CN214361725U - 电解海水制氢系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及清洁能源转化利用技术领域，特别涉及一种电解海水制氢系统，包括风光发电装置、与风光发电装置电连接的储能装置与直流控制装置、与直流控制装置电连接的电解装置及与电解装置连接的氢气收集装置，风光发电装置用于利用风能和/或太阳能发生电能，电能高于设定值的部分通过储能装置进行存储，低于设定值的其它部分通过直流控制装置进行转换后提供给电解装置，电解装置还与储能装置电连接，电解装置用于装载并电解海水，以制作氢气，并将氢气输送至氢气收集装置。满足无氢情况下的临时供电要求，可应对多种可能的突发状况，提高了电解海水制氢系统的灵活性，扩大了应用场景。

Description

电解海水制氢系统

技术领域

本实用新型涉及清洁能源转化利用技术领域，特别是涉及电解海水制氢系统。

背景技术

风电、光电等依赖自然环境的电力受环境变化影响明显，大量不稳定的电力无法上网而被废弃，将不稳定电力通过电解水制氢存储进氢气能有效提高清洁能源的利用率。海水资源丰富，可作为源源不断的电解水介质，将风电、光电及海水结合，可以打造完全的可再生能源体系，缓解化石能源危机。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种电解海水制氢系统，其具有储能装置作用电解备用能源，制氢稳定，提高了制氢效率。

一种电解海水制氢系统，包括风光发电装置、与风光发电装置电连接的储能装置与直流控制装置、与直流控制装置电连接的电解装置及与电解装置连接的氢气收集装置，风光发电装置用于利用风能和/或太阳能发生电能，电能高于设定值的部分通过储能装置进行存储，低于设定值的其它部分通过直流控制装置进行转换后提供给电解装置，电解装置还与储能装置电连接，电解装置用于装载并电解海水，以制作氢气，并将氢气输送至氢气收集装置。

上述电解海水制氢系统，设置了储能装置，在风光发电装置能量充足的情况下，风光发电装置产生的电能一部分经过直流控制单位的转化与调节，进入电解装置用于电解海水，一部分电能进入储能装置存储，不仅可对电解装置供能，满足无风无光条件下的特殊制氢要求，还可对其他应用设备直接供能，与氢能供能共同组成二元供能系统，满足无氢情况下的临时供电要求，可应对多种可能的突发状况，提高了电解海水制氢系统的灵活性，扩大了应用场景。

在其中一个实施例中，电解海水制氢系统还包括海水预处理装置，海水预处理装置连通电解装置，海水经过海水预处理装置进行预处理后去除大部分杂质，再流入电解装置。

在其中一个实施例中，海水预处理装置包括过滤器，过滤器用于过滤海水中的固体物质。

在其中一个实施例中，过滤器包括壳体及安装于壳体中的滤网，壳体内开设有通道，滤网安装于通道中，并且滤网的网面与通道的中心轴线相交，使用时，海水穿过滤网，滤去其中的固体物质。

在其中一个实施例中，滤网的筛孔为150～250目。

在其中一个实施例中，海水处理装置还包括连通过滤器的除锰机构，除锰机构具有除锰进液口和除锰出液口，除锰进液口连通过滤器，除锰出液口连通电解装置，除锰机构用于去除过滤后的海水中的锰元素。

在其中一个实施例中，电解海水制氢系统还包括连接电解装置的去垢装置，去垢装置用于放出清洗液处理电解装置中的污垢。

在其中一个实施例中，氢气收集装置包括氢气纯化器和连接氢气纯化器的储氢容器，电解装置包括阳极出口和阴极出口，氢气纯化器连接电解装置的阴极出口，电解装置电解海水后产生的氢气通过阴极出口流入氢气纯化器进行纯化，纯化后的氢气流动至储氢容器。

在其中一个实施例中，氢气纯化器包括除湿单元，用于吸收氢气中的水分。

在其中一个实施例中，电解海水制氢系统还包括废气处理装置，废气处理装置连接电解装置的阳极口，用于处理从阳极出口流出的废气。

附图说明

图1为本实用新型电解海水制氢系统的示意图。

附图标记说明：

风光发电装置20，储能装置30，直流控制装置40，电解装置50，氢气收集装置60，氢气纯化器61，储氢容器62，海水预处理装置70，过滤器71，除锰机构72，去垢装置80，废气处理装置90，电解海水制氢系统100。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将对本实用新型进行更全面的描述。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

请参阅图1，为本实用新型一实施例的电解海水制氢系统100，包括风光发电装置20、与风光发电装置20电连接的储能装置30与直流控制装置40、与直流控制装置40电连接的电解装置及50与电解装置50连接的氢气收集装置60，风光发电装置20用于利用风能和/或太阳能发生电能，电能高于设定值的部分通过储能装置30进行存储，低于设定值的其它部分通过直流控制装置40进行转换后提供给电解装置50，电解装置50还与储能装置30电连接，电解装置50用于装载并电解海水，以制作氢气，并将氢气输送至氢气收集装置60。

风光发电装置20为风能发电机构和太阳能发电机构构成，工作时风能发电机构和光能发电机构协同发电。电解海水制氢系统100中设置了储能装置30，风能和太阳能充足的情况下，风能发电和太阳能发电总电能大于设定值时，风光发电装置20产生的电能一部分经过直流控制单位的转化与调节，进入电解装置50用于电解海水，一部分电能进入储能装置30存储，不仅可对电解装置50供能，满足无风无光条件下的特殊制氢要求，还可对其他应用设备直接供能，与氢能供能共同组成二元供能系统，满足无氢情况下的临时供电要求，可应对多种可能的突发状况，提高了电解海水制氢系统100的灵活性，扩大了应用场景。

电解装置50具有进水口和出水口，海水自进水口进入电解装置50，然后从出水口流出，电解时，海水在电解装置50内为流动状态，通过海水的流动冲散电极表面或电极附近产生的固体物质，避免固体物质包裹于电极表面，影响电解。

氢气收集装置60包括氢气纯化器61和连接氢气纯化器61的储氢容器62，氢气纯化器61连接电解装置50的阴极出口，电解装置50电解海水后产生的氢气通过阴极出口流入氢气纯化器61进行纯化，纯化后的氢气流动至储氢容器62，电解时，氢气自电解装置50的阴极出口流入氢气纯化器61，进行纯化，纯化后的氢气流动至储氢容器62。氢气纯化器61包括除湿单元，用于吸收氢气中的水分。电解获得的氢气中的杂质主要为水分，除湿单元除去水分后即可获得纯度较高的氢气。除湿单元主要由除湿剂组成，除湿剂例如可以为变色硅胶、生石灰或其他吸湿剂，本实施例选用变色硅胶吸收氢气中的水分，变色硅胶吸水后经100℃～120℃烘干至后可循环使用，节省材料。

一个实施例中，电解海水制氢系统100还包括海水预处理装置70，海水预处理装置70连通电解装置50，海水经过海水预处理装置70进行预处理后去除大部分杂质后，再流入电解装置50。对海水进行电解前预处理，不仅可以去除可能形成堵塞的杂质，还能通过控制海水输入的流速，冲刷电解装置50，减缓电极积垢的沉积速率，延长酸洗周期，提高电解效率和质量。

海水预处理装置70包括过滤器71，过滤器71用于过滤海水中的固体物质，海水中可能包含有体积较大的固体物质，如漂浮物、垃圾、沙砾等，可通过过滤器71滤去。具体地，过滤器71包括壳体及安装于壳体中的滤网，壳体内开设有通道，滤网安装于通道中，并且滤网的网面与通道的中心轴线相交，使用时，海水穿过滤网，滤去其中的固体物质。可根据海水的实际情况选择合适筛孔的滤网，一般地，滤网的筛孔选为150～250目，适合大部分情况的海水，可基本过滤掉影响电解的固体物质。

一个实施例中，海水处理装置70还包括连通过滤器71的除锰机构72，除锰机构72具有除锰进液口和除锰出液口，除锰进液口连通过滤器71，除锰出液口连通电解装置50，除锰机构72用于去除过滤后的海水中的锰元素。除锰机构72内含有硫酸硼，利用硫酸硼和锰离子的反应去除锰离子。海水经滤网过滤后，自除锰进液口进入，穿过除锰机构72，然后从除锰出液口流出，流入电解装置50。海水中的锰元素一般以二价锰离子的形式存在，若海水中含锰离子，电解时，电极上会释出二氧化锰固体，覆盖电极，影响电解反应，去除海水中的锰离子可以提高电解质量。

一个实施例中，电解海水制氢系统100还包括连接电解装置50的去垢装置80，去垢装置80用于放出清洗液处理电解装置50中的污垢。电解装置50内的污垢一般为可溶于酸的物质，可以选用酸液作为清洗液处理污垢，一般选用非盐酸的强酸，如稀硫酸等，避免盐酸引入氯离子，减少电解阳极上氯气的产生，抑制了电解效率。电解完成后，将海水预处理装置70断开与电解装置50的连接，将去垢装置80连接电解装置50的进水口，通入清洗液，即可开始去垢处理。

一个实施例中，电解海水制氢系统100还包括废气处理装置90，废气处理装置90连接电解装置50的阳极口，用于处理从阳极出口流出的废气。废气处理装置90中装载碱溶液，碱溶液例如可以为氢氧化钠或氢氧化钾等。电解海水所产生的废气主要为氯气，废气通入废气处理装置90后，废气和碱溶液的化学反应吸收氯气，处理效率高，有效防止环境污染和人员中毒。

本实用新型电解海水制氢系统100，具有储能装置30，储能装置30可作为电解装置50的备用电源，满足无风无光条件下的特殊制氢要求，还可直接供电其他应用设备，与氢能供能共同组成二元供能系统，提高了系统的灵活性，可处理废气，避免废气对环境的污染和对人员的伤害，充分考虑氢气产出后的纯化及应用问题，具有对氢气进行纯化、存储的功能，实现从自然存在的风能、光能到可直接使用的氢能的系统设计，供能灵活、安全环保、体系完整的特点。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种电解海水制氢系统，其特征在于，包括风光发电装置、与所述风光发电装置电连接的储能装置与直流控制装置、与所述直流控制装置电连接的电解装置及与所述电解装置连接的氢气收集装置，所述风光发电装置用于利用风能和/或太阳能发生电能，所述电能高于设定值的部分通过所述储能装置进行存储，低于所述设定值的其它部分通过所述直流控制装置进行转换后提供给所述电解装置，所述电解装置还与所述储能装置电连接，所述电解装置用于装载并电解海水，以制作氢气，并将所述氢气输送至所述氢气收集装置；

所述电解海水制氢系统还包括海水预处理装置，所述海水预处理装置连通所述电解装置，海水经过所述海水预处理装置进行预处理后去除大部分杂质，再流入所述电解装置；

所述海水预处理装置包括过滤器，所述过滤器用于过滤海水中的固体物质，所述过滤器包括壳体及安装于所述壳体中的滤网，所述壳体内开设有通道，所述滤网安装于所述通道中，并且所述滤网的网面与所述通道的中心轴线相交，使用时，海水穿过所述滤网，滤去其中的固体物质。

2.根据权利要求1所述的电解海水制氢系统，其特征在于，所述滤网的筛孔为150～250目。

3.根据权利要求1所述的电解海水制氢系统，其特征在于，所述海水预处理装置还包括连通所述过滤器的除锰机构，所述除锰机构具有除锰进液口和除锰出液口，所述除锰进液口连通所述过滤器，所述除锰出液口连通所述电解装置，所述除锰机构用于去除过滤后的海水中的锰元素。

4.根据权利要求1所述的电解海水制氢系统，其特征在于，所述电解海水制氢系统还包括连接所述电解装置的去垢装置，所述去垢装置用于放出清洗液处理所述电解装置中的污垢。

5.根据权利要求1所述的电解海水制氢系统，其特征在于，所述氢气收集装置包括氢气纯化器和连接所述氢气纯化器的储氢容器，所述电解装置包括阳极出口和阴极出口，所述氢气纯化器连接所述电解装置的所述阴极出口，所述电解装置电解海水后产生的氢气通过所述阴极出口流入所述氢气纯化器进行纯化，纯化后的氢气流动至所述储氢容器。

6.根据权利要求5所述的电解海水制氢系统，其特征在于，所述氢气纯化器包括除湿单元，用于吸收氢气中的水分。

7.根据权利要求6所述的电解海水制氢系统，其特征在于，所述电解海水制氢系统还包括废气处理装置，所述废气处理装置连接所述电解装置的所述阳极出口，用于处理从所述阳极出口流出的废气。

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