CN116085669A - 一种电氢制充注一体站 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电氢制充注一体站，可用于加氢‑充电的柔性电制氢充注一体站，可以在站内进行给氢燃料汽车加氢，也可给电动汽车进行快速充电，并实现电‑氢互动调节，在电量不足，氢气充足时，可以进行氢发电；氢气不足，电量充足时，可以进行电解水制氢。

Description

一种电氢制充注一体站
技术领域
本发明涉及加氢-充电合建站领域，尤其涉及一种电氢制充注一体站。
背景技术
伴随着国家政策补贴的红利转向加氢、充电桩行业，加氢站、充电站行业出现“拐点”，国家政策的上调，也刺激着加氢、充电基础设施建设，加氢、充电基础设施建设出现前所未有的良好局面。电、氢作为二次能源，成为未来汽车动力的来源，与未来能源结构的转型趋势契合，未来我国终端能源将会呈现一个稳定的“电氢体系”，电氢制充注一体站是集制氢、加注、充电于一体的合建站，相比于单一的充电站、加氢站有显著的优势。因此，为进一步促进充注一体站与电网协同发展，推动电力、交通领域深度脱碳，亟需开展相关的技术研究。
发明内容
本发明旨在提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的电氢制充注一体站。
为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：
本发明提供了一种电氢制充注一体站，包括：氢能供给模块、电能供给模块；其中：所述氢能供给模块包括：电解水制氢模块、储氢模块和加氢模块；所述电解水制氢模块，用于在直流电下将水分子分解为氢气和氧气，分别在阴极和阳极析出，并将析出的氢气进行提纯；所述储氢模块，用于使用压缩机对所述电解水制氢模块制备的氢气进行压缩，将压缩氢气进行储存；所述加氢模块，用于从所述储氢模块中获取燃料，并为燃料电池汽车加注氢燃料；所述电能供给模块包括：氢发电模块、储电模块和充电模块；所述氢发电模块，用于利用氢或氢与空气形成混合气体作为燃料发电，为所述储电模块提供电能；所述储电模块，用于将电能进行储存，并为所述电解水制氢模块提供电能；所述充电模块，用于从所述储电模块获取电能，对电动汽车进行快速充电。
其中，其特征在于，电氢制充注一体站还包括：供电模块，用于获取电网电能，为所述电解水制氢模块和所述充电模块提供电能。
其中，电氢制充注一体站还包括：可再生能源发电模块，用于利用光伏和/或风电产生电能，为所述供电模块和所述储电模块提供电能。
其中，所述电解水制氢模块包括：依次连接的软化装置、电解槽、气水分离器、氢气纯化器和氢气缓冲罐。
其中，所述储氢模块包括：依次连接的储氢压缩机和储氢罐；所述储氢压缩机，用于从所述氢气缓冲罐或者外购氢气处获取氢气。
其中，所述氢发电模块包括：氢燃料电池阳极、氢燃料电池阴极和氢燃料电池电池堆；所述氢燃料电池阳极，用于获取空气和从所述储氢罐获取压缩氢气；所述氢燃料电池阴极，用于获取空气；氢燃料电池电池堆，用于从所述氢燃料电池阳极和所述氢燃料电池阴极获取气体，将氢或氢与空气形成混合气体作为燃料发电，阳极排气至所述氢燃料电池阳极。
其中，所述供电模块包括：配电站。
其中，所述储电模块包括：锂电池。
其中，所述充电模块包括：直流快速充电桩。
由此可见，通过本发明提供的电氢制充注一体站，可用于加氢-充电的柔性电制氢充注一体站，可以给氢燃料汽车加氢，也可给电动汽车进行快速充电，并实现电-氢互动调节，在电量不足，氢气充足时，可以进行氢发电；氢气不足，电量充足时，可以进行电解水制氢。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。
图1为本发明实施例提供的电氢制充注一体站的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的电氢制充注一体站的具体结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
图1示出了本发明实施例提供的电氢制充注一体站的结构示意图，图2示出了本发明实施例提供的电氢制充注一体站的具体结构示意图，以下结合图1和图2，对本发明实施例提供的电氢制充注一体站进行说明，本发明实施例提供的电氢制充注一体站，包括：氢能供给模块、电能供给模块；其中：
氢能供给模块包括：电解水制氢模块、储氢模块和加氢模块；
电解水制氢模块，用于在直流电下将水分子分解为氢气和氧气，分别在阴极和阳极析出，并将析出的氢气进行提纯；
储氢模块，用于使用压缩机对电解水制氢模块制备的氢气进行压缩，将压缩氢气进行储存；
加氢模块，用于从储氢模块中获取燃料，并为燃料电池汽车加注氢燃料；
电能供给模块包括：氢发电模块、储电模块和充电模块；
氢发电模块，用于利用氢或氢与空气形成混合气体作为燃料发电，为储电模块提供电能；
储电模块，用于将电能进行储存，并为电解水制氢模块提供电能；
充电模块，用于从储电模块获取电能，对电动汽车进行快速充电。
作为本发明实施例的一个可选实施方式，电解水制氢模块包括：依次连接的软化装置、电解槽、气水分离器、氢气纯化器和氢气缓冲罐。具体地，其电解槽可为碱性电解槽或PEM电解槽，在直流电下将水分子分解为氢气和氧气，分别在阴、阳极析出。析出的氢气通过气水分离器和氢气纯化器进行提纯。
作为本发明实施例的一个可选实施方式，储氢模块包括：依次连接的储氢压缩机和储氢罐；储氢压缩机，用于从氢气缓冲罐或者外购氢气处获取氢气。具体地，储氢模块可采用高压气态储氢。使用储氢压缩机对电解水制备的氢气进行压缩，将压缩氢气储存在储氢罐中。当站内氢气充足，电量不足时，储氢模块可以给氢发电模块提供氢气，用于发电。当站内氢气需求量较大，电解水制氢量不足时，可采用外购氢气进行补充。
加氢模块的氢气来源于储氢模块，一般包含多台加氢机，是燃料电池汽车加注氢燃料的核心设备。
作为本发明实施例的一个可选实施方式，电氢制充注一体站还包括：供电模块，用于获取电网电能，为电解水制氢模块和充电模块提供电能。该供电模块可以包括：配电站。
作为本发明实施例的一个可选实施方式，电氢制充注一体站还包括：可再生能源发电模块，用于利用光伏和/或风电产生电能，为供电模块和储电模块提供电能。
具体地，站内布置可再生能源发电(光伏与风电)装置，将所得绿电用于电解水制氢。可再生能源发电量过剩时，将电量储存至储电模块中(锂电池)。当站内可再生能源发电量不足时，可以从电网购电进行补充。
作为本发明实施例的一个可选实施方式，氢发电模块包括：氢燃料电池阳极、氢燃料电池阴极和氢燃料电池电池堆；氢燃料电池阳极，用于获取空气和从低压储氢罐获取压缩氢气；氢燃料电池阴极，用于获取空气；氢燃料电池电池堆，用于从氢燃料电池阳极和氢燃料电池阴极获取气体，将氢或氢与空气形成混合气体作为燃料发电，阳极排气至氢燃料电池阳极。
具体地，氢发电模块采用氢燃料电池，氢燃料电池由阳极、阴极和固体氧化物电解质组成，利用氢或氢与空气形成混合气体作为燃料发电，将氢气的热力学能转化为电能。
作为本发明实施例的一个可选实施方式，储电模块包括：锂电池。
具体地，储电模块可以利用锂电池将电能进行储存，储存的电能可以灵活调配，当站场用电需求量大时，锂电池可向充电站供电。站场用电需求量小时，氢气需求量较大时，锂电池可向电解水制氢模块供电。
作为本发明实施例的一个可选实施方式，充电模块包括：直流快速充电桩。具体地，充电模块可以用于对电动汽车快速充电，站内布置的充电桩为直流快速充电桩。
由此可见，利用本发明实施例提供的电氢制充注一体站，可用于加氢-充电的柔性电制氢充注一体站，可以给氢燃料汽车加氢，也可给电动汽车进行快速充电，并实现电-氢互动调节，在电量不足，氢气充足时，可以进行氢发电；氢气不足，电量充足时，可以进行电解水制氢。
有利于推动交通基础设施转型，助力交通领域深度脱碳；助于我国交通领域脱碳的新增长点；有助于推动电氢制充注一体站关键技术进步，加快交通领域低碳转型基础设施建设。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种电氢制充注一体站，其特征在于，包括：氢能供给模块、电能供给模块；其中：
所述氢能供给模块包括：电解水制氢模块、储氢模块和加氢模块；
所述电解水制氢模块，用于在直流电下将水分子分解为氢气和氧气，分别在阴极和阳极析出，并将析出的氢气进行提纯；
所述储氢模块，用于使用压缩机对所述电解水制氢模块制备的氢气进行压缩，将压缩氢气进行储存；
所述加氢模块，用于从所述储氢模块中获取燃料，并为燃料电池汽车加注氢燃料；
所述电能供给模块包括：氢发电模块、储电模块和充电模块；
所述氢发电模块，用于利用氢或氢与空气形成混合气体作为燃料发电，为所述储电模块提供电能；
所述储电模块，用于将电能进行储存，并为所述电解水制氢模块提供电能；
所述充电模块，用于从所述储电模块获取电能，对电动汽车进行快速充电。
2.根据权利要求1所述的电氢制充注一体站，其特征在于，还包括：供电模块，用于获取电网电能，为所述电解水制氢模块和所述充电模块提供电能。
3.根据权利要求2所述的电氢制充注一体站，其特征在于，还包括：可再生能源发电模块，用于利用光伏和/或风电产生电能，为所述供电模块和所述储电模块提供电能。
4.根据权利要求1所述的电氢制充注一体站，其特征在于，所述电解水制氢模块包括：
依次连接的软化装置、电解槽、气水分离器、氢气纯化器和氢气缓冲罐。
5.根据权利要求4所述的电氢制充注一体站，其特征在于，所述储氢模块包括：依次连接的储氢压缩机和储氢罐；
所述储氢压缩机，用于从所述氢气缓冲罐或者外购氢气处获取氢气。
6.根据权利要求5所述的电氢制充注一体站，其特征在于，所述氢发电模块包括：
氢燃料电池阳极、氢燃料电池阴极和氢燃料电池电池堆；
所述氢燃料电池阳极，用于获取空气和从所述储氢罐获取压缩氢气；
所述氢燃料电池阴极，用于获取空气；
氢燃料电池电池堆，用于从所述氢燃料电池阳极和所述氢燃料电池阴极获取气体，将氢或氢与空气形成混合气体作为燃料发电，阳极排气至所述氢燃料电池阳极。
7.根据权利要求2所述的电氢制充注一体站，其特征在于，所述供电模块包括：配电站。
8.根据权利要求1所述的电氢制充注一体站，其特征在于，所述储电模块包括：锂电池。
9.根据权利要求1所述的电氢制充注一体站，其特征在于，所述充电模块包括：直流快速充电桩。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116666691A (zh) * 2023-07-31 2023-08-29 北京科泰克科技有限责任公司 燃料电池车载氢系统及其汽车

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