CN114628747B - 基于在线海水制氢的海洋船舶用燃料电池系统及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于燃料电池及海洋船舶动力技术领域。为解决海洋船舶用燃料电池存在的氢燃料成本高，加注方式安全性低的问题，提供基于在线海水制氢的海洋船舶用燃料电池系统及其应用，包括：燃料电池模块、海水发电模块、电解海水制氢模块、气液分离器、气体干燥纯化系统、储氢罐、储氧罐、气体流量电磁阀、发电侧缓冲箱和缓冲箱气液分离器；海水发电模块由发电侧进水泵、发电侧液面控制器、发电侧析氢阴极、镁合金阳极、隔膜、发电侧储液箱及发电侧排水泵组成；海水发电模块与电解海水制氢模块的析氢阴极共同制得氢气，为燃料电池工作提供氢燃料。本发明能够从天然海水中在线获取氢气，有效解决船舶用氢燃料的储存、运输、加注和安全问题。

Description

基于在线海水制氢的海洋船舶用燃料电池系统及其应用
技术领域
本发明属于燃料电池及海洋船舶动力技术领域，具体涉及一种基于在线海水制氢的海洋船舶用燃料电池系统。
背景技术
电源是海洋船舶的核心动力，是进行深海科学考察、探测作业、深海资源开发的重要保障。燃料电池作为一种具有高功率密度、可低温运行、无噪声和无污染的绿色能源装置，是海洋船舶的理想电源。传统燃料电池以氢为燃料，其氢源主要依靠携带的高压气态储氢或低温液态储氢设备提供。然而，由于海洋船舶特殊的工作环境，工作普遍要求续航力长、氢气耗量大等特点；而当前船舶用氢气存储、运输与加注技术尚不成熟，不仅导致船舶用氢燃料的成本高昂，同时带来严峻的安全隐患问题。另外，针对船舶用氢燃料加注技术，现有技术普遍采用的槽车式移动加注方式，作业随意性较大，不利于安全监管，目前我国已经明令禁止该加注方式。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的海洋船舶用燃料电池存在的氢燃料成本高，存储、运输与加注方式安全性低的上述问题，提供一种基于在线海水制氢的海洋船舶用燃料电池系统及其应用，通过从天然海水中在线获取氢气，以解决船舶用燃料电池系统面临的氢气存储、运输与加注困难的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明一方面提供一种基于在线海水制氢的海洋船舶用燃料电池系统，该系统包括：燃料电池模块、海水发电模块、电解海水制氢模块、发电侧气液分离器、电解系统氢气侧气液分离器、电解系统氧气侧气液分离器、第一氢气干燥纯化系统、第二氢气干燥纯化系统、储氢罐、储氧罐、氢气流量电磁阀、氧气气流量电磁阀、发电侧缓冲箱和缓冲箱气液分离器。其中，氢气由所述海水发电模块以及电解海水制氢模块的析氢阴极共同制得，氧气由电解海水制氢模块的阳极制得，具体电极反应方程式如下：
海水发电模块：
阳极反应：Mg → Mg2+ + 2e-
阴极反应：2H2O + 2e- → H2 + 2OH-
总反应：Mg + 2H2O → H2 + Mg(OH)2
电解海水制氢模块：
阳极反应：4OH- + 2e- → 2H2O + O2 + 4e-
阴极反应：2H2O + 2e- → H2 + 2OH-
总反应：2H2O → 2H2 + O2
所述海水发电模块由发电侧进水泵、发电侧液面控制器、发电侧析氢阴极、镁合金阳极、隔膜、发电侧储液箱及发电侧排水泵组成；所述隔膜将发电侧储液箱分成两个室，发电侧析氢阴极和镁合金阳极分别设置于阴极室和阳极室，所述发电侧储液箱中的电解液为海水，所述发电侧液面控制器置于发电侧储液箱内，与发电侧进水泵连接，通过控制发电侧进水泵启动和停止来实现发电侧储液箱内海水水位自动检测与控制；所述海水在发电侧储液箱内处于循环状态，通过发电侧进水泵进入水箱，并由水箱底部的发电侧排水泵排出；所述发电侧排水泵连接发电侧缓冲箱，所述发电侧缓冲箱进水口设置阻流挡板，上方设置缓冲箱气液分离器，下方设置排水口；所述发电侧进水泵进水量大于发电侧排水泵排水量；所述发电侧储液箱的阳极室上方设置电侧气液分离器，所述发电侧气液分离器依次连接第一氢气干燥纯化系统和储氢罐；
所述电解海水制氢模块包括电解侧进水泵、电解侧液面控制器、质子交换膜、电解侧析氢阴极、电解侧阳极及电解侧储液箱；所述质子交换膜将电解侧储液箱分成两个室，电解侧析氢阴极和电解侧阳极分别设置于阴极室和阳极室；所述电解侧析氢阴极与镁合金阳极连接，所述电解侧阳极与发电侧析氢阴极连接；所述电解侧液面控制器置于电解侧储液箱内，与电解侧进水泵相连，通过控制电解侧进水泵启动和停止来实现电解侧储液箱内海水水位自动检测与控制；所述氢气侧气液分离器与电解侧储液箱连通并置于其阴极室的上部，所述电解系统氧气侧气液分离器与电解侧储液箱连通并置于其阳极室的上部；所述氢气侧气液分离器依次连接第二氢气干燥纯化系统和储氢罐，所述电解系统氧气侧气液分离器依次连接氧气干燥纯化系统和储氧罐；
所述储氢罐经由氢气流量电磁阀与燃料电池模块连接，为燃料电池工作提供氢燃料；所述储氧罐管经由氧气气流量电磁阀与燃料电池模块连接，为燃料电池工作提供氧化剂。
所述海水发电模块中的发电侧析氢阴极、镁合金阳极和隔膜通过串联、并联或串并混联后构成电堆，为所述电解海水制氢模块提供电能。
进一步地：所述海水发电模块以天然海水为流动电解质，海水在发电侧储液箱中液面低于发电侧气液分离器的入口。
进一步地：所述镁合金阳极为商用AZ31、AZ61和AZ91合金中的一种或两种。
进一步地：所述发电侧析氢阴极由直接生长于泡沫镍基底的析氢催化剂组成，所述析氢催化剂为金属硫化物、金属氧化物、金属磷化物中的一种或两种。
进一步地：所述隔膜为聚乙烯或聚丙烯材料。
进一步地：所述电解侧析氢阴极由直接生长于泡沫镍基底的析氢催化剂组成，所述析氢催化剂为金属硫化物、金属氧化物、金属磷化物中的一种或两种。
进一步地：所述电解侧阳极为商用氧化铱或铱碳催化剂。
进一步地：所述发电侧储液箱和电解侧储液箱中的海水均未充满箱体，发电侧析氢阴极、镁合金阳极、电解侧析氢阴极和电解侧阳极的下端部分位于液面以下。
本发明另一方面还提供一种利用权利要求1所述的基于在线海水制氢的海洋船舶用燃料电池为海洋船舶供能的方法，包括如下步骤：
步骤一，将所述的基于在线海水制氢的海洋船舶用燃料电池以浸入式置于海洋船舶的船底或船舱外，启动发电侧进水泵，此时海水进入发电侧储液箱内，部分海水同时由发电侧排水泵排出，形成流动海水电解液；启动电解侧进水泵，海水进入电解侧储液箱内，当电解侧储液箱内海水水位高于警戒水位或低于最低水位时，电解侧液面控制器启动，使电解侧进水泵停止或开启，电解侧储液箱内海水保持一定水位；
步骤二，当发电侧储液箱内海水电解质水位浸没海水发电模块中的发电侧析氢阴极和镁合金阳极时，发电侧析氢阴极与海水发生还原反应产生氢气，镁合金阳极发生氧化反应生成氢氧化镁，此时发电侧析氢阴极和镁合金阳极之间产生一定电压，为电解海水制氢模块提供电能，电解海水制氢模块开始工作；电解海水制氢模块中电解侧析氢阴极产生氢气，电解侧阳极产生氧气；
步骤三，随着海水发电模块和电解海水制氢模块持续工作，发电侧析氢阴极和电解侧析氢阴极持续产生氢气；当氢气压力达到一定程度，发电侧析氢阴极获得的氢气经过发电侧气液分离器初步除去小液滴后进入第一氢气干燥纯化系统，再经干燥提纯后进入储氢罐；发电侧储液箱内没有及时排出的氢气随海水经过发电侧排水泵排到缓冲箱，海水进入缓冲箱内时与阻流挡板产生撞击，减缓海水流速并促进海水与氢气分离；缓冲箱内氢气富集后经过缓冲箱气液分离器初步除去小液滴后进入第一氢气干燥纯化系统，最后经干燥提纯后进入储氢罐；电解侧析氢阴极所得氢气经过氢气侧气液分离器初步除去小液滴后再进入第二氢气干燥纯化系统，最后经干燥提纯后进入储氢罐；所述电解侧阳极制得的氧气经过电解系统氧气侧气液分离器进入氧气干燥纯化系统，经干燥提纯后进入储氧罐；
步骤四，储氢罐管内氢气经由氢气流量电磁阀控制好流量与压力后进入燃料电池模块，为燃料电池提供氢燃料；储氧罐管内氧气经由氧气气流量电磁阀控制好流量与压力后进入燃料电池模块，为燃料电池提供氧化剂；燃料电池模块开始工作为船舶提供电能和动力。
本发明的有益效果：
1、本发明不依赖外部电网系统便可从天然海水中在线获取氢气，进而作为海洋船舶用燃料电池的在线氢源，有效解决了氢燃料的储存、运输、加注和安全隐患等关键问题；
2、本发明能够通过电解海水制氢模块的析氢阴极及海水发电模块的析氢阴极共同制得氢气，具有总体产氢效率高，运行稳定可靠，经济实用等优势，是海洋船舶用燃料电池的理想在线氢源；
3、本发明可作为外浸式燃料电池系统安装于海洋船舶的船底或船舱外，大大节省了船舱内部空间，提高了船舱的利用率。
附图说明
图1为本发明一种基于在线海水制氢的海洋船舶用燃料电池系统的结构原理示意图，其中附图标记如下：1-发电侧进水泵、2-发电侧液面控制器、3-发电侧析氢阴极、4-镁合金阳极、5-隔膜、6-发电侧储液箱、7-发电侧排水泵、8-发电侧气液分离器、9-电解侧进水泵、10-电解侧液面控制器、11-质子交换膜、12-电解侧析氢阴极、13-电解侧阳极、14-电解侧储液箱、15-电解系统氢气侧气液分离器、16-电解系统氧气侧气液分离器、17-第一氢气干燥纯化系统、18-第二氢气干燥纯化系统、19-氧气干燥纯化系统、20-储氢罐、21-储氧罐、22-燃料电池模块、23-氢气流量电磁阀、24-氧气流量电磁阀、25-发电侧缓冲箱、26-缓冲箱气液分离器、27-阻流挡板、28-排水阀。
具体实施方式
下面根据附图和实施例对本发明技术方案做进一步说明。需要强调的是，本实施例仅限于解释本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。
实施例
一种基于在线海水制氢的海洋船舶用燃料电池系统，如图1所示，包括燃料电池模块22、海水发电模块、电解海水制氢模块、气液分离器、气体干燥纯化系统、储氢罐20和储氧罐21。海水发电模块由发电侧进水泵1、发电侧液面控制器2、发电侧析氢阴极3、镁合金阳极4、隔膜5、发电侧储液箱6及发电侧排水泵7组成，隔膜5将发电侧储液箱6分成两个室，发电侧析氢阴极3和镁合金阳极4分别设置于阴极室和阳极室。电解海水制氢模块由电解侧进水泵9、电解侧液面控制器10、质子交换膜11、电解侧析氢阴极12、电解侧阳极13及电解侧储液箱14组成，质子交换膜11将电解侧储液箱14分成两个室，电解侧析氢阴极12和电解侧阳极13分别设置于阴极室和阳极室。
所述海水发电模块以天然海水为流动电解质，海水在发电侧储液箱6内处于循环状态，通过发电侧进水泵1进入水箱，并由水箱底部的发电侧排水泵7排出。海水发电模块中的发电侧析氢阴极3、镁合金阳极4和隔膜5通过串联、并联或串并混联后构成电堆，为所述电解海水制氢模块提供电能，同时海水发电模块还提供一部分氢气供燃料电池模块22使用，海水发电模块中发电侧析氢阴极3获得的氢气经过发电侧气液分离器8进入第一氢气干燥纯化系统17，经干燥提纯后进入储氢罐20。
所述电解海水制氢模块电解海水获得氢气和氧气。电解海水制氢模块也以天然海水为电解质，通过电解侧进水泵将海水泵入电解侧储液箱14的阴极室。电解侧析氢阴极12所得氢气经过电解系统氢气侧气液分离器15后再进入第二氢气干燥纯化系统18，最后经干燥提纯后进入储氢罐20。电解侧阳极13制得的氧气经过电解系统氧气侧气液分离器16进入氧气干燥纯化系统19，经干燥提纯后进入储氧罐21。
发电侧析氢阴极3及电解侧析氢阴极12产生的氢气分别进入储氢罐20，共同为燃料电池模块22提供氢气。储氢罐20与气体干燥纯化系统相连，气体干燥纯化系统包括第一氢气干燥纯化系统17和第二氢气干燥纯化系统18，第一氢气干燥纯化系统17与发电侧气液分离器8相连，第二氢气干燥纯化系统18与电解系统氢气侧气液分离器15相连。
发电侧排水泵7的排出口连接发电侧缓冲箱25，所述发电侧缓冲箱25进水口设置阻流挡板27，上方设置缓冲箱气液分离器26，下方设置排水口28，所述缓冲箱气液分离器26依次连接第一氢气干燥纯化系统17和储氢罐20。
气液分离器包括发电侧气液分离器8、电解系统氢气侧气液分离器15及电解系统氧气侧气液分离器16。发电侧气液分离器8与发电侧储液箱6连通并置于发电侧储液箱6的上部。电解系统氢气侧气液分离器15与电解侧储液箱14连通并置于电解侧储液箱14的上部，位于电解侧析氢阴极12一侧的阴极室。电解系统氧气侧气液分离器16与电解侧储液箱14连通并置于电解侧储液箱14的上部，位于电解侧阳极13一侧的阳极室。
发电侧液面控制器2置于发电侧储液箱6内，与发电侧进水泵1连接，并通过控制发电侧进水泵1启动和停止来实现发电侧储液箱6内海水水位自动检测与控制。电解侧液面控制器10置于电解侧储液箱14内，与电解侧进水泵9相连，并通过控制电解侧进水泵9启动和停止来实现电解侧储液箱14内海水水位自动检测与控制。发电侧进水泵1进水量大于发电侧排水泵7排水量，以保障发电侧储液箱6内海水始终保持在一定水位。
气体流量电磁阀包括氢气流量电磁阀23和氧气流量电磁阀24，氢气流量电磁阀23设置于储氢罐20连接燃料电池模块22的氢气管路之间，氧气气流量电磁阀24设置于储氧罐21连接燃料电池模块22的氧气管路之间。储氢罐20管内氢气经由氢气流量电磁阀23控制好流量与压力后进入燃料电池模块22，为燃料电池工作提供氢燃料。储氧罐21管内氧气经由氧气气流量电磁阀24控制好流量与压力后进入燃料电池模块22，为燃料电池工作提供氧化剂。
在本实施例中，镁合金阳极4可以是商用AZ31、AZ61和AZ91合金中的一种或两种；发电侧析氢阴极3可以是直接生长于泡沫镍基底的金属硫化物、金属氧化物、金属磷化物中的一种或两种；隔膜5可以采用为聚乙烯或聚丙烯材料中的一种；电解侧阳极12可以是商用氧化铱或铱碳催化剂；电解侧析氢阴极13可以是直接生长于泡沫镍基底的金属硫化物、金属氧化物、金属磷化物中的一种或两种。
本发明的工作流程如下：
（1）将本发明以浸入式置于海洋船舶的船底或船舱外，启动发电侧进水泵1，此时海水进入发电侧储液箱6内，部分海水同时由发电侧排水泵7排出，形成流动海水电解液；启动电解侧进水泵9，海水进入电解侧储液箱14内，当电解侧储液箱14内海水水位高于警戒水位时，电解侧液面控制器10启动，使电解侧进水泵9停止工作，当电解侧储液箱14内海水水位低于最低水位时，电解侧液面控制器10使电解侧进水泵9开始工作，电解侧储液箱14内海水保持一定水位；
（2）当发电侧储液箱6内海水电解质水位浸没海水发电模块中的发电侧析氢阴极3和镁合金阳极4时，发电侧析氢阴极3与海水发生还原反应产生氢气，镁合金阳极4发生氧化反应生成氢氧化镁，此时发电侧析氢阴极3和镁合金阳极14之间产生一定电压；
（3）海水发电模块中的发电侧析氢阴极3、镁合金阳极4和隔膜5通过串联、并联或串并混联后构成电堆，为电解海水制氢模块提供电能，电解海水制氢模块开始工作；电解海水制氢模块中电解侧析氢阴极12产生氢气，电解侧阳极13产生氧气；
（4）随着海水发电模块和电解海水制氢模块持续工作，发电侧析氢阴极3和电解侧析氢阴极12持续产生氢气；当氢气压力达到一定程度，发电侧析氢阴极3获得的氢气经过发电侧气液分离器8初步除去小液滴后进入第一氢气干燥纯化系统17，再经干燥提纯后进入储氢罐20；发电侧储液箱6内没有及时排出的氢气随海水经过发电侧排水泵7排到缓冲箱25，海水进入缓冲箱25内时与阻流挡板27产生撞击，减缓海水流速，增加海水与氢气分离效果；缓冲箱25内氢气富集后经过缓冲箱气液分离器26初步除去小液滴后进入第一氢气干燥纯化系统17，最后经干燥提纯后进入储氢罐20；电解侧析氢阴极12所得氢气经过氢气侧气液分离器15初步除去小液滴后再进入第二氢气干燥纯化系统18，最后经干燥提纯后进入储氢罐20；所述电解侧阳极13制得的氧气经过电解系统氧气侧气液分离器16进入氧气干燥纯化系统19，经干燥提纯后进入储氧罐21；
（5）储氢罐20管内氢气经由氢气流量电磁阀23控制好流量与压力后进入燃料电池模块22，为燃料电池提供氢燃料；储氧罐21管内氧气经由氧气气流量电磁阀24控制好流量与压力后进入燃料电池模块22，为燃料电池提供氧化剂；燃料电池模块22开始工作为全船提供电能和动力。
以上所述仅为本发明较佳实施例，仅限于解释本发明，而不用于限定本发明的范围；基于本发明技术方案的任何修改或替换都应包含在本发明保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于在线海水制氢的外浸式海洋船舶用燃料电池系统，其特征在于，包括：燃料电池模块(22)、海水发电模块、电解海水制氢模块、发电侧气液分离器(8)、电解系统氢气侧气液分离器(15)、电解系统氧气侧气液分离器(16)、第一氢气干燥纯化系统(17)、第二氢气干燥纯化系统(18)、储氢罐(20)、储氧罐(21)、氢气流量电磁阀(23)、氧气气流量电磁阀(24)、发电侧缓冲箱（25）和缓冲箱气液分离器（26）；
所述海水发电模块包括发电侧进水泵(1)、发电侧液面控制器(2)、发电侧析氢阴极(3)、镁合金阳极(4)、隔膜(5)、发电侧储液箱(6)及发电侧排水泵(7)，所述隔膜（5）将发电侧储液箱（6）分成两个室，发电侧析氢阴极（3）和镁合金阳极（4）分别设置于阴极室和阳极室，所述发电侧储液箱（6）中的电解液为海水，所述发电侧液面控制器(2)置于发电侧储液箱(6)内，与发电侧进水泵(1)连接，通过控制发电侧进水泵(1)启动和停止来实现发电侧储液箱(6)内海水水位自动检测与控制；所述海水在发电侧储液箱(6)内处于循环状态，通过发电侧进水泵(1)进入水箱，并由水箱底部的发电侧排水泵(7)排出；所述发电侧排水泵(7)连接发电侧缓冲箱（25），所述发电侧缓冲箱（25）进水口设置阻流挡板（27），上方设置缓冲箱气液分离器（26），下方设置排水口（28），所述缓冲箱气液分离器（26）依次连接第一氢气干燥纯化系统(17)和储氢罐(20)；所述发电侧进水泵(1)进水量大于发电侧排水泵(7)排水量；所述发电侧储液箱(6)的阳极室上方设置发电侧气液分离器(8)，所述发电侧气液分离器(8)依次连接第一氢气干燥纯化系统(17)和储氢罐(20)；
所述电解海水制氢模块包括电解侧进水泵(9)、电解侧液面控制器(10)、质子交换膜(11)、电解侧析氢阴极(12)、电解侧阳极(13)及电解侧储液箱(14)；所述质子交换膜（11）将电解侧储液箱（14）分成两个室，电解侧析氢阴极（12）和电解侧阳极（13）分别设置于阴极室和阳极室；所述电解侧析氢阴极（12）与镁合金阳极（4）连接，所述电解侧阳极（13）与发电侧析氢阴极（3）连接；所述电解侧液面控制器(10)置于电解侧储液箱(14)内，与电解侧进水泵(9)相连，通过控制电解侧进水泵(9)启动和停止来实现电解侧储液箱(14)内海水水位自动检测与控制；所述电解系统氢气侧气液分离器(15)与电解侧储液箱(14)连通并置于其阴极室的上部，所述电解系统氧气侧气液分离器(16)与电解侧储液箱(14)连通并置于其阳极室的上部；所述电解系统氢气侧气液分离器(15)依次连接第二氢气干燥纯化系统(18)和储氢罐(20)，所述电解系统氧气侧气液分离器(16)依次连接氧气干燥纯化系统(19)和储氧罐(21)；
所述发电侧析氢阴极(3)和电解侧析氢阴极(12)由直接生长于泡沫镍基底的析氢催化剂组成；所述电解侧阳极(13)为商用氧化铱或铱碳催化剂；所述发电侧储液箱(6)和电解侧储液箱(14)中的海水均未充满箱体，发电侧析氢阴极（3）、镁合金阳极（4）、电解侧析氢阴极（12）和电解侧阳极（13）的下端部分位于液面以下；
所述储氢罐(20)经由氢气流量电磁阀(23)与燃料电池模块(22)连接，为燃料电池工作提供氢燃料；所述储氧罐(21)经由氧气气流量电磁阀(24)与燃料电池模块(22)连接，为燃料电池工作提供氧化剂。
2.根据权利要求1所述的基于在线海水制氢的外浸式海洋船舶用燃料电池系统，其特征在于：所述海水发电模块中的发电侧析氢阴极(3)、镁合金阳极(4)和隔膜(5)通过串联、并联或串并混联后构成电堆，为所述电解海水制氢模块提供电能。
3.根据权利要求1所述的基于在线海水制氢的外浸式海洋船舶用燃料电池系统，其特征在于：所述海水发电模块以天然海水为流动电解质，海水在发电侧储液箱(6)中液面低于发电侧气液分离器(8)的入口。
4.根据权利要求1所述的基于在线海水制氢的外浸式海洋船舶用燃料电池系统，其特征在于：所述镁合金阳极(4)为商用AZ31、AZ61和AZ91合金中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的基于在线海水制氢的外浸式海洋船舶用燃料电池系统，其特征在于：所述析氢催化剂为金属硫化物、金属氧化物、金属磷化物中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的基于在线海水制氢的外浸式海洋船舶用燃料电池系统，其特征在于：所述隔膜(5)为聚乙烯或聚丙烯材料。
7.一种利用权利要求1所述的基于在线海水制氢的外浸式海洋船舶用燃料电池系统为海洋船舶供能的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，将所述的基于在线海水制氢的海洋船舶用燃料电池以浸入式置于海洋船舶的船底或船舱外，启动发电侧进水泵（1），此时海水进入发电侧储液箱（6）内，部分海水同时由发电侧排水泵（7）排出，形成流动海水电解液；启动电解侧进水泵（9），海水进入电解侧储液箱（14）内，当电解侧储液箱（14）内海水水位高于警戒水位或低于最低水位时，电解侧液面控制器（10）启动，使电解侧进水泵（9）停止或开启，电解侧储液箱（14）内海水保持一定水位；
步骤二，当发电侧储液箱（6）内海水电解质水位浸没海水发电模块中的发电侧析氢阴极（3）和镁合金阳极（4）时，发电侧析氢阴极（3）与海水发生还原反应产生氢气，镁合金阳极（4）发生氧化反应生成氢氧化镁，此时发电侧析氢阴极（3）和镁合金阳极（4）之间产生一定电压，为电解海水制氢模块提供电能，电解海水制氢模块开始工作；电解海水制氢模块中电解侧析氢阴极（12）产生氢气，电解侧阳极（13）产生氧气；
步骤三，随着海水发电模块和电解海水制氢模块持续工作，发电侧析氢阴极（3）和电解侧析氢阴极（12）持续产生氢气；当氢气压力达到一定程度，发电侧析氢阴极（3）获得的氢气经过发电侧气液分离器（8）初步除去小液滴后进入第一氢气干燥纯化系统（17），再经干燥提纯后进入储氢罐（20）；发电侧储液箱（6）内没有及时排出的氢气随海水经过发电侧排水泵（7）排到缓冲箱（25），海水进入缓冲箱（25）内时与阻流挡板（27）产生撞击，减缓海水流速并促进海水与氢气分离；缓冲箱（25）内氢气富集后经过缓冲箱气液分离器（26）初步除去小液滴后进入第一氢气干燥纯化系统（17），最后经干燥提纯后进入储氢罐（20）；电解侧析氢阴极（12）所得氢气经过电解系统氢气侧气液分离器（15）初步除去小液滴后再进入第二氢气干燥纯化系统（18），最后经干燥提纯后进入储氢罐（20）；所述电解侧阳极（13）制得的氧气经过电解系统氧气侧气液分离器（16）进入氧气干燥纯化系统（19），经干燥提纯后进入储氧罐（21）；
步骤四，储氢罐（20）管内氢气经由氢气流量电磁阀（23）控制好流量与压力后进入燃料电池模块（22），为燃料电池提供氢燃料；储氧罐（21）管内氧气经由氧气气流量电磁阀（24）控制好流量与压力后进入燃料电池模块（22），为燃料电池提供氧化剂；燃料电池模块（22）开始工作为船舶提供电能和动力。
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