CN220224351U - 一种aem电解水技术的系统化设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种AEM电解水技术的系统化设备，本实用新型涉及可再生能源与储能技术领域，包括电源及AEM制氢系统、气液分离冷却系统、气体纯化及检测系统和远程操控端，所述电源及AEM制氢系统包括多端口电源转换器，AC/DC电源装置和AEM电解水制氢单元，所述气液分离冷却系统包括电解液循环补充单元、自动温控单元、氧侧气液分离器和氢侧气液分离器，所述氧侧气液分离器和氢侧气液分离器均内置有冷却系统，所述气体纯化及检测系统包括氧纯度检测设备、氢纯度检测设备和氢气纯化系统。该AEM电解水技术的系统化设备，通过采用AEM电解水制氢单元，其体积小，响应速度快，能耗低，成本低。
Description
技术领域
本实用新型涉及可再生能源与储能技术领域，具体为一种AEM电解水技术的系统化设备。
背景技术
氢在人类工业生活中扮演了关键角色，自1975年以来，全球对H2的需求不断增加，具有非常高的全球市场价值，同时与光伏发电或风力发电配套的电解水制绿氢在未来将成为发展趋势。对于传统的碱液电解制氢氧电解槽存在着体积大、能耗高(～5kWh/Nm3H2)，大规模状态下多设备协调控制策略复杂。因此，需研究一种新型低成本，低能耗，模块化，系统化的电解设备，来克服这些问题，实现和风光发电结合的电解水绿氢制备。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种AEM电解水技术的系统化设备，解决了传统的碱液电解制氢氧电解槽存在着体积大、能耗高(～5kWh/Nm3H2)，大规模状态下多设备协调控制策略复杂的问题。
为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种AEM电解水技术的系统化设备，包括电源及AEM制氢系统、气液分离冷却系统、气体纯化及检测系统和远程操控端；
所述电源及AEM制氢系统包括多端口电源转换器，AC/DC电源装置和AEM电解水制氢单元；
所述气液分离冷却系统包括电解液循环补充单元、自动温控单元、氧侧气液分离器和氢侧气液分离器，所述氧侧气液分离器和氢侧气液分离器均内置有冷却系统；
所述气体纯化及检测系统包括氧纯度检测设备、氢纯度检测设备和氢气纯化系统，所述氧纯度检测设备和氢纯度检测设备均包括排空模块，所述氢纯度检测设备包括储能单元。
优选的，所述多端口电源转换器端部连接有网电、风力发电机组和光伏发电机组。
优选的，所述AEM电解水制氢单元由阴离子交换膜、两个高活性的过渡金属催化电极片、极板、气液扩散层、绝缘密封垫片、端板密封组装而成。
优选的，所述多端口电源转换器的输出端与AC/DC电源装置的输入端相连接，所述AC/DC电源装置的输出端与AEM电解水制氢单元的输入端相连接。
有益效果
本实用新型提供了一种AEM电解水技术的系统化设备。与现有技术相比具备以下有益效果：
1、该AEM电解水技术的系统化设备，通过采用AEM电解水制氢单元，其体积小，响应速度快，能耗低，成本低。
2、该AEM电解水技术的系统化设备，可直接接入与风光发电系统，无需中间储能模块，可直接将不稳定的风电与光电储存为氢能。
3、该AEM电解水技术的系统化设备，采用弱碱性溶液(≤10wt％)作为电解质，更加环保。
4、该AEM电解水技术的系统化设备，基于AEM电解水制氢单元的各项系统体积小，各项系统之间协调控制更简单，同时加入自动温控单元，自动补水单元，提高系统可靠性，且可远程操控，方便管理。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图。
图中：1、多端口电源转换器；2、AC/DC电源装置；3、AEM电解水制氢单元；4、电解液循环补充单元；5、自动温控单元；6、氢侧气液分离器；7、氧侧气液分离器；8、氢气纯化系统；9、氧纯度检测设备；10、氢纯度检测设备；11、储能单元；12、排空模块；13、远程操控端。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，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。
请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：一种AEM电解水技术的系统化设备，包括电源及AEM制氢系统、气液分离冷却系统、气体纯化及检测系统和远程操控端13，远程操控端13可对温度、电解液液位警示、气体达标纯度等关键参数进行远程设置，同时对系统运行情况进行监控，保证设备安全运行。
电源及AEM制氢系统包括多端口电源转换器1，AC/DC电源装置2和AEM电解水制氢单元3，多端口电源转换器1端部连接有网电、风力发电机组和光伏发电机组，使其能够兼容多种能源电力，无需储电单元进入制氢系统，AC/DC电源装置2可直接将交流电转换为直流电，供给制氢，AEM电解水制氢单元3结构与PEM电解槽类似，由阴离子交换膜、两个高活性的过渡金属催化电极片、极板、气液扩散层、绝缘密封垫片、端板密封组装而成，两个高活性的过渡金属催化电极片采用了催化剂直接成膜工艺(CCF工艺)，减少催化剂脱落情况，增加催化剂的利用率，降低催化剂层盒阴离子交换膜之间的阻力，有效提高电解槽制氢效率，且响应速度较快、能耗低，体积小，更加环保，多端口电源转换器1的输出端与AC/DC电源装置2的输入端相连接，AC/DC电源装置2的输出端与AEM电解水制氢单元3的输入端相连接；
气液分离冷却系统包括电解液循环补充单元4、自动温控单元5、氧侧气液分离器7和氢侧气液分离器6，氧侧气液分离器7和氢侧气液分离器6均内置有冷却系统，电解液循环补充单元4可以检测液位高度实现自动补充电解消耗的原料水，采用弱碱性溶液(≤10wt％)作为电解液，更加环保，自动温控单元5能够控制系统工作温度，当温度超过设定值后，系统会发出警示音，自动生产报告在报警截面显示，氧侧气液分离器7和氢侧气液分离器6能够分别将制备出的氢气和氧气进行气液分离，同时进行冷却；
气体纯化及检测系统包括氧纯度检测设备9、氢纯度检测设备10和氢气纯化系统8，氧纯度检测设备9和氢纯度检测设备10均包括排空模块12，氢纯度检测设备10包括储能单元11，氧纯度检测设备9、氢纯度检测设备10分别用来检测电解水制取的氢中氧和氧中氢的含量，检测合格后氢气排入到储能单元11，氧气通过排空模块12进行排空；若检测不合格通过自动阀门可回流入氢气纯化系统8中再次纯化，保证输出氢气的纯度和安全性，提高设备可靠性。
工作时，多端口电源转换器1兼容多种能源电力，可直接接入网电、风力发电机组和光伏发电机组，使其能够，无需储电单元进入制氢系统，AC/DC电源装置2可直接将交流电转换为直流电，供给制氢，AEM电解水制氢单元3由阴离子交换膜、两个高活性的过渡金属催化电极片、极板、气液扩散层、绝缘密封垫片、端板密封组装而成，两个高活性的过渡金属催化电极片采用了催化剂直接成膜工艺(CCF工艺)，减少催化剂脱落情况，增加催化剂的利用率，降低催化剂层盒阴离子交换膜之间的阻力，有效提高电解槽制氢效率，且响应速度较快、能耗低，体积小，更加环保，电解液循环补充单元4可以检测液位高度实现自动补充电解消耗的原料水，采用弱碱性溶液(≤10wt％)作为电解液，更加环保，氧侧气液分离器7和氢侧气液分离器6能够分别将制备出的氢气和氧气进行气液分离，同时进行冷却，氧纯度检测设备9、氢纯度检测设备10分别用来检测电解水制取的氢中氧和氧中氢的含量，检测合格后氢气排入到储能单元11，氧气通过排空模块12进行排空；若检测不合格通过自动阀门可回流入氢气纯化系统8中再次纯化，保证输出氢气的纯度和安全性，提高设备可靠性，氧纯度检测设备9、氢纯度检测设备10分别用来检测电解水制取的氢中氧和氧中氢的含量，检测合格后氢气排入到储能单元11，氧气通过排空模块12进行排空；若检测不合格通过自动阀门可回流入氢气纯化系统8中再次纯化，保证输出氢气的纯度和安全性，提高设备可靠性。
同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
Claims (4)
1.一种AEM电解水技术的系统化设备，其特征在于：包括电源及AEM制氢系统、气液分离冷却系统、气体纯化及检测系统和远程操控端(13)；
所述电源及AEM制氢系统包括多端口电源转换器(1)，AC/DC电源装置(2)和AEM电解水制氢单元(3)；
所述气液分离冷却系统包括电解液循环补充单元(4)、自动温控单元(5)、氧侧气液分离器(7)和氢侧气液分离器(6)，所述氧侧气液分离器(7)和氢侧气液分离器(6)均内置有冷却系统；
所述气体纯化及检测系统包括氧纯度检测设备(9)、氢纯度检测设备(10)和氢气纯化系统(8)，所述氧纯度检测设备(9)和氢纯度检测设备(10)均包括排空模块(12)，所述氢纯度检测设备(10)包括储能单元(1)(1)。
2.根据权利要求1所述的一种AEM电解水技术的系统化设备，其特征在于：所述多端口电源转换器(1)端部连接有网电、风力发电机组和光伏发电机组。
3.根据权利要求1所述的一种AEM电解水技术的系统化设备，其特征在于：所述AEM电解水制氢单元(3)由阴离子交换膜、两个高活性的过渡金属催化电极片、极板、气液扩散层、绝缘密封垫片、端板密封组装而成。
4.根据权利要求1所述的一种AEM电解水技术的系统化设备，其特征在于：所述多端口电源转换器(1)的输出端与AC/DC电源装置(2)的输入端相连接，所述AC/DC电源装置(2)的输出端与AEM电解水制氢单元(3)的输入端相连接。
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