CN115896804A - 一种质子交换膜电解水制氢系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种质子交换膜电解水制氢系统，包括：PEM电解槽、氢分离器、氧分离器、压力控制装置、差压控制装置及温度控制装置，其中，压力控制装置用于监测氢分离器内部压力及氧分离器内部压力，并根据氢分离器内部压力等级及氧分离器内部压力等级进行分级控制；差压控制装置用于根据预设控制策略调整氢分离器及氧分离器的运行模式；温度控制装置用于监测质子交换膜电解水制氢系统温度，并根据温度等级进行分级控制。根据输入源的变化幅度来自动调整系统内部的压力、温度值，以适应制氢系统阶跃功率输入、工况快速变化等情况。

Description

一种质子交换膜电解水制氢系统

技术领域

本发明涉及水电解制氢技术领域，具体涉及一种质子交换膜电解水制氢系统。

背景技术

质子交换膜电解水(PEM)制氢系统可以较好的应对风电/光伏等波动功率的输入，具有响应速度快、调节范围宽、启停迅速、体积小等优点，但仍然面临宽功率变工况输入下的压力/温度调节难题，功率阶跃性输入时，系统面临较大的压力与温度波动，从而对系统性能与寿命产生影响。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中质子交换膜水电解制氢系统面临宽功率变工况输入下的压力/温度调节难题的缺陷，从而提供一种质子交换膜电解水制氢系统。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明实施例提供一种质子交换膜电解水制氢系统，包括：PEM电解槽、氢分离器、氧分离器、压力控制装置、差压控制装置及温度控制装置，其中，

所述PEM电解槽电解消耗水产生氢气和氧气，所述氢气进入所述氢分离器中进行氢气与水的分离，所述氧气进入所述氧分离器中进行氧气与水的分离，之后所述氢气及所述氧气向外部排出；

所述压力控制装置用于监测所述氢分离器内部压力及所述氧分离器内部压力，并根据所述氢分离器内部压力等级及所述氧分离器内部压力等级进行分级控制；

所述差压控制装置用于根据预设控制策略调整所述氢分离器及所述氧分离器的运行模式；

所述温度控制装置用于监测所述质子交换膜电解水制氢系统温度，并根据温度等级进行分级控制。

可选地，所述压力控制装置，包括：氢背压阀、氧背压阀、第一液位检测仪、第二液位检测仪、第二开关阀、第三开关阀及高压缓冲水罐，其中，

所述氢背压阀安装在所述氢分离器排气管路上，所述氧背压阀安装在所述氧分离器排气管路上，所述第一液位检测仪安装在所述氢分离器上，所述第二液位检测仪安装在所述氧分离器上，所述第二开关阀安装在所述氢分离器排水管路上，所述氢分离器排水管路末端接至所述高压缓冲水罐，所述第三开关阀安装在所述氧分离器排水管路上，所述氧分离器排水管路末端接至所述高压缓冲水罐；

所述第一液位检测仪用于通过监测所述氢分离器液位，分析得到所述氢分离器内部压力；

所述第二液位检测仪用于通过监测所述氧分离器液位，分析得到所述氧分离器内部压力；

当所述氢分离器内部压力大于第一压力阈值且小于第二压力阈值时，开启所述氢背压阀，将分离后的氢气排出，所述第二压力阈值大于所述第一压力阈值；

当所述氢分离器内部压力不小于所述第二压力阈值时，开启所述氢背压阀及所述第二开关阀，将分离后的氢气以及水排出；

当所述氧分离器内部压力大于第三压力阈值且小于第四压力阈值时，开启所述氧背压阀，将分离后的氧气排出，所述第四压力阈值大于所述第三压力阈值；

当所述氧分离器内部压力不小于所述第四压力阈值时，开启所述氧背压阀及所述第三开关阀，将分离后的氧气以及水排出。

可选地，所述压力控制装置，还包括：第四开关阀及常压水箱，其中，

所述第四开关阀安装在所述高压缓冲水罐排水管路上，所述高压缓冲水罐排水管路末端接至所述常压水箱；

当所述高压缓冲水罐液位大于第一液位阈值时，关闭所述第二开关阀及所述第三开关阀，开启所述第四开关阀，将所述高压缓冲水罐中的水排至所述常压水箱。

可选地，所述差压控制装置，包括：第一开关阀，所述第一开关阀安装在所述氢分离器与所述氧分离器的连通回路中；

当预设控制策略为均压式时，开启所述第一开关阀，通过控制所述氢分离器与所述氧分离器两侧的液位差来调节所述氢分离器及所述氧分离器的压力差；

当预设控制策略为差压式时，关闭所述第一开关阀，通过所述氢背压阀或\和所述氧背压阀各自进行单侧压力调节。

可选地，所述温度控制装置，包括：第一温度检测仪、第二温度监测仪、氢水泵及氧水泵，其中，

所述第一温度检测仪及所述氢水泵均安装在PEM电解槽-氢分离器水循环回路上，所述第二温度检测仪及所述氧水泵均安装在PEM电解槽-氧分离器水循环回路上；

所述第一温度检测仪用于检测所述质子交换膜电解水制氢系统制氢侧温度；

所述第二温度检测仪用于检测所述质子交换膜电解水制氢系统制氧侧温度；

当所述制氢侧温度大于第一温度阈值且小于第二温度阈值时，增大所述氢水泵运行功率，利用所述氢水泵循环冷却所述质子交换膜电解水制氢系统制氢侧，所述第二温度阈值大于所述第一温度阈值；

当所述制氧侧温度大于第三温度阈值且小于第四温度阈值时，增大所述氧水泵运行功率，利用所述氧水泵循环冷却所述质子交换膜电解水制氢系统制氧侧，所述第四温度阈值大于所述第三温度阈值。

可选地，所述温度控制装置，还包括：氢冷却水泵、氢冷却器、氧冷却水泵、氧冷却器、氢冷却比例阀及氧冷却比例阀，其中，

所述氢冷却器安装在PEM电解槽-氢分离器水循环回路上，所述氢冷却水泵通过所述氢冷却比例阀调节向所述氢冷却器提供的冷却水量，所述氧冷却器安装在PEM电解槽-氧分离器水循环回路上，所述氧冷却器通过所述氧冷却比例阀调节向所述氧冷却器提供的冷却水量；

当所述制氢侧温度不小于所述第二温度阈值但小于第五温度阈值时，启动所述氢冷却水泵，同时将所述氢冷却比例阀设为第一预设开度，所述第五温度阈值大于所述第二温度阈值；

当所述制氧侧温度不小于所述第四温度阈值但小于第六温度阈值时，启动所述氧冷却水泵，同时将所述氧冷却比例阀设为第二预设开度，所述第六温度阈值大于所述第四温度阈值；

当所述制氢侧温度不小于第五温度阈值时，将所述氢冷却比例阀设为第三预设开度，所述第三预设开度大于所述第一预设开度；

当所述制氧侧温度不小于第六温度阈值时，将所述氧冷却比例阀设为第四预设开度，所述第四预设开度大于所述第二预设开度。

可选地，所述温度控制装置，还包括：氢加热器及氧加热器，其中，

所述氢加热器安装在PEM电解槽-氢分离器水循环回路上，所述氧加热器安装在PEM电解槽-氧分离器水循环回路上；

当所述制氢侧温度不大于所述第一温度阈值时，启动所述氢加热器；

当所述制氧侧温度不大于所述第三温度阈值时，启动所述氧加热器。

可选地，质子交换膜电解水制氢系统，还包括：温差控制装置，所述温差控制装置用于监测所述质子交换膜电解水制氢系统温度制氧侧与制氧侧间的温差，并根据所述温差协同控制所述制氧侧的温度调节设备与所述制氧侧的温度调节设备。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明提供的一种质子交换膜电解水制氢系统，包括：PEM电解槽、氢分离器、氧分离器、压力控制装置、差压控制装置及温度控制装置，其中，PEM电解槽电解消耗水产生氢气和氧气，氢气进入氢分离器中进行氢气与水的分离，氧气进入氧分离器中进行氧气与水的分离，之后氢气及氧气向外部排出；压力控制装置用于监测氢分离器内部压力及氧分离器内部压力，并根据氢分离器内部压力等级及氧分离器内部压力等级进行分级控制；差压控制装置用于根据预设控制策略调整氢分离器及氧分离器的运行模式；温度控制装置用于监测质子交换膜电解水制氢系统温度，并根据温度等级进行分级控制。通过采用PEM电解槽，并配置压力控制装置、差压控制装置及温度控制装置，根据输入源的变化幅度来自动调整系统内部的压力、温度值，以适应制氢系统阶跃功率输入、工况快速变化等情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中质子交换膜电解水制氢系统图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

综合考虑在变工况下的制氢系统功率波动范围大、氢气压力波动范围大、温度波动范围大、氢氧压差难控制等特点，本发明实施例提供一种质子交换膜电解水制氢系统，用于解决变工况下的稳定电解制氢工作。

如图1所示，质子交换膜电解水制氢系统，包括：PEM电解槽、氢分离器、氧分离器。其中，PEM电解槽是水电解反应发生的场所，电解消耗水产生氢气和氧气，氢气进入氢分离器中进行氢气与水的分离，氧气进入氧分离器中进行氧气与水的分离，之后氢气及氧气向外部排出。由于电解制氢系统一般在高压力下运行以便于尾端的氢气储存，因而PEM电解槽内的压力以及氢分离器、氧分离器中的压力也为高压。

在一实施例中，分离器中同时存在电解产生的气体与分离出的液态水，随着电解过程的进行，进入至分离器的气体与水量越来越多，此时一方面需要控制气体压力保证流出气体压力稳定，一方面需要及时排出分离器中的液体，以防止液位超高影响分离过程。因此，此时需要压力控制装置监测氢分离器内部压力及氧分离器内部压力，并根据氢分离器内部压力等级及氧分离器内部压力等级进行分级控制。

在一具体实施例中，如图1所示，压力控制装置，包括：氢背压阀、氧背压阀、第一液位检测仪、第二液位检测仪、第二开关阀、第三开关阀、高压缓冲水罐、第四开关阀及常压水箱。其中，氢背压阀安装在氢分离器排气管路上，氧背压阀安装在氧分离器排气管路上，第一液位检测仪安装在氢分离器上，第二液位检测仪安装在氧分离器上，第二开关阀安装在氢分离器排水管路上，氢分离器排水管路末端接至高压缓冲水罐，第三开关阀安装在氧分离器排水管路上，氧分离器排水管路末端接至高压缓冲水罐。第四开关阀安装在高压缓冲水罐排水管路上，高压缓冲水罐排水管路末端接至常压水箱。

在本发明实施例中，第一液位检测仪用于通过监测氢分离器液位，分析得到氢分离器内部压力。第二液位检测仪用于通过监测氧分离器液位，分析得到氧分离器内部压力。当氢分离器内部压力大于第一压力阈值且小于第二压力阈值时，开启氢背压阀，将分离后的氢气排出，第二压力阈值大于第一压力阈值。当氢分离器内部压力不小于第二压力阈值时，开启氢背压阀及第二开关阀，将分离后的氢气以及水排出。当氧分离器内部压力大于第三压力阈值且小于第四压力阈值时，开启氧背压阀，将分离后的氧气排出，第四压力阈值大于第三压力阈值。当氧分离器内部压力不小于第四压力阈值时，开启氧背压阀及第三开关阀，将分离后的氧气以及水排出。当高压缓冲水罐液位大于第一液位阈值时，关闭第二开关阀及第三开关阀，开启第四开关阀，将高压缓冲水罐中的水排至常压水箱。

具体地，气体压力的控制首先由氢背压阀与氧背压阀同时控制，在稳定制氢状态下，背压阀可在单侧与双侧实现较好的控制精度，此为压力稳定控制的基础。当面临功率阶跃性输入时，产气速率会急速加快，分离器中的气体含量与液体含量也会发生较大变化，此时单独依靠背压阀将无法稳定控制，导致压力快速上升，因此在分离底部设置排水装置，通过第二开关阀与第三开关阀进行排水，以改变分离器内部的气水体积比，以此来增大气体容积，缓解气压上升速率。

进一步地，由于排水过程涉及高压分离器向常压水箱排水速率过快的问题，容易导致液体快速逸出无法稳定控制，甚至液态水排净导致气体逸出的可能。因此，在第二背压阀与第三背压阀之间设置高压缓冲水罐，分离器首先排水至高压缓冲水罐，此时第四开关阀处于关闭状态，由于高压缓冲罐与分离器内压力相等，排水速率可由第二开关阀、第三开关阀稳定控制。当高压缓冲罐储存满水后，关闭第二开关阀、第三开关，再单独打开第四开关阀，向常压水箱排水，此时排水速率过快并不影响分离器的液位状态，此方式可帮助分离器内液位的稳定调节，进而控制气体压力变化过程的稳定。

在本发明实施例中，第一压力阈值、第二压力阈值、第三压力阈值、第四压力阈值及第一液位阈值根据实际工况确定。

在本发明实施例中，设计了压力稳定调节功能，采用氢氧两端背压阀作为基础压力控制，配置分离器排水功能作为压力快速变化情况下的深层控制，排水可改变分离器内的气水体积比，同时为了稳定排水速率的稳定，创新性的使用高压缓冲水罐，隔绝了高压分离器向常压水箱的排水过程，避免了氢气在水排净后逸出的可能，由于高压缓冲水罐与分离器压力相同，可大大提高排水控制速率。在本发明实施例中，第二开关阀、第三开关阀的开启状态应是交错的，以保证一端水位不会持续过高或持续过低。

在一实施例中，PEM电解槽多为均压式，需要在氢氧两端压力相等的条件下运行，为了提高氢氧气体的压力差控制精度，采用液位平衡的控制方法，连通氢分离器与氧分离器的底部管道，通过控制氢分离器与氧分离器两侧的液位差来控制氢氧气体的压力差，以此提高氢氧压力差的控制精度。而部分电解槽可在差压下运行，即氢侧可为高压、氧侧可为常压，此时需要隔绝氢氧分离器的底部连通功能。本实施例为兼顾两种类型的PEM电解槽，设置了差压控制装置。该差压控制装置用于根据预设控制策略调整氢分离器及氧分离器的运行模式。

在一具体实施例中，如图1所示，差压控制装置，包括：第一开关阀，第一开关阀安装在氢分离器与氧分离器的连通回路中。当预设控制策略为均压式时，开启第一开关阀，通过控制氢分离器与氧分离器两侧的液位差来调节氢分离器及氧分离器的压力差。当预设控制策略为差压式时，关闭第一开关阀，通过氢背压阀或\和氧背压阀各自进行单侧压力调节。

在本发明实施例中，当PEM电解槽为差压式时，关闭第一开关阀，氢气与氧气的压力依靠尾端背压阀进行单侧调节。当PEM电解槽为均压式时，开启第一开关阀，依靠氢分离器与氧分离器的底部连通进行液位平衡。同时设置压差检测仪，监测氢氧两端压力差。

在本发明实施例中，设计了压差稳定调节功能，连通了氢氧分离器底部管路，通过氢氧两端液位差来控制氢氧压差，对于氢氧背压阀的压差控制而言，提升了压差控制精度，同时为了在连通管路中设置可随时开闭的第一开关阀，可同时兼顾均压式电解槽与差压式电解槽的功能。

在一实施例中，为了保持宽功率波动下的电解温度稳定，本实施例设置了温度控制装置。该温度控制装置用于监测质子交换膜电解水制氢系统温度，并根据温度等级进行分级控制。

在一具体实施例中，如图1所示，温度控制装置，包括：第一温度检测仪、第二温度监测仪、氢水泵、氧水泵、氢冷却水泵、氢冷却器、氧冷却水泵、氧冷却器、氢冷却比例阀及氧冷却比例阀。其中，第一温度检测仪及氢水泵均安装在PEM电解槽-氢分离器水循环回路上，第二温度检测仪及氧水泵均安装在PEM电解槽-氧分离器水循环回路上。氢冷却器安装在PEM电解槽-氢分离器水循环回路上，氢冷却水泵通过氢冷却比例阀调节向氢冷却器提供的冷却水量，氧冷却器安装在PEM电解槽-氧分离器水循环回路上，氧冷却器通过氧冷却比例阀调节向氧冷却器提供的冷却水量。在本发明实施例中，氢水泵安装在PEM电解槽与氢分离器之间，为PEM电解槽-氢分离器水循环回路提供循环动力。氧水泵安装在PEM电解槽与氧分离器之间，为PEM电解槽-氧分离器水循环回路提供循环动力。

具体地，第一温度检测仪用于检测质子交换膜电解水制氢系统制氢侧温度。第二温度检测仪用于检测质子交换膜电解水制氢系统制氧侧温度。当制氢侧温度大于第一温度阈值且小于第二温度阈值时，增大氢水泵运行功率，利用氢水泵循环冷却质子交换膜电解水制氢系统制氢侧，第二温度阈值大于第一温度阈值。当制氧侧温度大于第三温度阈值且小于第四温度阈值时，增大氧水泵运行功率，利用氧水泵循环冷却质子交换膜电解水制氢系统制氧侧，第四温度阈值大于第三温度阈值。

当制氢侧温度不小于第二温度阈值但小于第五温度阈值时，启动氢冷却水泵，同时将氢冷却比例阀设为第一预设开度，第五温度阈值大于第二温度阈值。当制氧侧温度不小于第四温度阈值但小于第六温度阈值时，启动氧冷却水泵，同时将氧冷却比例阀设为第二预设开度，第六温度阈值大于第四温度阈值。当制氢侧温度不小于第五温度阈值时，将氢冷却比例阀设为第三预设开度，此时氢冷却水泵为已开启状态，第三预设开度大于第一预设开度。当制氧侧温度不小于第六温度阈值时，将氧冷却比例阀设为第四预设开度，此时氧冷却水泵为已开启状态，第四预设开度大于第二预设开度。

在本发明实施例中，为了保持宽功率波动下的电解温度稳定，采用氢水泵、氢冷却器、氧水泵、氧冷却器协同控制的方法。输入功率急剧增加时，电解产热过快易导致温度快速升高，此时由氧水泵与氧冷却器协同控制，改变氧冷却比例阀的开度，对制氢系统氧侧进行不同功率的冷却，并且可连续调节；同时由氢水泵与氢冷却器协同控制，改变氢冷却比例阀的开度，对制氢系统氢侧进行不同功率的冷却，并且可连续调节。

在本发明实施例中，设计了温度稳定调节功能，由水泵、冷却器、冷却比例阀对电解温度进行协同控制，输入功率快速上升引起的电解温度快速升高，可由水泵、冷却器、冷却比例阀进行多级冷却，稳定PEM电解槽温度。具体地，电解产生的热量较小时，仅由水泵循环即可进行冷却；电解热量较多时，在水泵循环的基础上，加入冷却器和固定开度的冷却比例阀，进行更多的冷却；热量再多时，再水泵循环和冷却器冷却的基础上，加大冷却比例阀开度。

进一步地，如图1所示，温度控制装置，还包括：氢加热器及氧加热器。其中，氢加热器安装在PEM电解槽-氢分离器水循环回路上，氧加热器安装在PEM电解槽-氧分离器水循环回路上。当制氢侧温度不大于第一温度阈值时，启动氢加热器。当制氧侧温度不大于第三温度阈值时，启动氧加热器。

具体地，当输入功率急剧下降时，电解产热量下降，由于制氢系统本身的散热会导致电解温度下降，此时开启PEM电解槽前端的氧加热器及氢加热器，控制进入PEM电解槽的水温恒定。在输入功率快速下降引起的电解温度快速下降，可有水泵、加热器进行多级加热，稳定电解槽温度。具体地，多级加热由加热器单独完成，根据电解时的温度，加热器选择加热的功率档位，当温度距离设定温度较多时，加热器选用大功率加热，当温度接近设定温度时，加热器选用低档位加热或者保温。

在本发明实施例中，第一温度阈值、第二温度阈值、第三温度阈值、第四温度阈值、第五温度阈值、第六温度阈值、第一预设开度、第二预设开度、第三预设开度及第四预设开度根据工况确定。

在一实施例中，一般的电解水制氢系统氢侧与氧侧的温度容易发生偏差，为了维持电解槽电解时氢氧两侧的温度一致，本实施例设置温差控制装置。该温差控制装置用于监测质子交换膜电解水制氢系统温度制氧侧与制氧侧间的温差，并根据温差协同控制制氧侧的温度调节设备与制氧侧的温度调节设备。

在一具体实施例中，如图1所示，采用温差检测仪监测氢氧两端水循环的温度差，并由制氧侧氢水泵、氢冷却比例阀、氢冷却器、氢冷却水泵及制氧侧氧水泵、氧冷却比例阀、氧冷却器、氧冷却水泵协同控制，保持氢氧两端温度差控制在较低范围。

本发明提供的一种质子交换膜电解水制氢系统，包括：PEM电解槽、氢分离器、氧分离器、压力控制装置、差压控制装置及温度控制装置，其中，PEM电解槽电解消耗水产生氢气和氧气，氢气进入氢分离器中进行氢气与水的分离，氧气进入氧分离器中进行氧气与水的分离，之后氢气及氧气向外部排出；压力控制装置用于监测氢分离器内部压力及氧分离器内部压力，并根据氢分离器内部压力等级及氧分离器内部压力等级进行分级控制；差压控制装置用于根据预设控制策略调整氢分离器及氧分离器的运行模式；温度控制装置用于监测质子交换膜电解水制氢系统温度，并根据温度等级进行分级控制。通过采用PEM电解槽，并配置压力控制装置、差压控制装置及温度控制装置，根据输入源的变化幅度来自动调整系统内部的压力、温度值，以适应制氢系统阶跃功率输入、工况快速变化等情况。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种质子交换膜电解水制氢系统，其特征在于，包括：PEM电解槽、氢分离器、氧分离器、压力控制装置、差压控制装置及温度控制装置，其中，

所述PEM电解槽电解消耗水产生氢气和氧气，所述氢气进入所述氢分离器中进行氢气与水的分离，所述氧气进入所述氧分离器中进行氧气与水的分离，之后所述氢气及所述氧气向外部排出；

所述压力控制装置用于监测所述氢分离器内部压力及所述氧分离器内部压力，并根据所述氢分离器内部压力等级及所述氧分离器内部压力等级进行分级控制；

所述差压控制装置用于根据预设控制策略调整所述氢分离器及所述氧分离器的运行模式；

所述温度控制装置用于监测所述质子交换膜电解水制氢系统温度，并根据温度等级进行分级控制。

2.根据权利要求1所述的质子交换膜电解水制氢系统，其特征在于，所述压力控制装置，包括：氢背压阀、氧背压阀、第一液位检测仪、第二液位检测仪、第二开关阀、第三开关阀及高压缓冲水罐，其中，

所述氢背压阀安装在所述氢分离器排气管路上，所述氧背压阀安装在所述氧分离器排气管路上，所述第一液位检测仪安装在所述氢分离器上，所述第二液位检测仪安装在所述氧分离器上，所述第二开关阀安装在所述氢分离器排水管路上，所述氢分离器排水管路末端接至所述高压缓冲水罐，所述第三开关阀安装在所述氧分离器排水管路上，所述氧分离器排水管路末端接至所述高压缓冲水罐；

所述第一液位检测仪用于通过监测所述氢分离器液位，分析得到所述氢分离器内部压力；

所述第二液位检测仪用于通过监测所述氧分离器液位，分析得到所述氧分离器内部压力；

当所述氢分离器内部压力大于第一压力阈值且小于第二压力阈值时，开启所述氢背压阀，将分离后的氢气排出，所述第二压力阈值大于所述第一压力阈值；

当所述氢分离器内部压力不小于所述第二压力阈值时，开启所述氢背压阀及所述第二开关阀，将分离后的氢气以及水排出；

当所述氧分离器内部压力大于第三压力阈值且小于第四压力阈值时，开启所述氧背压阀，将分离后的氧气排出，所述第四压力阈值大于所述第三压力阈值；

当所述氧分离器内部压力不小于所述第四压力阈值时，开启所述氧背压阀及所述第三开关阀，将分离后的氧气以及水排出。

3.根据权利要求2所述的质子交换膜电解水制氢系统，其特征在于，所述压力控制装置，还包括：第四开关阀及常压水箱，其中，

所述第四开关阀安装在所述高压缓冲水罐排水管路上，所述高压缓冲水罐排水管路末端接至所述常压水箱；

当所述高压缓冲水罐液位大于第一液位阈值时，关闭所述第二开关阀及所述第三开关阀，开启所述第四开关阀，将所述高压缓冲水罐中的水排至所述常压水箱。

4.根据权利要求2所述的质子交换膜电解水制氢系统，其特征在于，所述差压控制装置，包括：第一开关阀，所述第一开关阀安装在所述氢分离器与所述氧分离器的连通回路中；

当预设控制策略为均压式时，开启所述第一开关阀，通过控制所述氢分离器与所述氧分离器两侧的液位差来调节所述氢分离器及所述氧分离器的压力差；

当预设控制策略为差压式时，关闭所述第一开关阀，通过所述氢背压阀或\和所述氧背压阀各自进行单侧压力调节。

5.根据权利要求1所述的质子交换膜电解水制氢系统，其特征在于，所述温度控制装置，包括：第一温度检测仪、第二温度监测仪、氢水泵及氧水泵，其中，

所述第一温度检测仪及所述氢水泵均安装在PEM电解槽-氢分离器水循环回路上，所述第二温度检测仪及所述氧水泵均安装在PEM电解槽-氧分离器水循环回路上；

所述第一温度检测仪用于检测所述质子交换膜电解水制氢系统制氢侧温度；

所述第二温度检测仪用于检测所述质子交换膜电解水制氢系统制氧侧温度；

当所述制氢侧温度大于第一温度阈值且小于第二温度阈值时，增大所述氢水泵运行功率，利用所述氢水泵循环冷却所述质子交换膜电解水制氢系统制氢侧，所述第二温度阈值大于所述第一温度阈值；

当所述制氧侧温度大于第三温度阈值且小于第四温度阈值时，增大所述氧水泵运行功率，利用所述氧水泵循环冷却所述质子交换膜电解水制氢系统制氧侧，所述第四温度阈值大于所述第三温度阈值。

6.根据权利要求5所述的质子交换膜电解水制氢系统，其特征在于，所述温度控制装置，还包括：氢冷却水泵、氢冷却器、氧冷却水泵、氧冷却器、氢冷却比例阀及氧冷却比例阀，其中，

所述氢冷却器安装在PEM电解槽-氢分离器水循环回路上，所述氢冷却水泵通过所述氢冷却比例阀调节向所述氢冷却器提供的冷却水量，所述氧冷却器安装在PEM电解槽-氧分离器水循环回路上，所述氧冷却器通过所述氧冷却比例阀调节向所述氧冷却器提供的冷却水量；

当所述制氢侧温度不小于所述第二温度阈值但小于第五温度阈值时，启动所述氢冷却水泵，同时将所述氢冷却比例阀设为第一预设开度，所述第五温度阈值大于所述第二温度阈值；

当所述制氧侧温度不小于所述第四温度阈值但小于第六温度阈值时，启动所述氧冷却水泵，同时将所述氧冷却比例阀设为第二预设开度，所述第六温度阈值大于所述第四温度阈值；

当所述制氢侧温度不小于第五温度阈值时，将所述氢冷却比例阀设为第三预设开度，所述第三预设开度大于所述第一预设开度；

当所述制氧侧温度不小于第六温度阈值时，将所述氧冷却比例阀设为第四预设开度，所述第四预设开度大于所述第二预设开度。

7.根据权利要求6所述的质子交换膜电解水制氢系统，其特征在于，所述温度控制装置，还包括：氢加热器及氧加热器，其中，

所述氢加热器安装在PEM电解槽-氢分离器水循环回路上，所述氧加热器安装在PEM电解槽-氧分离器水循环回路上；

当所述制氢侧温度不大于所述第一温度阈值时，启动所述氢加热器；

当所述制氧侧温度不大于所述第三温度阈值时，启动所述氧加热器。

8.根据权利要求1所述的质子交换膜电解水制氢系统，其特征在于，还包括：温差控制装置，所述温差控制装置用于监测所述质子交换膜电解水制氢系统温度制氧侧与制氧侧间的温差，并根据所述温差协同控制所述制氧侧的温度调节设备与所述制氧侧的温度调节设备。

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