地，第一分离装置14还包括：第一分离器148，第一分离器148的进口与第一接口相连接；第一洗涤装置1410，第一洗涤装置1410与第一分离器148的出口相连接；冷却器1412，第一洗涤装置1410和冷却器1412串联连接地设置在第一分离器148与第一分水器142之间的第一输出管路上。

在该实施例中，第一分离装置14还设置有第一分离器148、第一洗涤装置1410和冷却器1412。其中，第一分离器148的进口与第一接口相连接，第一洗涤装置1410与第一分离器148的出口相连接，第一洗涤装置1410和冷却器1412串联连接地设置在第一分离器148与第一分水器142之间的第一输出管路上。

本发明的实施例中，先通过第一分离器148对混合物进行分离处理，以分离将混合物中的氢气分离出来；上述分离后的氢气会带有大量的液体，经过第一分离器148的出口流入到第一洗涤装置1410后，将上述液体去除，以获取到清洗后的氢气，以保证氢气的纯度；再通过冷却器1412对上述清洗后温度依然很高的氢气进行降温处理，以使经过第一处理装置处理后的氢气温度不高和杂质少，从而保证了后续氢气制备过程中对氢气的处理的安全性。

实施例8：

如图1所示，根据本发明的一个实施例，在上述实施例的基础上，进一步地，制氢系统还包括：第二分离装置22，第二分离装置22与电解装置12的第二接口连接，用于分离混合物中的氧气。

在该实施例中，制氢系统还设置有第二分离装置22，其中，第二分离装置22与电解装置12的第二接口连接，以将混合物中的氧气分离。

通过上述方式，以第二分离装置22分离氧气的速率为参照，对第一分离装置14分离氢气的速率进行判定，以对第一分离装置14的液位进行调节。

实施例9：

如图1所示，根据本发明的一个实施例，在上述实施例的基础上，进一步地，第二分离装置22包括：第二分离器222，与电解装置12的第二接口连接；第二洗涤装置224，第二洗涤装置224与第二分离器222的出口相连接；第二分水器226和第二背压阀228，第二分水器226和第二背压阀228依次串联连接地设置在第二洗涤装置224和第二分离装置22的排气端34之间。

在该实施例中，第二分离装置22依次串联连接地设置有第二分离器222、第二洗涤装置224、第二分水器226和第二背压阀228。进一步地，第二分离器222与电解装置12的第二接口连接设置，第二洗涤装置224设置为与第二分离器222的出口连接，第二分水器226和第二背压阀228依次串联连接地设置在第二洗涤装置224和第二分离装置22的排气端34之间。

通过上述连接设置方式，产生的混合物通过第二分离器222进行分离处理，以得到分离后的氧气；再通过第二洗涤装置224对分离后的氧气进行清洗，已去除上述氧气中的液体；再通过第二分水器226对清洗后的氧气进行去水处理，以保证氧气的干燥度，从而保证最后通过排气端34排放氧气的排放速率。

需要说明的是，如图1所示，为了保证整个制氢系统的循环利用，在分别将第一分离器148和第二分离器222与过滤器28相连接，同时将过滤器28通过电磁阀32电解装置12相连通，以使第一分离器148和第二分离器222中的液体被电解装置12循环利用。

本领域技术人员可以理解的是，本申请的任一实施例中，电解装置12与存储装置30相连接，以为电解装置12进行电解反应提供电解反应液。

实施例10：

如图1所示，根据本发明的一个实施例，在上述实施例的基础上，进一步地，制氢系统还包括：第一液位传感器24，第一液位传感器24设置在第一分离装置14上，用于检测第一分离装置14的液位。

在该实施例中，制氢系统还设置有第一液位传感器24，且将第一液位传感器24设置在第一分离装置14上，以第一分离装置14的液位进行检测，实现了对第一分离装置14的具体液位值的获取，从而保证了对第一分离装置14的液位调节控制的准确性。

实施例11：

如图1所示，根据本发明的一个实施例，在上述实施例的基础上，进一步地，制氢系统还包括：第二液位传感器26，第二液位传感器26设置在第二分离装置22上，用于检测第二分离装置22的液位。

在该实施例中，制氢系统还设置有第二液位传感器26，且将第二液位传感器26设置在第二分离装置22上，以第二分离装置22的液位进行检测，实现了对第二分离装置22的具体液位值的获取，从而实现以第二分离装置22的液位参照对第一分离装置14的液位调节，从而保证了对整个制氢系统压力调节控制的准确性。

实施例12：

根据本发明的第二方面实施例，如图2所示，提出了一种制氢系统的控制方法，用于如上述任一实施例的制氢系统，制氢系统还包括：第二分离装置，控制方法包括：

步骤202，获取第一分离装置和第二分离装置的液位差值；

步骤204，根据液位差值，控制至少一个缓冲装置导通，以对第一分离装置的液位进行调节。

在该实施例中，制氢系统上设置有电解装置、第一分离装置、第二分离装置和至少一个缓冲装置。通过电解装置产生包含了氢气的混合物。该混合物从电解装置的第一接口进入到第一分离装置。第一分离装置将上述流入的混合物中的氢气进行分离处理，已得到分离处理后的氢气，第二分离装置将上述流入的混合物中的氢气进行分离处理，已得到分离处理后的氧气。进一步地，通过控制并联设置在第一分离装置的第一输出管路上一个或多个缓冲装置对上述分离处理后氢气进行收集处理，以将第一分离装置的液位调节，从而保证第一分离装置中的液位值相对于第二分离装置的液位值处于合理的取值范围内，即二者的液位差值处于合理的范围内。

通过上述方式，一方面，通过将第一分离装置中的液位与第二分离装置液位的液位差值控制在合理的范围内，以使制氢系统中的氢气不会过量，保证了氢气不会发生倒灌现象，从而减少了气液互串的风险；另一方面，本发明是采用收集氢气的方式进行调节，则提高了制氢速度，保证了对氢气的使用率。

在一些实施例中，通常将第一分离装置的液位与第二分离装置的液位的液位差值限定在0.5厘米和2厘米之间。

在上述实施例中，至少一个缓冲装置的数量为多个，根据液位差值，控制至少一个缓冲装置导通的步骤，具体包括：计算液位差值的变化速率或变化值，根据变化速率或变化值，确定与变化速率或变化值对应的缓冲装置的开启数量；控制开启数量的缓冲装置导通。

在该实施例中，通过检测在预设时间内，第一分离装置和第二分离装置的液位的液位差值，以确定液位差值的变化速率或变化值。再根据变化速率或变化值的大小，确定与变化速率或变化值对应的缓冲装置的开启数量，且相应地控制开启数量的缓冲装置导通。

具体地，液位差值为变化值，液位差值除以预设时间为变化速率。通过上述控制方式，使对氢气收集缓冲装置的数量按需求变化，以保证了对氢气收集的合理性，从而更加精准地避免了倒灌现象的发生，提高了整个制氢系统的控制过程中的精准性和安全性。

可以理解的是，变化速率越大，对应开启的缓冲装置的数量越多，即，变化速率的大小与开启的缓冲装置的数量的对应关系是成正比关系。具体地，变化速率大于等于第一预设速率阈值，且小于第二预设速率阈值时，开启一个缓冲装置，或变化速率小于第一预设速率阈值时，不开启缓冲装置；变化速率大于等于第二预设速率阈值，且小于第三预设速率阈值，开启两个缓冲装置；按照上述规律依次根据变化速率大小对应的预设速率阈值区间范围以确定开启缓冲装置的数量。

其中，第一预设速率预设阈值小于第二预设速率阈值，且第二预设速率阈值小于第三预设速率阈值。

具体地，变化值大于等于第一预设变化值阈值，且小于第二预设变化值阈值时，开启一个缓冲装置，或变化值小于第一预设变化值阈值时，不开启缓冲装置；变化值大于等于第二预设变化值阈值时，且小于第三预设变化值阈值时，开启两个缓冲装置；按照上述规律依次根据变化值大小对应的预设变化值阈值区间范围以确定开启缓冲装置的数量。其中，第一预设变化值阈值小于第二预设变化值阈值，且第二预设变化值阈值小于第三预设变化值阈值。

在上述任一实施例中，制氢系统还包括：三通阀，根据液位差值，控制至少一个缓冲装置导通的步骤，具体包括：当液位差值大于或等于液位差阈值时，控制三通阀开启，并控制至少一个缓冲装置导通。

在该实施例中，制氢系统还设置有三通阀。在检测到第一分离装置和第二分离装置的液位的液位差值大于或等于液位差阈值时，控制三通阀开启，以使氢气进入缓冲装置，同时并控制至少一个缓冲装置导通，对氢气进行收集，以保证氢气不会发生倒灌现象，从而减少了气液互串的风险。

具体地，控制三通阀的第一接口和第二接口开启，以使氢气进入缓冲装置。

实施例13：

根据本发明的一个实施例，如图1所示，在第一分离装置的后端与第一背压阀的前端之间并联1个或多个缓冲装置，每个缓冲装置可对应一定高度的液位差。因此，针对上述装置，以设置三个缓冲装置为例，本实施例提出了一种制氢系统的控制方法。该方法基于第一分离装置和第二分离装置的液位差值大小，自动控制开启1个或多个缓冲装置，以降低第一/第二分离装置的液位差值，从而保证系统的安全性。如图3所示，该制氢系统的控制方法包括：

步骤302，获取预设时间内，第一分离装置和第二分离装置的液位差值；

步骤304，判断液位差值是否小于第一液位差阈值，如果是，则进入步骤306，如果否，则进入步骤308；

步骤306，保持制氢系统现有的运行状态；

步骤308，判断液位差值是否小于第二液位差阈值，如果是，则进入步骤310，如果否，则进入步骤312；

步骤310，只需控制一个缓冲装置开启；

步骤312，判断液位差值是否小于第三液位差阈值，如果是，则进入步骤314，如果否，则进入步骤316；

步骤314，控制两个缓冲装置开启；

步骤316，控制三个缓冲装置开启；

步骤318，判断第一背压阀是否大于等于第一压力阈值，如果是则进入步骤320，如果否则进入步骤322；

步骤320，控制背压阀和纯化装置开启；

步骤322，控制背压阀和纯化装置关闭。

在该技术方案中，通过观察预设时间内液位传感器监测第一分离装置和第二分离装置中液位差值，确定液位差值位于第一液位差阈值至第三液位差阈值的具体区间范围，从而确定出开启缓冲装置的数量。具体地，通过开启1个或2个或3个或多个缓冲装置快速调节第一分离装置的液位，以使第一分离装置和第二分离装置的液位差值处于合理的范围内，避免液位差过大造成气液互串而造成危险。其中，缓冲装置的体积对应于第一分离装置和一定第二分离装置的液位差高度。

其中，第一液位差阈值、第二液位差阈值和第三液位差阈值根据与之对应的缓冲装置的体积确定。通常第一液位差阈值设置在0.5厘米至2厘米之间。第一液位差阈值小于或等于第二液位差阈值，第二液位差阈值小于第三液位差阈值。

具体地，通过预设时间内形成的液位差，计算变化速率，即液位差值除以预设时间等于变化速率。第一液位差阈值除以预设时间等于第一速率阈值，第二液位差阈值除以预设时间等于第二速率阈值，第三液位差阈值除以预设时间等于第三速率阈值。

进一步地，当检测到制氢系统的压力大于等于预设的第一压力阈值时控制背压阀开启的同时，也控制纯化装置开启。对系统产生的氢气进行纯化处理，以控制制备的氢气的纯度。

需要说明的是，上述纯化处理的氢气可以是缓冲装置收集的氢气也可以是经过分水处理后的氢气。

实施例14：

根据本发明的一个实施例，如图1所示，在第一分离装置的后端与第一背压阀的前端之间并联1个或多个缓冲装置，每个缓冲装置可对应一定高度的液位差。因此，针对上述装置，以设置三个缓冲装置为例，本实施例提出了一种如图4所示的一种制氢系统的控制方法的工作流程。其中，第一液位差阈值为0.5cm，第二液位差阈值为0.5cm，第三液位差阈值为1cm。

步骤402，获取预设时间内，第一分离装置和第二分离装置的液位差值；

步骤404，判断液位差值是否小于第一液位差阈值，如果是，则进入步骤406，如果否，则进入步骤408；

步骤406，保持制氢系统现有的运行状态；

步骤408，判断液位差值是否小于第二液位差阈值，如果是，则进入步骤410，如果否，则进入步骤412；

步骤410，只需控制一个缓冲装置开启；

步骤412，判断液位差值是否小于第三液位差阈值，如果是，则进入步骤414，如果否，则进入步骤416；

步骤414，控制两个缓冲装置开启；

步骤416，控制三个缓冲装置开启。

制氢系统工作时，电解装置产生混合物。第一分离装置将流入的混合物中的氢气进行分离，以得到分离处理后的氢气，第二分离装置将流入的混合物进行分离处理，以得到分离处理后的氧气。

具体地，制氧系统在启动和功率变化过程中，由于氢气生成速度为氧气生成速度的2倍，从而导致第一分离装置和第二分离装置之间会出现液位差值。通过观察预设时间内液位传感器监测第一分离装置和第二分离装置中液位差，判断液位差值是超过第一液位差阈值，具体地，第一液位差阈值为0.5cm，即当液位差值小于或等于0.5cm时，此时的液位差值不会影响制氢系统的安全性，保持制氢系统处于正常的工作状态。当液位差值大于0.5cm时，此时的液位差高度会影响制氢系统的安全性，故开启一个缓冲装置，以降低第一分离装置和第二分离装置的液位差，保持制氢系统的正常工作状态。

当制氢系统的功率变化速度过快时，会使得第一分离装置和第二分离装置的液位差变化速率很快，在一个缓冲装置已经开启的状态下，继续通过液位传感器监测第一分离装置和第二分离装置中液位差值，当观察到预设时间内第一分离装置和第二分离装置的液位差值仍在加大，并超过第二液位差阈值，其中，第二液位差阈值为0.5cm时。在保持一个缓冲装置开启的情况下，开启第二个缓冲装置，使得两个缓冲装置同时作用，以降低第一分离装置和第二分离装置的液位差值，保持制氢系统的正常工作状态。

当制氢系统的功率变化速度极快时，会使得第一分离装置和第二分离装置的液位差变化速率极快，在两个缓冲装置已经开启的状态下，继续通过液位传感器监测第一分离装置和第二分离装置中液位差值。当观察到预设时间内第一分离装置和第二分离装置的液位差值仍在加大，并超过第三液位差阈值，其中，第三液位差阈值为1cm时，在保持两个缓冲装置开启的情况下，开启第三个缓冲装置，使得三个缓冲装置同时作用，以降低第一分离装置和第二分离装置的液位差，保持制氢系统的正常工作状态。

本实施例所提出的提高碱性电解制氢系统调节速率的控制方法，通过设置三个液位差检测阈值和三个缓冲装置，从而可以根据液位差值的实际高度开启不同数量的缓冲装置，既实现对于第一分离装置和第二分离装置中液位差的调控，又避免多余资源的使用，提升了系统的实际应用性。即进而有效的提高系统调节速率，提升系统安全性，提升制氢效率。

在本说明书的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，除非另有明确的规定和限定；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种制氢系统，其特征在于，包括：

电解装置，用于产生混合物；

第一分离装置，所述第一分离装置与所述电解装置的第一接口连接，用于分离所述混合物中的氢气；

至少一个缓冲装置，所述至少一个缓冲装置并联设置在所述第一分离装置的第一输出管路上，用于调节所述第一分离装置的液位。

2.根据权利要求1所述的制氢系统，其特征在于，所述缓冲装置包括：

控制阀；

缓冲罐，所述控制阀与所述缓冲罐串联连接。

3.根据权利要求1所述的制氢系统，其特征在于，所述第一分离装置包括：

第一分水器；

纯化装置，第一分水器和所述纯化装置串联于所述第一输出管路上；

其中，所述缓冲装置与所述第一分水器和所述纯化装置之间的所述第一输出管路相并联。

4.根据权利要求3所述的制氢系统，其特征在于，

所述缓冲装置的数量为多个，多个所述缓冲装置相互并联连接。

5.根据权利要求3所述的制氢系统，其特征在于，所述第一分离装置还包括：

第一背压阀，所述第一背压阀串联设置在所述第一分水器和所述纯化装置之间的所述第一输出管路上；

其中，所述缓冲装置与所述第一分水器和所述第一背压阀之间的所述第一输出管路相并联。

6.根据权利要求1所述的制氢系统，其特征在于，所述制氢系统还包括：

三通阀，所述三通阀串联设置在所述第一输出管路上，所述三通阀与所述缓冲装置的进口端相连通。

7.根据权利要求2所述的制氢系统，其特征在于，所述缓冲装置还包括：

单向阀，所述单向阀串联于所述缓冲罐的出口，所述缓冲罐位于所述控制阀和所述单向阀之间；其中，所述单向阀的导通方向为所述控制阀至所述缓冲罐方向。

8.根据权利要求3所述的制氢系统，其特征在于，所述第一分离装置还包括：

第一分离器，所述第一分离器的进口与第一接口相连接；

第一洗涤装置，所述第一洗涤装置与所述第一分离器的出口相连接；

冷却器，所述第一洗涤装置和所述冷却器串联连接地设置在所述第一分离器与所述第一分水器之间的所述第一输出管路上。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的制氢系统，其特征在于，所述制氢系统还包括：

第二分离装置，所述第二分离装置与所述电解装置的第二接口连接，用于分离所述混合物中的氧气。

10.根据权利要求9所述的制氢系统，其特征在于，所述第二分离装置包括：

第二分离器，与所述电解装置的第二接口连接；

第二洗涤装置，所述第二洗涤装置与所述第二分离器的出口相连接；

第二分水器和第二背压阀，所述第二分水器和所述第二背压阀依次串联连接地设置在所述第二洗涤装置和所述第二分离装置的排气端之间。

11.根据权利要求1至8中任一项所述的制氢系统，其特征在于，所述制氢系统还包括：

第一液位传感器，所述第一液位传感器设置在所述第一分离装置上，用于检测所述第一分离装置的液位。

12.根据权利要求9所述的制氢系统，其特征在于，所述制氢系统还包括：

第二液位传感器，所述第二液位传感器设置在所述第二分离装置上，用于检测所述第二分离装置的液位。

13.一种制氢系统的控制方法，其特征在于，用于如权利要求1至12中任一项所述的制氢系统，所述制氢系统还包括：第二分离装置，所述控制方法包括：

获取所述第一分离装置和所述第二分离装置的液位差值；

根据所述液位差值，控制所述至少一个缓冲装置导通，以对所述第一分离装置的液位进行调节。

14.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，所述至少一个缓冲装置的数量为多个，所述根据所述液位差值，控制所述至少一个缓冲装置导通的步骤，具体包括：

计算所述液位差值的变化速率或变化值，根据所述变化速率或变化值，确定与所述变化速率或变化值对应的所述缓冲装置的开启数量；

控制所述开启数量的所述缓冲装置导通。

15.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，所述制氢系统还包括：三通阀，所述根据所述液位差值，控制所述至少一个缓冲装置导通的步骤，具体包括：

当所述液位差值大于或等于液位差阈值时，控制所述三通阀开启，并控制所述至少一个所述缓冲装置导通。

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