WO2023116015A1 - 制氢设备和制氢设备的电解槽温度控制方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种制氢设备和制氢设备的电解槽温度控制方法，制氢设备包括集中冷却装置，包括相互连通的换热水箱和冷却水箱，换热水箱中储存有保温液，集中冷却装置配置为回流的液体依次经过换热水箱和冷却水箱而形成为冷却液，以及至少一个制氢装置，通过冷却循环回路与集中冷却装置连通，冷却循环回路包括进液流路和回液流路，并配置为当制氢装置停止工作时，进液流路与换热水箱连通以使得保温液进入制氢装置进行保温；当制氢装置正常工作时，进液流路与冷却水箱连通以使得冷却液进入制氢装置进行冷却。通过上述技术方案，本公开提供的制氢设备和制氢设备的电解槽温度控制方法解决规模化制氢时停机的设备中电解槽温度下降的技术问题。

Description

制氢设备和制氢设备的电解槽温度控制方法

本申请要求在2021年12月22日提交中国专利局、申请号为202111583446.8、发明名称为“制氢设备和制氢设备的电解槽温度控制方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本公开涉及碱性电解水制氢技术领域，具体地，涉及一种制氢设备和制氢设备的电解槽温度控制方法。

背景技术

碱性电解水制氢技术因其制造成本低，结构框架成熟，电堆寿命长等优势得到广泛应用。在电解水制氢过程中，电解槽温度是一个非常重要的工艺参数，温度过高不仅会使电解出的气体所带走的电解液量增加，同时也会加快设备的腐蚀，降低设备寿命，而温度过低则会影响电解液的循环速度，电流大小也不易增大，导致产气量降低，消耗电能增加。为使电解槽的温度保持在一定范围内(85℃～90℃)，一般需要增加循环冷却水进行冷却，通过控制冷却水的流量来实现电解槽中电解液温度的保持。

然而，制氢设备会存在计划性停机或临时停机等情况，停机的设备中，电解槽温度会逐渐下降，下次再启动时必须先进行热机使得电解槽温度达到允许范围后才能开始工作，一般热机时间在20-30分钟左右，造成电能的增加和时间的浪费。而制氢设备运行中所产生的热量又被冷却水带走，导致热能的浪费。

发明内容

本公开的目的是提供一种制氢设备和制氢设备的电解槽温度控制方法，以解决停机的制氢设备中电解槽温度下降的技术问题。

[根据细则91更正 28.04.2023]
为了实现上述目的，本公开提供一种制氢设备，包括：集中冷却装置，包括相互连通的换热水箱和冷却水箱，所述换热水箱中储存有保温液，所述集中冷却装置配置为：回流的液体依次经过所述换热水箱和所述冷却水箱而 形成为冷却液，以及至少一个制氢装置，通过冷却循环管路与所述集中冷却装置连通，所述冷却循环管路包括：进液流路，用于使所述集中冷却装置中的液体流出至所述制氢装置；以及回液流路，用于使液体由所述制氢装置回流至所述集中冷却装置；所述冷却循环管路配置为：当所述制氢装置停止工作时，所述进液流路与所述换热水箱连通，以使得保温液进入所述制氢装置进行保温；当所述制氢装置正常工作时，所述进液流路与所述冷却水箱连通，以使得冷却液进入所述制氢装置进行冷却。

可选地，所述制氢装置包括电解槽、设置在所述电解槽下游的气液分离器、设置在所述气液分离器的气路下游的气体冷凝器、以及依次设置在所述气液分离器的液路下游的碱液循环泵和碱液冷却器，其中，从所述气液分离器中分离出的碱液经所述碱液循环泵泵送至所述碱液冷却器冷却后回到所述电解槽中，从所述气液分离器中分离出的气体进入所述气体冷凝器进行冷却，所述进液流路包括：第一流路，连通所述集中冷却装置与所述气体冷凝器，第二流路，连通所述集中冷却装置与所述碱液循环泵，第三流路，连通所述集中冷却装置与所述碱液冷却器，第一三通阀，包括与所述换热水箱连通的第一入口、与所述冷却水箱连通的第二入口以及与所述第一流路和所述第二流路分别连通的第一出口，以及第二三通阀，包括与所述第一出口连通的第三入口、与所述换热水箱连通的第四入口以及与所述第三流路连通的第二出口，所述进液流路配置为：当所述制氢装置停止工作时，所述第一入口与所述第一出口导通，所述第四入口与所述第二出口导通，以使得所述换热水箱分别与所述第一流路、所述第二流路以及所述第三流路连通；当所述制氢装置正常工作时，所述第二入口与所述第一出口导通，所述第三入口与所述第二出口导通，以使得所述冷却水箱分别与所述第一流路、所述第二流路以及所述第三流路连通。

可选地，所述电解槽的进液口处设置有用于检测碱液温度的温度传感器，所述第四入口与所述换热水箱之间设置有开度V可调的气动隔膜调节器，所述气动隔膜调节器配置为：当所述制氢装置停止工作时，根据所述温度传感器所检测到的实际温度T与预设温度T0的差值而调节V的大小。

可选地，所述气动隔膜调节器配置为：当T>T0+ΔT时，V减小；当T<T0-ΔT时，V增大；当(T0-ΔT)≤T≤(T0+ΔT)时，V保持不变，其中，ΔT 为允许温度偏差范围参数。

可选地，所述进液流路还配置为：当V≥最大设定值而T仍然小于T0-ΔT时，将V保持在所述最大设定值；当V≤最小设定值而T仍然大于T0+ΔT时，将所述第二入口与所述第一出口导通，将所述第三入口与所述第二出口导通，直至T≤T0+ΔT时，将所述第一入口与所述第一出口导通，将所述第四入口与所述第二出口导通。

可选地，所述制氢设备还包括补液装置，所述补液装置能够向所述换热水箱中补充保温液，并能够向所述冷却水箱中补充冷却液。

通过上述技术方案，本公开所提供的制氢设备中，从制氢装置中回流的液体能够将制氢装置的热量带走，回流的液体经回液流路进入换热水箱时能够与保温液换热，以使得保温液的温度升高，即，制氢装置在正常工作过程中产生的一部分热量能够储存在换热水箱中，之后回流的液体进入冷却水箱，能够与冷却水箱进行换热而被冷却，以形成冷却液。当制氢装置正常工作时，其进液流路与冷却水箱连通，以将温度较低的冷却液接入，从而对制氢装置进行冷却，当制氢装置停止工作时，其进液流路与换热水箱接通，以将温度较高的保温液接入，保温液在流经制氢装置时能够对制氢装置的电解槽进行加热保温，以避免停止工作的制氢装置温度下降。因此，经过回流的液体与换热水箱中保温液的换热，以及保温液进入停止工作的制氢装置中循环，能够将制氢设备中正常工作的制氢装置所产生的热量用于对停止工作的制氢装置进行加热保温，以避免热能的浪费，缩短停止工作的制氢装置的启动时间，提高设备的整体运行效率。

[根据细则91更正 28.04.2023]
在上述技术方案的基础上，本公开还提供一种制氢设备的电解槽温度控制方法，所述制氢设备包括：集中冷却装置，包括相互连通的换热水箱和冷却水箱，所述换热水箱中储存有保温液，所述集中冷却装置配置为：回流的液体依次经过所述换热水箱和所述冷却水箱而形成为冷却液，以及至少一个制氢装置，通过冷却循环管路与所述集中冷却装置连通，所述冷却循环管路包括：进液流路，用于使所述集中冷却装置中的液体流出至所述制氢装置；以及回液流路，用于使液体由所述制氢装置回流至所述集中冷却装置；所述电解槽温度控制方法包括：判断所述制氢装置是否正常工作；将正常工作的所述制氢装置的所述进液流路与所述冷却水箱连通；将停止工作的所述制氢 装置的所述进液流路与所述换热水箱连通。

可选地，所述制氢装置包括电解槽、以及依次设置在所述电解槽下游的气液分离器、设置在所述气液分离器的气路下游的气体冷凝器、以及依次设置在所述气液分离器的液路下游的碱液循环泵和碱液冷却器，其中，从所述气液分离器中分离出的碱液经所述碱液循环泵泵送至所述碱液冷却器冷却后回到所述电解槽中，从所述气液分离器中分离出的气体进入所述气体冷凝器进行冷却，所述进液流路包括：第一流路，连通所述集中冷却装置与所述气体冷凝器，第二流路，连通所述集中冷却装置与所述碱液循环泵，第三流路，连通所述集中冷却装置与所述碱液冷却器，第一三通阀，包括与所述换热水箱连通的第一入口、与所述冷却水箱连通的第二入口以及与所述第一流路和所述第二流路分别连通的第一出口，以及第二三通阀，包括与所述第一出口连通的第三入口、与所述换热水箱连通的第四入口以及与所述第三流路连通的第二出口；所述将正常工作的所述制氢装置的所述进液流路与所述冷却水箱连通的步骤包括：在正常工作的所述制氢装置中，将所述第二入口与所述第一出口导通，将所述第三入口与所述第二出口导通；所述将停止工作的所述制氢装置的所述进液流路与所述换热水箱连通的步骤包括：在停止工作的所述制氢装置中，将所述第一入口与所述第一出口导通，将所述第四入口与所述第二出口导通。

可选地，所述电解槽的进液口处设置有用于检测碱液温度的温度传感器，所述第四入口与所述换热水箱之间设置有开度V可调的气动隔膜调节器，所述将停止工作的所述制氢装置的所述进液流路与所述换热水箱连通的步骤还包括：根据所述温度传感器所检测到的实际温度T与预设温度T0的差值而调节V的大小。

可选地，所述根据所述温度传感器所检测到的实际温度T与预设温度T0的差值而调节V的大小的步骤包括：当T>T0+ΔT时，V减小；当T<T0-ΔT时，V增大；当(T0-ΔT)≤T≤(T0+ΔT)时，V保持不变，其中，ΔT为允许温度偏差范围参数。

可选地，所述根据所述温度传感器所检测到的实际温度T与预设温度T0的差值而调节V的大小的步骤还包括：当V≥最大设定值而T仍然小于T0-ΔT时，将V保持在所述最大设定值；当V≤最小设定值而T仍然大于 T0+ΔT时，将所述第二入口与所述第一出口导通，将所述第三入口与所述第二出口导通，直至T≤T0+ΔT时，将所述第一入口与所述第一出口导通，将所述第四入口与所述第二出口导通。

通过上述技术方案，在本公开所提供的制氢设备的电解槽温度控制方法中，从制氢装置中回流的液体能够将制氢装置的热量带走，回流的液体经回液流路进入换热水箱时能够与保温液换热，以使得保温液的温度升高，即，制氢装置在正常工作过程中产生的一部分热量能够储存在换热水箱中，之后回流的液体进入冷却水箱，能够与冷却水箱进行换热而被冷却，以形成冷却液。将正常工作的制氢装置的进液流路与冷却水箱连通，以将温度较低的冷却液接入，从而对制氢装置进行冷却，将停止工作的制氢装置的进液流路与换热水箱接通，以将温度较高的保温液接入，保温液在流经制氢装置时能够对制氢装置的电解槽进行加热保温，以避免停止工作的制氢装置温度下降。因此，通过上述方法，能够将制氢设备中正常工作的制氢装置所产生的热量用于对停止工作的制氢装置进行保温，以避免热能的浪费，缩短停止工作的制氢装置的启动时间，提高设备的整体运行效率。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开具体实施方式中电解槽温度控制系统的工作原理图；

图2是本公开具体实施方式中电解槽温度控制系统的控制方法的流程图。

附图标记说明：

1，1’-制氢装置；11，11’-电解槽；12，12’-气液分离器；13，13’-气体冷凝器；14，14’-碱液循环泵；15，15’-碱液冷却器；16，16’-温度传感器；

2-集中冷却装置；21-换热水箱；22-冷却水箱；23-冷却回水阀；

3，3’-冷却循环管路；31，31’-进液流路；311，311’-第一流路；312，312’-第二流路；313，313’-第三流路；301，301’-第一三通阀；1a，1a’-第一 入口；1b，1b’-第二入口；1c，1c’-第一出口；302，302’-第二三通阀；2a，2a’-第三入口；2b，2b’-第四入口；2c，2c’-第二出口；32，32’-回液流路；33，33’-气动隔膜调节器。

具体实施例

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上游、下游”是指沿气体或液体流动方向的上游、下游，“内、外”是指相对于相应零部件自身轮廓的内、外。本公开中使用的术语“第一”“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。另外，下面的描述在涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。

根据本公开的具体实施方式，提供一种制氢设备，参考图1所示，该制氢设备可以包括集中冷却装置2和至少一个制氢装置，制氢装置可以通过冷却循环管路与集中冷却装置2连通。由于制氢装置具有正常工作和停止工作两种工作状态，因此，当制氢设备包括的多个制氢装置时，仅在图1中示出制氢装置1和制氢装置1’，以便于区分两种不同工作状态的制氢装置。

参考图1所示，集中冷却装置2可以包括相互连通的换热水箱21和冷却水箱22，换热水箱21中储存有保温液，集中冷却装置2可以配置为从制氢装置1和制氢装置1’中回流的液体依次经过换热水箱21和冷却水箱22而形成为冷却液。具体地，换热水箱21中可以设置有用于容纳保温液的腔体(未示出)，回流的液体在经过换热水箱21时，可以从腔体的外侧流过，并与腔体内的保温液进行换热。此外，换热水箱21和冷却水箱22之间还可以设置有冷却回水阀23，以打开或切断换热水箱21和冷却水箱22之间的连通，通常情况下，冷却回水阀23常开，以打开换热水箱21和冷却水箱22之间的连通，当需要对集中冷却装置2进行检修时，可以关闭冷却回水阀23，以切断换热水箱21和冷却水箱22之间的连通而便于检修。

[根据细则91更正 28.04.2023]
制氢装置1和制氢装置1’分别可以通过各自的冷却循环管路3和冷却循 环管路3’与集中冷却装置2连通。冷却循环管路3，3’包括进液流路31，31’和回液流路32，32’，进液流路31，31’用于使集中冷却装置2中的液体流出至制氢装置1，1’，回液流路32，32’用于使液体由制氢装置1，1’回流至集中冷却装置2的换热水箱21，冷却循环管路3配置为当制氢装置1停止工作时，进液流路31与换热水箱21内的腔体连通，以使得保温液进入制氢装置1进行保温，当制氢装置1正常工作时，进液流路31与冷却水箱22连通，以使得冷却液进入制氢装置1进行冷却，冷却循环管路3’配置为当制氢装置1’停止工作时，进液流路31’与换热水箱21内的腔体连通，以使得保温液进入制氢装置1’进行保温，当制氢装置1’正常工作时，进液流路31’与冷却水箱22连通，以使得冷却液进入制氢装置1’进行冷却。

以制氢装置1正常工作，制氢装置1’停止工作为例，制氢装置1的进液流路31连通冷却水箱22和制氢装置1，以使得冷却液进入制氢装置1中对其中的各部分进行冷却，温度升高的冷却液经回液流路32回流至集中冷却装置2中，回流的液体先经过换热水箱21并将携带的一部分热量传递给保温液，使得保温液的温度升高，再进入冷却水箱22中被完全冷却而形成温度较低的冷却液。制氢装置1’的进液流路31’连通换热水箱21的腔体与制氢装置1’，以使得保温液进入制氢装置1’中对其中的各部分进行加热，温度降低的保温液经回液流路32’回流至集中冷却装置2中。由于保温液回流至集中冷却装置2之后无法回流到换热水箱21的腔体中，因此，当换热水箱21的腔体与进液流路连通时，需通过下述的补液装置对换热水箱21进行补液，以使得换热水箱21的腔体内始终存有一定量的保温液。此外，保温液回流至冷却水箱22中会导致冷却水箱22中的冷却液越来越多，当冷却水箱22内的冷却液过多时，可以将多余的冷却液排出，或将多余的冷却液排入下述的补液装置，以通过该补液装置将多余的冷却液补入换热水箱21的腔体中作为保温液。制氢设备中的多个制氢装置均正常工作时，换热水箱21的保温液储存在腔体中不流动，此时，无需通过补液装置对换热水箱21进行补液。

当制氢设备中仅具有一个制氢装置时，以制氢设备仅具有图1中的制氢装置1而不具有制氢装置1’为例，来说明其工作过程。当制氢装置1正常工作时，进液流路31连通冷却水箱22和制氢装置1，以使得冷却液进入制氢 装置1中对其中的各部分进行冷却，温度升高的冷却液经回液流路32回流至集中冷却装置2中，回流的液体先经过换热水箱21并将携带的一部分热量传递给保温液，使得保温液的温度升高，以将制氢装置1所产生的一部分热量储存在换热水箱21中，再进入冷却水箱22中被完全冷却而形成温度较低的冷却液。当制氢装置1停止工作时，进液流路31连通换热水箱21的腔体与制氢装置1，以使得保温液进入制氢装置1中对其中的各部分进行加热，从而将储存在换热水箱21中的热量用于对停止工作的制氢装置1的保温。

通过上述技术方案，本公开所提供的制氢设备中，从制氢装置中回流的液体能够将制氢装置的热量带走，回流的液体经回液流路进入换热水箱21时能够与保温液换热，以使得保温液的温度升高，即，制氢装置在正常工作过程中产生的一部分热量能够储存在换热水箱21中，之后回流的液体进入冷却水箱22，能够与冷却水箱22进行换热而被冷却，以形成冷却液。当制氢装置正常工作时，其进液流路与冷却水箱22连通，以将温度较低的冷却液接入，从而对制氢装置进行冷却，当制氢装置停止工作时，其进液流路与换热水箱21接通，以将温度较高的保温液接入，保温液在流经制氢装置时能够对制氢装置的电解槽进行加热保温，以避免停止工作的制氢装置温度下降。因此，经过回流的液体与换热水箱21中保温液的换热，以及保温液进入停止工作的制氢装置中循环，能够将制氢设备中正常工作的制氢装置所产生的热量用于对停止工作的制氢装置进行加热保温，以避免热能的浪费，缩短停止工作的制氢装置的启动时间，提高设备的整体运行效率。

参考图1所示，制氢装置1，1’可以包括电解槽11和电解槽11’、设置在电解槽下游的气液分离器12，12’、设置在气液分离器12，12’的气路下游的气体冷凝器13，13’、以及依次设置在气液分离器12，12’的液路下游的碱液循环泵14，14’和碱液冷却器15，15’，其中，从气液分离器12，12’中分离出的碱液经碱液循环泵14，14’泵送至碱液冷却器15，15’冷却后回到电解槽11，11’中，从气液分离器12，12’中分离出的气体进入气体冷凝器13，13’进行冷却。

参考图1所示，进液流路31，31’包括连通集中冷却装置2与气体冷凝 器13，13’的第一流路311，311’，连通集中冷却装置2与碱液循环泵14，14’的第二流路312，312’，连通集中冷却装置2与碱液冷却器15，15’的第三流路313，313’，进液流路31，31’还包括第一三通阀301，301’和第二三通阀302，302’，第一三通阀301，301’可以包括与换热水箱21的腔体连通的第一入口1a，1a’、与冷却水箱22连通的第二入口1b，1b’以及与第一流路311，311’和第二流路312，312’分别连通的第一出口1c，1c’，第二三通阀302，302’可以包括与第一出口1c，1c’连通的第三入口2a，2a’、与换热水箱21的腔体连通的第四入口2b，2b’以及与第三流路313，313’连通的第二出口2c，2c’。进液流路31配置为：当制氢装置1停止工作时，第一入口1a与第一出口1c导通，第四入口2b与第二出口2c导通，以使得换热水箱21分别与第一流路311、第二流路312以及第三流路313连通；当制氢装置1正常工作时，第二入口1b与第一出口1c导通，第三入口2a与第二出口2c导通，以使得冷却水箱22分别与第一流路311、第二流路312以及第三流路313连通。进液流路31’配置为：当制氢装置1’停止工作时，第一入口1a’与第一出口1c’导通，第四入口2b’与第二出口2c’导通，以使得换热水箱21分别与第一流路311’、第二流路312’以及第三流路313’连通；当制氢装置1’正常工作时，第二入口1b’与第一出口1c’导通，第三入口2a’与第二出口2c’导通，以使得冷却水箱22分别与第一流路311’、第二流路312’以及第三流路313’连通。

以制氢装置1正常工作，制氢装置1’停止工作为例，为了使制氢装置1的进液流路31与冷却水箱22连通，将第一三通阀301的第二入口1b与第一出口1c导通，以形成冷却水箱22-第二入口1b-第一出口1c-第一流路311-气体冷凝器13的冷却流路，以及冷却水箱22-第二入口1b-第一出口1c-第二流路312-碱液循环泵14的冷却流路，使得冷却液对气体冷凝器13和碱液循环泵14进行冷却，将第二三通阀302的第三入口2a与第二出口2c导通，以形成冷却水箱22-第二入口1b-第一出口1c-第三入口2a-第二出口2c-第三流路313-碱液冷却器15的冷却流路，使得冷却液对碱液冷却器15进行冷却，由于碱液始终沿着电解槽-气液分离器-碱液循环泵-碱液冷却器-电解槽的循环路径进行循环，因此，冷却液在流经碱液循环泵14和碱液冷却器15时能够对碱液进行冷却，使得回流至电解槽11中的碱液保持一定的温度而 能够与电解槽11发生换热，从而实现对电解槽11的冷却。为了使制氢装置1’的进液流路31’与换热水箱21连通，将第一三通阀301’的第一入口1a’与第一出口1c’导通，以形成换热水箱21-第一入口1a’-第一出口1c’-第一流路311’-气体冷凝器13’的加热流路，以及换热水箱21-第一入口1a’-第一出口1c’-第二流路312’-碱液循环泵14’的加热流路，使得保温液对气体冷凝器13’和碱液循环泵14’进行加热保温，将第二三通阀302’的第四入口2b’与第二出口2c’导通，以形成换热水箱21-第四入口2b’-第二出口2c’-第三流路313’-碱液冷却器15’的加热流路，使得保温液对碱液冷却器15’进行加热保温，由于碱液始终沿着电解槽-气液分离器-碱液循环泵-碱液冷却器-电解槽的循环路径进行循环，因此，保温液在流经碱液循环泵14’和碱液冷却器15’时能够对碱液进行加热保温，使得回流至电解槽11’中的碱液保持一定的温度而能够与电解槽11’发生换热，从而实现对电解槽11’的加热保温。

当制氢设备中仅具有一个制氢装置1时，制氢装置1正常工作时，第一三通阀301的第二入口1b与第一出口1c导通，以形成冷却水箱22-第二入口1b-第一出口1c-第一流路311-气体冷凝器13的冷却流路，以及冷却水箱22-第二入口1b-第一出口1c-第二流路312-碱液循环泵14的冷却流路，使得冷却液对气体冷凝器13和碱液循环泵14进行冷却，将第二三通阀302的第三入口2a与第二出口2c导通，以形成冷却水箱22-第二入口1b-第一出口1c-第三入口2a-第二出口2c-第三流路313-碱液冷却器15的冷却流路，使得冷却液对碱液冷却器15进行冷却，由于碱液始终沿着电解槽-气液分离器-碱液循环泵-碱液冷却器-电解槽的循环路径进行循环，因此，冷却液在流经碱液循环泵14和碱液冷却器15时能够对碱液进行冷却，使得回流至电解槽11中的碱液保持一定的温度而能够与电解槽11发生换热，从而实现对电解槽11的冷却。制氢装置1停止工作时，将第一三通阀301的第一入口1a与第一出口1c导通，以形成换热水箱21-第一入口1a-第一出口1c-第一流路311-气体冷凝器13的加热流路，以及换热水箱21-第一入口1a-第一出口1c-第二流路312-碱液循环泵14的加热流路，使得保温液对气体冷凝器13和碱液循环泵14进行加热保温，将第二三通阀302的第四入口2b与第二出口2c导通，以形成换热水箱21-第四入口2b-第二出口2c-第三流路313-碱液冷却器15的加热流路，使得保温液对碱液冷却器15进行加热保温，由于碱液始 终沿着电解槽-气液分离器-碱液循环泵-碱液冷却器-电解槽的循环路径进行循环，因此，保温液在流经碱液循环泵14和碱液冷却器15时能够对碱液进行加热保温，使得回流至电解槽11中的碱液保持一定的温度而能够与电解槽11发生换热，从而实现对电解槽11的加热保温。

参考图1所示，电解槽11，11’的进液口处可以设置有用于检测碱液温度的温度传感器16，16’，以检测回流至电解槽11’中的碱液的温度，第二三通阀301’的第四入口2b，2b’与换热水箱21之间可以设置有开度V可调的气动隔膜调节器33，33’，气动隔膜调节器33，33’配置为：当制氢装置1，1’停止工作时，根据温度传感器16，16’所检测到的实际温度T与预设温度T0的差值而调节V的大小。具体地，气动隔膜调节器33，33’可以配置为：当T>T0+ΔT时，V减小；当T<T0-ΔT时，V增大；当(T0-ΔT)≤T≤(T0+ΔT)时，V保持不变，其中，ΔT为允许温度偏差范围参数，以允许碱液的温度在T0±ΔT的范围内波动，即(T0-ΔT)≤T≤(T0+ΔT)为预设温度范围。

以制氢装置1正常工作，制氢装置1’停止工作为例，在制氢装置1中，第二三通阀302的第四入口2b不与第二出口2c导通，因此，气动隔膜调节器33不工作。在制氢装置1’中，第二三通阀302’的第四入口2b’与第二出口2c’导通，气动隔膜调节器33’能够通过调节开度V的大小而调节保温液的流量大小。具体地，当T>T0+ΔT时，表明碱液的实际温度T高于预设温度范围，因此，需减小气动隔膜调节器33’的开度V，以减小通过第四入口2b’而进入制氢装置1’中的保温液的流量，使得碱液的实际温度T能够下降至预设温度范围；当T<T0-ΔT时，表明碱液的实际温度T低于预设温度范围，因此，需增大气动隔膜调节器33’的开度V，以增加通过第四入口2b’而进入制氢装置1’中的保温液的流量，使得碱液的实际温度T能够上升至预设温度范围；当(T0-ΔT)≤T≤(T0+ΔT)时，表明碱液的实际温度T在预设温度范围内，即表明当前的气动隔膜调节器33’开度V合适，只需保持当前的开度V即可。

当制氢设备中仅具有一个制氢装置1时，制氢装置1正常工作时，第二三通阀302的第四入口2b不与第二出口2c导通，因此，气动隔膜调节器33不工作。当制氢装置1停止工作时，第二三通阀302的第四入口2b与第二 出口2c导通，气动隔膜调节器33能够通过调节开度V的大小而调节保温液的流量大小。

此外，进液流路31，31’还可以配置为：当V≥最大设定值而T仍然小于T0-ΔT时，将V保持在最大设定值；当V≤最小设定值而T仍然大于T0+ΔT时，将第二入口1b，1b’与第一出口1c，1c’导通，将第三入口2a，2a’与第二出口2c，2c’导通，以使得进液流路31，31’切换至与冷却水箱22连通，从而避免碱液温度持续过高而损坏设备，直至通过冷却液的冷却而使得T≤T0+ΔT时，将第一入口1a，1a’与第一出口1c，1c’导通，将第四入口2b，2b’与第二出口2c，2c’导通，以使得进液流路31，31’切换至与换热水箱21连通。

以制氢装置1正常工作，制氢装置1’停止工作为例，在制氢装置1’中，将气动隔膜调节器33’的V的最大设定值设定为99％，最小设定值设定为20％，当T<T0-ΔT时，使得V持续增大，当V≥99％而T仍然低于预设温度范围时，需将V保持在当前开度，以将保温液保持在最大流量从而对碱液进行持续加热；当T>T0+ΔT时，使得V持续减小，当V≤20％而T仍然高于预设温度范围时，表明即使将保温液的流量调节至最小也无法抑制碱液温度的持续过高，此时，将第一三通阀301’的第二入口1b’与第一出口1c’导通，以形成冷却水箱22-第二入口1b’-第一出口1c’-第一流路311’-气体冷凝器13’的冷却流路，以及冷却水箱22-第二入口1b’-第一出口1c’-第二流路312’-碱液循环泵14’的冷却流路，使得冷却液对气体冷凝器13’和碱液循环泵14’进行冷却，将第二三通阀302’的第三入口2a’与第二出口2c’导通，以形成冷却水箱22-第二入口1b’-第一出口1c’-第三入口2a’-第二出口2c’-第三流路313’-碱液冷却器15’的冷却流路，使得冷却液对碱液冷却器15’进行冷却，持续高温的碱液在流经碱液循环泵14’和碱液冷却器15’时能够被冷却液冷却，直至碱液的实际温度T降低至预设温度范围时，将第一三通阀301’切换至第一入口1a’与第一出口1c，1c’导通，将第二三通阀302’切换至第四入口2b’与第二出口2c’导通，以使得进液流路31’切换至与换热水箱21连通，从而通过保温液对制氢装置1’进行保温。

为了确保集中冷却装置2中的冷却液和保温液的储存量，制氢设备还可以包括补液装置(未示出)，补液装置能够向换热水箱21中补充保温液， 并能够向冷却水箱22中补充冷却液。

在上述技术方案的基础上，本公开还提供一种制氢设备的电解槽温度控制方法，其中，制氢设备可以为上述技术方案中的制氢设备，电解槽温度控制方法可以基于上述技术方案中的制氢设备的相关结构而实现。在下文中，当制氢设备包括多个制氢装置时，将以制氢装置1正常工作，制氢装置1’停止工作为例，对电解槽温度控制方法进行描述。

当制氢设备包括多个制氢装置时，参考图2所示，电解槽温度控制方法包括以下步骤：

S1：判断制氢装置是否正常工作；

S2：将正常工作的制氢装置1的进液流路31与冷却水箱22连通；

S2’：将停止工作的制氢装置1’的进液流路31’与换热水箱21连通。

当制氢设备仅包括一个制氢装置1时，相应地，步骤S2’可以为：将停止工作的制氢装置1的进液流路31与换热水箱21连通。

通过上述技术方案，在本公开所提供的制氢设备的电解槽温度控制方法中，从制氢装置中回流的液体能够将制氢装置的热量带走，回流的液体经回液流路进入换热水箱21时能够与保温液换热，以使得保温液的温度升高，即，制氢装置在正常工作过程中产生的一部分热量能够储存在换热水箱21中，之后回流的液体进入冷却水箱22，能够与冷却水箱22进行换热而被冷却，以形成冷却液。将正常工作的制氢装置的进液流路与冷却水箱22连通，以将温度较低的冷却液接入，从而对制氢装置进行冷却，将停止工作的制氢装置的进液流路与换热水箱21接通，以将温度较高的保温液接入，保温液在流经制氢装置时能够对制氢装置的电解槽进行加热保温，以避免停止工作的制氢装置温度下降。因此，通过上述方法，能够将制氢设备中正常工作的制氢装置所产生的热量用于对停止工作的制氢装置进行保温，以避免热能的浪费，缩短停止工作的制氢装置的启动时间，提高设备的整体运行效率。

参考图2所示，步骤S2还可以包括步骤S21：在正常工作的制氢装置1中，将第二入口1b与第一出口1c导通，将第三入口2a与第二出口2c导通。

通过步骤S21，能够在集中冷却装置2和制氢装置1之间形成冷却水箱 22-第二入口1b-第一出口1c-第一流路311-气体冷凝器13的冷却流路、冷却水箱22-第二入口1b-第一出口1c-第二流路312-碱液循环泵14的冷却流路以及冷却水箱22-第二入口1b-第一出口1c-第三入口2a-第二出口2c-第三流路313-碱液冷却器15的冷却流路，以使得冷却液对气体冷凝器13、碱液循环泵14以及碱液冷却器15进行冷却，由于碱液始终沿着电解槽-气液分离器-碱液循环泵-碱液冷却器-电解槽的循环路径进行循环，因此，冷却液在流经碱液循环泵14和碱液冷却器15时能够对碱液进行冷却，使得回流至电解槽11中的碱液保持一定的温度而能够与电解槽11发生换热，从而实现对电解槽11的冷却。

当制氢设备包括多个制氢装置时，参考图2所示，步骤S2’还可以包括步骤S21’：在停止工作的制氢装置1’中，将第一入口1a’与第一出口1c’导通，将第四入口2b’与第二出口2c’导通。

通过步骤S21’，能够在集中冷却装置2和制氢装置1’之间形成换热水箱21-第一入口1a’-第一出口1c’-第一流路311’-气体冷凝器13’的加热流路、换热水箱21-第一入口1a’-第一出口1c’-第二流路312’-碱液循环泵14’的加热流路以及换热水箱21-第四入口2b’-第二出口2c’-第三流路313’-碱液冷却器15’的加热流路，以使得保温液对气体冷凝器13’、碱液循环泵14’以及碱液冷却器15’进行加热保温，由于碱液始终沿着电解槽-气液分离器-碱液循环泵-碱液冷却器-电解槽的循环路径进行循环，因此，保温液在流经碱液循环泵14’和碱液冷却器15’时能够对碱液进行加热保温，使得回流至电解槽11’中的碱液保持一定的温度而能够与电解槽11’发生换热，从而实现对电解槽11’的加热保温。

当制氢设备仅包括一个制氢装置1时，相应地，步骤S21’可以为：在停止工作的制氢装置1中，将第一入口1a与第一出口1c导通，将第四入口2b与第二出口2c导通。

当制氢设备包括多个制氢装置时，参考图2所示，步骤S2’还可以包括步骤S22’：根据温度传感器16’所检测到的实际温度T与预设温度T0的差值而调节V的大小。

通过步骤S22’，使得气动隔膜调节器33’能够通过调节开度V的大小而调节保温液的流量大小。

当制氢设备仅包括一个制氢装置1时，相应地，步骤S22’可以为：根据温度传感器16所检测到的实际温度T与预设温度T0的差值而调节V的大小。

参考图2所示，步骤S22’可以包括以下步骤：

S231’：当T>T0+ΔT时，V减小；

S232’：当T<T0-ΔT时，V增大；

S233’：当(T0-ΔT)≤T≤(T0+ΔT)时，V保持不变。

其中，ΔT为允许温度偏差范围参数，以允许碱液的温度在T0±ΔT的范围内波动，即(T0-ΔT)≤T≤(T0+ΔT)为预设温度范围。

通过步骤S231’至S233’，当T>T0+ΔT时，能够减小气动隔膜调节器33’的开度V，以减小通过第四入口2b’而进入制氢装置1’中的保温液的流量，使得碱液的实际温度T能够下降至预设温度范围；当T<T0-ΔT时，能够增大气动隔膜调节器33’的开度V，以增加通过第四入口2b’而进入制氢装置1’中的保温液的流量，使得碱液的实际温度T能够上升至预设温度范围；当(T0-ΔT)≤T≤(T0+ΔT)时，表明当前的气动隔膜调节器33’开度V合适，只需保持当前的开度V即可。

当制氢设备包括多个制氢装置时，参考图2所示，步骤S22’还可以包括以下步骤：

S241’：当V≥最大设定值而T仍然小于T0-ΔT时，将V保持在最大设定值；

S242’：当V≤最小设定值而T仍然大于T0+ΔT时，将第二入口1b’与第一出口1c’导通，将第三入口2a’与第二出口2c’导通，直至T≤T0+ΔT时，将第一入口1a’与第一出口1c’导通，将第四入口2b’与第二出口2c’导通。

通过步骤S241’和步骤S242’，当T<T0-ΔT时，能够使得V持续增大，当V≥最大设定值(例如99％)而T仍然低于预设温度范围时，能够将V保持在当前开度，以将保温液保持在最大流量从而对碱液进行持续加热；当T>T0+ΔT时，能够使得V持续减小，当V≤最小设定值(例如20％)而T仍然高于预设温度范围时，能够使得第一三通阀301’的第二入口1b’与第一出口1c’导通，第二三通阀302’的第三入口2a’与第二出口2c’导通，以形成冷却水箱22-第二入口1b’-第一出口1c’-第一流路311’-气体冷凝器13’的冷 却流路、冷却水箱22-第二入口1b’-第一出口1c’-第二流路312’-碱液循环泵14’的冷却流路以及冷却水箱22-第二入口1b’-第一出口1c’-第三入口2a’-第二出口2c’-第三流路313’-碱液冷却器15’的冷却流路，而使得冷却液对气体冷凝器13’、碱液循环泵14’以及碱液冷却器15’进行冷却，持续高温的碱液在流经碱液循环泵14’和碱液冷却器15’时能够被冷却液冷却，直至碱液的实际温度T降低至预设温度范围时，能够使得第一三通阀301’切换至第一入口1a’与第一出口1c，1c’导通，将第二三通阀302’切换至第四入口2b’与第二出口2c’导通，而使得进液流路31’切换至与换热水箱21连通，从而通过保温液对制氢装置1’进行保温。

当制氢设备仅包括一个制氢装置1时，相应地，步骤S242’可以为：当V≤最小设定值而T仍然大于T0+ΔT时，将第二入口1b与第一出口1c导通，将第三入口2a与第二出口2c导通，直至T≤T0+ΔT时，将第一入口1a与第一出口1c导通，将第四入口2b与第二出口2c导通。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

以上所描述的实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

本文中所称的“一个实施例”、“实施例”或者“一个或者多个实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或者特性包括在本公开的至少一个实施例中。此外，请注意，这里“在一个实施例中”的词语例子不一定全指同一个实施例。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本公开的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本公开可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1. [根据细则91更正 28.04.2023]
   

   一种制氢设备，其特征在于，包括：

   集中冷却装置，包括相互连通的换热水箱和冷却水箱，所述换热水箱中储存有保温液，所述集中冷却装置配置为：回流的液体依次经过所述换热水箱和所述冷却水箱而形成为冷却液，以及

   至少一个制氢装置，通过冷却循环管路与所述集中冷却装置连通，所述冷却循环管路包括：

   进液流路，用于使所述集中冷却装置中的液体流出至所述制氢装置；以及

   回液流路，用于使液体由所述制氢装置回流至所述集中冷却装置；

   所述冷却循环管路配置为：当所述制氢装置停止工作时，所述进液流路与所述换热水箱连通，以使得保温液进入所述制氢装置进行保温；当所述制氢装置正常工作时，所述进液流路与所述冷却水箱连通，以使得冷却液进入所述制氢装置进行冷却。
2. 根据权利要求1所述的制氢设备，其特征在于，所述制氢装置包括电解槽、设置在所述电解槽下游的气液分离器、设置在所述气液分离器的气路下游的气体冷凝器、以及依次设置在所述气液分离器的液路下游的碱液循环泵和碱液冷却器，其中，从所述气液分离器中分离出的碱液经所述碱液循环泵泵送至所述碱液冷却器冷却后回到所述电解槽中，从所述气液分离器中分离出的气体进入所述气体冷凝器进行冷却，

   所述进液流路包括：

   第一流路，连通所述集中冷却装置与所述气体冷凝器，

   第二流路，连通所述集中冷却装置与所述碱液循环泵，

   第三流路，连通所述集中冷却装置与所述碱液冷却器，

   第一三通阀，包括与所述换热水箱连通的第一入口、与所述冷却水箱连通的第二入口以及与所述第一流路和所述第二流路分别连通的第一出口，以及

   第二三通阀，包括与所述第一出口连通的第三入口、与所述换热水箱连通的第四入口以及与所述第三流路连通的第二出口，

   所述进液流路配置为：当所述制氢装置停止工作时，所述第一入口与所 述第一出口导通，所述第四入口与所述第二出口导通，以使得所述换热水箱分别与所述第一流路、所述第二流路以及所述第三流路连通；当所述制氢装置正常工作时，所述第二入口与所述第一出口导通，所述第三入口与所述第二出口导通，以使得所述冷却水箱分别与所述第一流路、所述第二流路以及所述第三流路连通。
3. 根据权利要求2所述的制氢设备，其特征在于，所述电解槽的进液口处设置有用于检测碱液温度的温度传感器，

   所述第四入口与所述换热水箱之间设置有开度V可调的气动隔膜调节器，所述气动隔膜调节器配置为：当所述制氢装置停止工作时，根据所述温度传感器所检测到的实际温度T与预设温度T0的差值而调节V的大小。
4. 根据权利要求3所述的制氢设备，其特征在于，所述气动隔膜调节器配置为：

   当T>T0+ΔT时，V减小；

   当T<T0-ΔT时，V增大；

   当(T0-ΔT)≤T≤(T0+ΔT)时，V保持不变，

   其中，ΔT为允许温度偏差范围参数。
5. 根据权利要求4所述的制氢设备，其特征在于，所述进液流路还配置为：

   当V≥最大设定值而T仍然小于T0-ΔT时，将V保持在所述最大设定值；

   当V≤最小设定值而T仍然大于T0+ΔT时，将所述第二入口与所述第一出口导通，将所述第三入口与所述第二出口导通，直至T≤T0+ΔT时，将所述第一入口与所述第一出口导通，将所述第四入口与所述第二出口导通。
6. 根据权利要求1所述的制氢设备，其特征在于，所述制氢设备还包括补液装置，所述补液装置能够向所述换热水箱中补充保温液，并能够向所述冷却水箱中补充冷却液。
7. [根据细则91更正 28.04.2023]
   

   一种制氢设备的电解槽温度控制方法，其特征在于，所述制氢设备包括：

   集中冷却装置，包括相互连通的换热水箱和冷却水箱，所述换热水箱中储存有保温液，所述集中冷却装置配置为：回流的液体依次经过所述换热水箱和所述冷却水箱而形成为冷却液，以及

   至少一个制氢装置，通过冷却循环管路与所述集中冷却装置连通，所述冷却循环管路包括：

   进液流路，用于使所述集中冷却装置中的液体流出至所述制氢装置；以及

   回液流路，用于使液体由所述制氢装置回流至所述集中冷却装置；

   所述电解槽温度控制方法包括：

   判断所述制氢装置是否正常工作；

   将正常工作的所述制氢装置的所述进液流路与所述冷却水箱连通；

   将停止工作的所述制氢装置的所述进液流路与所述换热水箱连通。
8. 根据权利要求7所述的电解槽温度控制方法，其特征在于，所述制氢装置包括电解槽、以及依次设置在所述电解槽下游的气液分离器、设置在所述气液分离器的气路下游的气体冷凝器、以及依次设置在所述气液分离器的液路下游的碱液循环泵和碱液冷却器，其中，从所述气液分离器中分离出的碱液经所述碱液循环泵泵送至所述碱液冷却器冷却后回到所述电解槽中，从所述气液分离器中分离出的气体进入所述气体冷凝器进行冷却，

   所述进液流路包括：

   第一流路，连通所述集中冷却装置与所述气体冷凝器，

   第二流路，连通所述集中冷却装置与所述碱液循环泵，

   第三流路，连通所述集中冷却装置与所述碱液冷却器，

   第一三通阀，包括与所述换热水箱连通的第一入口、与所述冷却水箱连通的第二入口以及与所述第一流路和所述第二流路分别连通的第一出口，以及

   第二三通阀，包括与所述第一出口连通的第三入口、与所述换热水箱连通的第四入口以及与所述第三流路连通的第二出口；

   所述将正常工作的所述制氢装置的所述进液流路与所述冷却水箱连通的步骤包括：

   在正常工作的所述制氢装置中，将所述第二入口与所述第一出口导通，将所述第三入口与所述第二出口导通；

   所述将停止工作的所述制氢装置的所述进液流路与所述换热水箱连通的步骤包括：

   在停止工作的所述制氢装置中，将所述第一入口与所述第一出口导通，将所述第四入口与所述第二出口导通。
9. 根据权利要求8所述的电解槽温度控制方法，其特征在于，所述电解槽的进液口处设置有用于检测碱液温度的温度传感器，所述第四入口与所述换热水箱之间设置有开度V可调的气动隔膜调节器，

   所述将停止工作的所述制氢装置的所述进液流路与所述换热水箱连通的步骤还包括：

   根据所述温度传感器所检测到的实际温度T与预设温度T0的差值而调节V的大小。
10. 根据权利要求9所述的电解槽温度控制方法，其特征在于，所述根据所述温度传感器所检测到的实际温度T与预设温度T0的差值而调节V的大小的步骤包括：

    当T>T0+ΔT时，V减小；

    当T<T0-ΔT时，V增大；

    当(T0-ΔT)≤T≤(T0+ΔT)时，V保持不变，其中，ΔT为允许温度偏差范围参数。
11. 根据权利要求10所述的电解槽温度控制方法，其特征在于，所述根据所述温度传感器所检测到的实际温度T与预设温度T0的差值而调节V的大小的步骤还包括：

    当V≥最大设定值而T仍然小于T0-ΔT时，将V保持在所述最大设定值；

    当V≤最小设定值而T仍然大于T0+ΔT时，将所述第二入口与所述第一出口导通，将所述第三入口与所述第二出口导通，直至T≤T0+ΔT时，将所述第一入口与所述第一出口导通，将所述第四入口与所述第二出口导通。

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