CN219363819U - 用于小型海上平台的可再生能源制氢及储用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了用于小型海上平台的可再生能源制氢及储用系统，包括：风机、海水纯化系统、氢燃料电池、PEM水电解槽、氢压缩机、高压氢瓶组、固态储氢容器，风机电能输出端通过电缆与AC/DC转换器的输入端相连，AC/DC转换器输出端通过电缆与PEM水电解槽的阴阳极端板相连，海水纯化系统通过管道与PEM水电解槽的纯水入口相连，PEM水电解槽氢气输出端分别通过管道与氢压缩机的输入端、固态储氢容器相连，氢压缩机输出端通过管道与高压氢瓶组相连，固态储氢容器和高压氢瓶组分别通过管路与氢燃料电池相连。所述系统能利用风能发电制氢，并且能将氢气储存起来，需要电能时，又能通过氢燃料电池来得到电能，从而克服了可再生能源波动性大而无法有效利用的问题。

Description

用于小型海上平台的可再生能源制氢及储用系统

技术领域

本实用新型涉及氢能设备领域，具体涉及用于小型海上平台的可再生能源制氢及储用系统。

背景技术

以氢能为纽带，通过风能、太阳能、潮汐能等可再生能源发电制氢，可以降低制氢成本，实现氢能和新能源的多能互补、多能协同发展。我国风能资源丰富，风能储量和可开发量都居世界首位，其中10m高陆地可开发风能储量2.5亿kw，海上风能储量7.5亿kw，总计10亿kw。当前陆地风能开发进度领先，但是面向深远海丰富的可再生能源风力资源亟需开发，综合考虑可再生能源向深远海发展的趋势以及深远海可再生能源发电远距离送出难的现状，结合氢能既可作为二次能源，又可作为储能技术的特点。通过深远海上的风能就地制氢，把电能转化为绿色氢能，从而克服风能的波动性，实现风能的存储和利用。因此，海上可再生能源制氢将成为未来重要的清洁能源开发模式，对于我国能源结构转型具有重大的现实意义。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：将提供一种用于小型海上平台的可再生能源制氢及储用系统。

为了解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案为：用于小型海上平台的可再生能源制氢及储用系统，包括：用于发电的风机、海水纯化系统、氢燃料电池，其特征在于：还包括：PEM水电解槽、氢压缩机、高压氢瓶组、固态储氢容器，风机的电能输出端通过电缆与AC/DC转换器的输入端相连，AC/DC转换器的输出端通过电缆与PEM水电解槽的阴阳极端板相连，使得风机产生的电能能供给PEM水电解槽电解水制氢，海水纯化系统通过管道与PEM水电解槽的纯水入口相连，使得海水纯化系统能将制得的纯水供给PEM水电解槽，PEM水电解槽的氢气输出端分别通过管道与氢压缩机的输入端、固态储氢容器相连，氢压缩机的输出端通过管道与高压氢瓶组相连，固态储氢容器和高压氢瓶组还分别通过管路与氢燃料电池相连，使得固态储氢容器和高压氢瓶组中储存的氢气能供给氢燃料电池发电。

进一步的，前述的用于小型海上平台的可再生能源制氢及储用系统，其中：在固态储氢容器的外侧设置有热水箱，热水箱的进水口与氢燃料电池的出水口通过管道相连，使得氢燃料电池工作时产生的热水能进入热水箱中对固态储氢容器进行加热，使得固态储氢容器中储存的氢气能加速释放出来。

进一步的，前述的用于小型海上平台的可再生能源制氢及储用系统，其中：高压氢瓶组、固态储氢容器可拆卸替换的安装于小型海上平台上。

进一步的，前述的用于小型海上平台的可再生能源制氢及储用系统，其中：还设置有储能电池，风机和氢燃料电池均能对储能电池进行充电。

进一步的，前述的用于小型海上平台的可再生能源制氢及储用系统，其中：高压氢瓶组的储氢压力≥35MPa，储氢容积≥1000L；固态储氢容器中储氢材料重量≥150kg，储氢密度≥2.6wt%；高压氢瓶组和固态储氢容器的总储氢量≥35kg。

本实用新型的优点为：所述的可再生能源制氢及储用系统能利用风能发电制氢，并且能将氢气储存起来，需要电能时，又能通过氢燃料电池来得到电能，从而克服了可再生能源波动性大而无法有效利用的问题；另外，高压储氢存在储氢能力低但放氢速度快的特点，固态储氢存在放氢速度慢但储氢能力高的特点，本实用新型采用高压储氢及固态储氢两种方式对氢气进行储存，使得高压储氢和固态储氢能进行优势互补，从而使系统的储氢和放氢能力都能大大提高，这样能大大提高小型海上平台能源的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型所述的用于小型海上平台的可再生能源制氢及储用系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步的详细描述。

如图1所示，用于小型海上平台的可再生能源制氢及储用系统，包括：用于发电的风机1、海水纯化系统2、氢燃料电池3、PEM水电解槽4、氢压缩机5、高压氢瓶组6、固态储氢容器7，固态储氢容器7采用金属吸收氢气来对氢气进行储存；风机1的电能输出端通过电缆与AC/DC转换器8的输入端相连，AC/DC转换器8的输出端通过电缆与PEM水电解槽4的阴阳极端板相连，使得风机1产生的电能能供给PEM水电解槽4电解水制氢，海水纯化系统2通过管道与PEM水电解槽4的纯水入口相连，使得海水纯化系统2能将制得的纯水供给PEM水电解槽4，PEM水电解槽4的氢气输出端分别通过管道与氢压缩机5的输入端、固态储氢容器7相连，氢压缩机5的输出端通过管道与高压氢瓶组6相连，固态储氢容器7和高压氢瓶组6还分别通过管路与氢燃料电池3相连，使得固态储氢容器7和高压氢瓶组6中储存的氢气能供给氢燃料电池3发电，氢燃料电池3发的电主要用于给海上平台上的用电设备供电。

在本实施例中，在固态储氢容器7的外侧设置有热水箱，热水箱的进水口与氢燃料电池3的出水口通过管道相连，使得氢燃料电池3工作时产生的热水能进入热水箱中对固态储氢容器7进行加热，使得固态储氢容器7中储存的氢气能加速释放出来。

高压氢瓶组6、固态储氢容器7可拆卸替换的安装于小型海上平台上，使得高压氢瓶组6、固态储氢容器7能被转运。还设置有储能电池，风机1和氢燃料电池3均能对储能电池进行充电。

高压氢瓶组6的储氢压力≥35MPa，储氢容积≥1000L；固态储氢容器7中储氢材料重量≥150kg，储氢密度≥2.6wt%；高压氢瓶组6和固态储氢容器7的总储氢量≥35kg。

当海上平台位于深远海时，丰富的海洋风能带动风机1的运行，风机1产生的电能提供给PEM水电解槽4电解制氢，风机1产生的电能也可以提供给平台上的用电设备，海水纯化系统2能为PEM水电解槽4提供电解用的纯水，PEM水电解槽4制得的氢气的一部分会被输送至固态储氢容器7中储存，剩余的氢气会在氢压缩机5中加压后输送至高压氢瓶组6中储存；当需要用氢时，固态储氢容器7、高压氢瓶组6都能放出氢气供氢燃料电池3使用。

高压氢瓶组6打开放氢时，由于其压力高，使得其放氢速度较快，但其储氢量较低，所以适用于非长时间使用、高频率启停的电器设备。

固态储氢容器7打开放氢时，由于其需要加热后才能放氢，使得其放氢速度较慢且压力较低，但其具备储氢密度高的特点，所以适用于长时间使用、低频率启停的电器设备。

在高压氢瓶组6或固态储氢容器7缺氢时，高压氢瓶组6可以向固态储氢容器7转注氢气，固态储氢容器7也可以通过氢压缩机5对高压氢瓶组6进行氢气转注，从而能进一步保障平台的稳定运行。

Claims (5)

1.用于小型海上平台的可再生能源制氢及储用系统，包括：用于发电的风机、海水纯化系统、氢燃料电池，其特征在于：还包括：PEM水电解槽、氢压缩机、高压氢瓶组、固态储氢容器，风机的电能输出端通过电缆与AC/DC转换器的输入端相连，AC/DC转换器的输出端通过电缆与PEM水电解槽的阴阳极端板相连，使得风机产生的电能能供给PEM水电解槽电解水制氢，海水纯化系统通过管道与PEM水电解槽的纯水入口相连，使得海水纯化系统能将制得的纯水供给PEM水电解槽，PEM水电解槽的氢气输出端分别通过管道与氢压缩机的输入端、固态储氢容器相连，氢压缩机的输出端通过管道与高压氢瓶组相连，固态储氢容器和高压氢瓶组还分别通过管路与氢燃料电池相连，使得固态储氢容器和高压氢瓶组中储存的氢气能供给氢燃料电池发电。

2.根据权利要求1所述的用于小型海上平台的可再生能源制氢及储用系统，其特征在于：在固态储氢容器的外侧设置有热水箱，热水箱的进水口与氢燃料电池的出水口通过管道相连，使得氢燃料电池工作时产生的热水能进入热水箱中对固态储氢容器进行加热，使得固态储氢容器中储存的氢气能加速释放出来。

3.根据权利要求1或2所述的用于小型海上平台的可再生能源制氢及储用系统，其特征在于：高压氢瓶组、固态储氢容器可拆卸替换的安装于小型海上平台上。

4.根据权利要求1或2所述的用于小型海上平台的可再生能源制氢及储用系统，其特征在于：还设置有储能电池，风机和氢燃料电池均能对储能电池进行充电。

5.根据权利要求1或2所述的用于小型海上平台的可再生能源制氢及储用系统，其特征在于：高压氢瓶组的储氢压力≥35MPa，储氢容积≥1000L；固态储氢容器中储氢材料重量≥150kg，储氢密度≥2.6wt%；高压氢瓶组和固态储氢容器的总储氢量≥35kg。