CN218378965U

CN218378965U - 一种电解水制氢加氢一体加氢站系统

Info

Publication number: CN218378965U
Application number: CN202221517947.6U
Authority: CN
Inventors: 罗斌峰; 吴军; 罗钦予; 何金平
Original assignee: Sichuan Jinxing Clean Energy Equipment Co ltd
Current assignee: Sichuan Jinxing Clean Energy Equipment Group Co ltd
Priority date: 2022-06-17
Filing date: 2022-06-17
Publication date: 2023-01-24
Anticipated expiration: 2032-06-17

Abstract

本实用新型公开了一种电解水制氢加氢一体加氢站系统，制氢加氢一体化，可以有效规避两次充装、远距离运输等问题，在最大程度降低氢气终端使用成本的同时，有效提高氢气使用的安全性，构造一种电解水制氢加氢一体加氢站，包括制氢系统、储氢系统以及加氢系统，该所述制氢系统产生氢气，经储氢系统压缩储存，最后通过加氢系统加注至设备中，所述制氢系统包括第一电解系统、气体处理系统以及第二电解系统，所述第一暂储罐与第二暂储罐均包括内层以及外层，所述外层与内层之间形成将内层包裹在内的夹层，所述第一暂储罐与第二暂储罐的两侧设置有与夹层连接通的接头，所述第二冷却系统与两侧所述接头保持连接。

Description

一种电解水制氢加氢一体加氢站系统

技术领域

本实用新型涉及氢能技术领域，具体来讲涉及的是一种电解水制氢加氢一体加氢站系统。

背景技术

对制氢加氢一体化系统的研究与集成，可有效规避重复充装、远距离运输等过程，在降低氢气使用成本、提高基础设施运营经济性的同时提高氢气使用的安全性，为氢能基础设施的规模化推广提供技术支撑。

对可再生能源电解水制氢技术的研发，可在获取廉价绿色氢源的同时，进一步降低氢气使用成本，并为可再生能源消纳提供新的途径，促进可再生能源与氢能的协同发展。

国内外研究现状与趋势：在制氢加氢一体化系统研发方面，国外已实现多种制氢方式与加氢工艺的耦合联用，实现了加氢站内现场制氢的工程应用模式。而国内因法规、政策等因素，尚未明确制氢加氢一体化项目的建设标准与依据。在可再生能源电解水制氢技术方面，国内已实现小规模PEM电解水制氢设备的工程应用，但由于关键零部件受限等原因，目前尚未实现大规模PEM电解水制氢技术和装备突破，商业化应用水平与国外相比仍存在较大差距。

目前由于国内法规限制，大多数加氢站均采用外供氢的模式，利用氢气长管拖车运输氢气通过卸车、增压、储存、加注等流程，为氢燃料电池汽车提供氢气。在外供氢模式下，需要在制氢站对氢气长管拖车进行充装，在加氢站对氢燃料电池汽车进行充装，使得用氢过程的危险性大大增加；同时远距离的运输导致每公斤氢气的成本增幅超过了10元，影响基础设施的运营经济性，不利于产业规模化发展。

实用新型内容

因此，为了解决上述不足，本实用新型在此提供一种电解水制氢加氢一体加氢站，制氢加氢一体化，可以有效规避两次充装、远距离运输等问题，在最大程度降低氢气终端使用成本的同时，有效提高氢气使用的安全性。

本实用新型是这样实现的，构造一种电解水制氢加氢一体加氢站，包括制氢系统、储氢系统以及加氢系统，该所述制氢系统产生氢气，经储氢系统压缩储存，最后通过加氢系统加注至设备中；

所述制氢系统包括第一电解系统、气体处理系统以及第二电解系统；

所述气体处理系统包括第二冷却系统以及用于储存氧气与氢气且结构相同的第一暂储罐与第二暂储罐，所述第一电解系统氧气出气口与第二暂储罐连接通，氢气出气口与第一暂储罐连接通；

所述第一暂储罐与第二暂储罐均包括内层以及外层，所述外层包裹在内层外侧，所述外层与内层之间形成将内层包裹在内的夹层，所述第一暂储罐与第二暂储罐的两侧设置有与夹层连接通的接头，所述第二冷却系统与两侧所述接头保持连接；

所述第一暂储罐底部出液口与第二电解系统连接通，所述第二电解系统的氧气出气口与第二暂储罐连接通。

根据本实用新型所述的一种电解水制氢加氢一体加氢站，其特征在于，所述第一暂储罐与第二暂储罐内设置有气压传感器以及第二温度传感器。

此设置的目的在于，通过气压传感器与第二温度传感器对第一暂储罐与第二暂储罐内气压与温度进行监测，以便于对异常状况的及时处理。

根据本实用新型所述的一种电解水制氢加氢一体加氢站，其特征在于，所述第一电解系统包括水箱、电极以及隔板，所述隔板设置在水箱内，将水箱分隔成氧气区与氢气区，所述电极分别设置在隔板两侧。

此设置的目的在于，电极通电，水箱内氧气区内的电极为正极，氢气区内的电极为负极，水电解成氢气与氧气，并分别注入到第一暂储罐与第二暂储罐，结构简单。

根据本实用新型所述的一种电解水制氢加氢一体加氢站，其特征在于，还包括设置在水箱内的低液位传感器以及高液位传感器。

此设置的目的在于，通过低液位传感器以及高液位传感器对水箱内水的液位进行监控，避免水箱内水位过低或过高。

根据本实用新型所述的一种电解水制氢加氢一体加氢站，其特征在于，还包括用于提高水温的电热丝、降低水温的第一冷却系统以及第一温度传感器。

此设置的目的在于，可保持水箱内水的温度恒定，避免电解过程中，因电机发热，导致水蒸发混入气体内，提高制氢的纯化度。

根据本实用新型所述的一种电解水制氢加氢一体加氢站，其特征在于，还包括水处理系统，所述水处理系统包括两组I级过滤器、两组II级过滤器以及储水罐，两组所述I级过滤器相互连接通，其中一所述I级过滤器与储水罐连接通，两组所述II级过滤器相互连接通，其中一所述II级过滤器与储水罐连接通，另一所述II级过滤器与水箱连接通。

此设置的目的在于，对水进行过滤，避免水中的杂质影响水的电解，甚至影响电极寿命。

根据本实用新型所述的一种电解水制氢加氢一体加氢站，其特征在于，还包括用于控制制氢进程的电气箱以及控制柜。此设置的目的在于，提高对设备的控制精度。

本实用新型具有如下优点：本实用新型在此提供一种电解水制氢加氢一体加氢站系统及工艺，制氢加氢一体化，可以有效规避两次充装、远距离运输等问题，在最大程度降低氢气终端使用成本的同时，有效提高氢气使用的安全性。具有如下方面优点；

1、制氢加氢一体化，可以有效规避两次充装、远距离运输等问题，在最大程度降低氢气终端使用成本的同时，有效提高氢气使用的安全性；

2、通过第二冷却系统将冷气注入第一暂储罐与第二暂储罐的夹层内，对罐体进行降温，在低温作用下罐体内气体中含有的水气冷凝呈液体沉积在罐体底部，提高了气体的纯度；

3、通过电热丝与第一冷却系统保持水箱内水的温度恒定，避免电解过程中，因电机发热，导致水蒸发混入气体内，提高制氢的纯化度；

4、通过I级过滤器与II级过滤器对待电解水进行过滤，避免水中的杂质影响水的电解，甚至影响电极寿命。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是制氢示意图；

图3是制氢系统的结构示意图；

图4是制氢系统的正视图；

图5是制氢系统的侧视图；

图6是制氢系统的俯视图；

图7是水箱的结构示意图；

图8是图7的A-A剖视图；

图9是第一暂储罐的结构示意图；

图10是图9中B-B剖视图；

图11是第一暂储罐的罐体结构示意图；

图12是加氢系统的结构示意图；

图13是加氢系统的正视图；

图14是加氢系统的侧视图；

图15是储氢系统的结构示意图。

其中：1、制氢系统；2、储氢系统；2A、I级压缩机；2B、II级压缩机；2C、储氢罐；3、加氢系统；4、水处理系统；5、第一电解系统；6、气体处理系统；7、第二电解系统；8、第一温度传感器；9、高液位传感器；10、低液位传感器；11、电极；12、控制柜；13、电气箱；14、隔板；15、进水管；16、I级过滤器；17、II级过滤器；18、第二冷却系统；19、第一暂储罐；19-1、外层；19-2、夹层；19-3、内层；20、储水罐；21、第二暂储罐；22、压力传感器；23、第二温度传感器；24、加注枪架；25、接头；26、加注枪；27、电器柜；28、安装箱；29、屏幕；30、水箱；31、第一冷却系统；32、电热丝。

具体实施方式

下面将结合附图1-图14对本实用新型进行详细说明，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型通过改进在此提供一种电解水制氢加氢一体加氢站，包括制氢系统1、储氢系统2以及加氢系统3，该所述制氢系统1产生氢气，经储氢系统2压缩储存，最后通过加氢系统3加注至设备中；

所述制氢系统1包括第一电解系统5、气体处理系统6以及第二电解系统7；

所述第一电解系统5包括水箱30、电极11以及隔板14，所述隔板14设置在水箱30内，将水箱30分隔成氧气区与氢气区，所述电极11分别设置在隔板14两侧；

水箱30内氧气区内的电极为正极，氢气区内的电极为负极，电极11通电，水电解成氢气与氧气；

所述气体处理系统6包括第二冷却系统18以及用于储存氧气与氢气且结构相同的第一暂储罐19与第二暂储罐21，所述第一电解系统5氧气出气口与第二暂储罐21连接通，氢气出气口与第一暂储罐19连接通；

第一电解系统5内电解反应产生的氧气与氢气分别注入到第二暂储罐21与第一暂储罐19内进行储存；

其中，第一暂储罐19与第二暂储罐21均包括内层19-3以及外层19-1，所述外层包裹在内层19-3外侧，所述外层与内层19-3之间形成将内层19-3包裹在内的夹层19-2，所述第一暂储罐19与第二暂储罐21的两侧设置有与夹层19-2连接通的接头25，所述第二冷却系统18与两侧所述接头25保持连接；

其中外层19-1采用隔热保温材料，内层采用导热材料；

所述第一暂储罐19底部出液口与第二电解系统7连接通，所述第二电解系统7的氧气出气口与第二暂储罐21连接通；

通过第二冷却系统18将冷气注入第一暂储罐19与第二暂储罐21的夹层内，对罐体进行降温，在低温作用下罐体内气体中含有的水气冷凝呈液体沉积在罐体底部，在水泵的作用下，底部水液自罐体底部的出液口注入第二电解系统7内；

所述第一暂储罐19与第二暂储罐21内设置有气压传感器22以及第二温度传感器23；

气压传感器22将罐体内气压转化成电信号传输至终端上，终端将其分析转化，以数值呈现出来，在罐体内上部与下部均设置有气压传感器22，通过多部位测量气压，以便于得到较为精确的气压值，第二温度传感器23将罐体内温度转化成电信号传输至终端上，终端将其分析转化，以数值呈现出来，以便于及时调节温度，通过气压传感器22与第二温度传感器23对第一暂储罐19与第二暂储罐21内气压与温度进行监测，以便于对异常状况的及时处理；

其中，储氢系统2包括有氢气压缩系统以及储氢罐，氢气压缩系统包括I级压缩机2A与II级压缩机2B，储氢罐2C内设置有用于测量氢气浓度的氢气浓度检测装置；

加氢系统包括有安装箱28、电气柜27、显示屏29以及加注枪26，安装箱28内安装有氢气加注组件，通过软管与加注枪26连接通，电气柜28内设置有控制加注组件工作以及显示屏29数据显示的控制组件；

制氢系统1内产生的氢气经I级压缩机与II级压缩机压缩后注入到储氢罐内储存，储氢罐内氢气在加氢系统3电器柜28内控制组件的控制下通入加注枪26内，最后注入到设备内，加氢系统3两侧设置有用于放置加注枪26的加注枪架24；

显示屏29可显示加氢过程中的各项数据以及储氢罐内的氢气含量。

在上述技术方案的基础上，还包括设置在水箱30内的低液位传感器10以及高液位传感器9。

通过低液位传感器10以及高液位传感器9对水箱30内水的液位进行监控，避免水箱30内水位过低或过高。

在上述技术方案的基础上，还包括用于提高水温的电热丝32、降低水温的第一冷却系统31以及第一温度传感器8。

电热丝32可对水箱内水升温，第一冷却系统31可对水箱内水进行降温，第一温度传感器将罐体内温度转化成电信号传输至终端上，终端将其分析转化，以数值呈现出来，以便于及时调节温度，三者配合使用，保持了水箱30内水的温度恒定，避免电解过程中，因电级发热，导致水蒸发混入气体内，提高制氢的纯化度。

为了提高恒温效果，水箱30内侧设置有用保温材料制成的保温板。

在上述技术方案的基础上，还包括水处理系统4，所述水处理系统4包括两组I级过滤器16、两组II级过滤器17以及储水罐20，两组所述I级过滤器16相互连接通，其中一所述I级过滤器16与储水罐20连接通，两组所述II级过滤器17相互连接通，其中一所述II级过滤器17与储水罐20连接通，另一所述II级过滤器17与水箱30连接通。

通过I级过滤器16与II级过滤器17对待电解水进行过滤，避免水中的杂质影响水的电解，甚至影响电极寿命。

在上述技术方案的基础上，还包括用于控制制氢进程的电气箱13以及控制柜12，提高对设备的控制精度。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种电解水制氢加氢一体加氢站系统，其特征在于；包括制氢系统（1）、储氢系统（2）以及加氢系统（3），该所述制氢系统（1）产生氢气，经储氢系统（2）压缩储存，最后通过加氢系统（3）加注至设备中；

所述制氢系统（1）包括第一电解系统（5）、气体处理系统（6）以及第二电解系统（7）；

所述气体处理系统（6）包括第二冷却系统（18）以及用于储存氧气与氢气且结构相同的第一暂储罐（19）与第二暂储罐（21），所述第一电解系统（5）氧气出气口与第二暂储罐（21）连接通，氢气出气口与第一暂储罐（19）连接通；

所述第一暂储罐（19）与第二暂储罐（21）均包括内层（19-3）以及外层（19-1），所述外层包裹在内层（19-3）外侧，所述外层与内层（19-3）之间形成将内层（19-3）包裹在内的夹层（19-2），所述第一暂储罐（19）与第二暂储罐（21）的两侧设置有与夹层（19-2）连接通的接头（25），所述第二冷却系统（18）与两侧所述接头（25）保持连接；

所述第一暂储罐（19）底部出液口与第二电解系统（7）连接通，所述第二电解系统（7）的氧气出气口与第二暂储罐（21）连接通。

2.根据权利要求1所述的一种电解水制氢加氢一体加氢站系统，其特征在于；所述第一暂储罐（19）与第二暂储罐（21）内设置有气压传感器（22）以及第二温度传感器（23）。

3.根据权利要求1所述的一种电解水制氢加氢一体加氢站系统，其特征在于；所述第一电解系统（5）包括水箱（30）、电极（11）以及隔板（14），所述隔板（14）设置在水箱（30）内，将水箱（30）分隔成氧气区与氢气区，所述电极（11）分别设置在隔板（14）两侧。

4.根据权利要求3所述的一种电解水制氢加氢一体加氢站系统，其特征在于，还包括设置在水箱（30）内的低液位传感器（10）以及高液位传感器（9）。

5.根据权利要求4所述的一种电解水制氢加氢一体加氢站系统，其特征在于，还包括用于提高水温的电热丝（32）、降低水温的第一冷却系统（31）以及第一温度传感器（8）。

6.根据权利要求5所述的一种电解水制氢加氢一体加氢站系统，其特征在于；还包括水处理系统（4），所述水处理系统（4）包括两组I级过滤器（16）、两组II级过滤器（17）以及储水罐（20），两组所述I级过滤器（16）相互连接通，其中一所述I级过滤器（16）与储水罐（20）连接通，两组所述II级过滤器（17）相互连接通，其中一所述II级过滤器（17）与储水罐（20）连接通，另一所述II级过滤器（17）与水箱（30）连接通。

7.根据权利要求6所述的一种电解水制氢加氢一体加氢站系统，其特征在于，还包括用于控制制氢进程的电气箱（13）以及控制柜（12）。