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首页 > 电解水制氢设备中的氧气再循环系统及其氧气再循环方法
电解水制氢设备中的氧气再循环系统及其氧气再循环方法
本申请提供了一种电解水制氢设备中的氧气再循环系统及其氧气再循环方法，通过设置气体分析仪，可以实时监测到氧气侧的气液分离器内的氧中氢浓度。同时，氧气侧的气液分离器、压缩机、储氧罐和调压阀依次连接，可以将储氧罐中的氧气再循环输入氧气侧的气液分离器中和/或输入电解水制氢设备的出氧端，这样即使电解水制氢设备在低输入功率工作时还可以降低氧气侧的气液分离器中的氧中氢浓度，拓展了电解水制氢设备负载范围，提高了安全性。采用该氧气在循环系统，电解水制氢设备可以安全工作在超低输入功率/电流密度下而不用停机，提高了可再生能源利用率的同时也可以有效的避免电解水制氢设备频繁启停，保证其性能的稳定运行。
| 专利类型： | 发明专利 |
|---|---|
| 申请（专利）号： | CN202211304375.8 |
| 申请日期： | 2022年10月24日 |
| 公开(公告)日： | 2023年1月24日 |
| 公开(公告)号： | CN115637445A |
| 主分类号： | C25B1/04,C,C25,C25B,C25B1 |
| 分类号： | C25B1/04,C25B15/08,C25B15/02,C,C25,C25B,C25B1,C25B15,C25B1/04,C25B15/08,C25B15/02 |
| 申请（专利权）人： | 海德氢能源科技(江苏)有限公司,北京航空航天大学 |
| 发明（设计）人： | 宋凌珺,张涛,姚昌晟 |
| 主申请人地址： | 211806 江苏省南京市浦口经济开发区双峰路69号A-55; |
| 专利代理机构： | |
| 代理人： | |
| 国别省市代码： | |
| 主权项： | 1.一种电解水制氢设备中的氧气再循环系统，其特征在于，包括： 电解水制氢设备，用于电解水制取氢气和氧气； 氧气侧的气液分离器，与所述电解水制氢设备连接；对进入其内部的氧气和碱液进行分离； 气体分析仪，设置在所述氧气侧的气液分离器内，以分析所述氧气侧的气液分离器内的氧中氢浓度； 压缩机，所述压缩机与所述氧气侧的气液分离器连接，对氧气进行增压； 储氧罐，与所述压缩机连接，以存储被压缩后的氧气； 调压阀，与所述储氧罐连接，以调节从所述储氧罐输出的氧气的压力；以使经过所述调压阀的氧气再循环输入所述氧气侧的气液分离器中和/或输入所述电解水制氢设备的出氧端； 三通阀，包括第一连接端口、第二连接端口和第三连接端口；所述第一连接端口与所述氧气侧的气液分离器连接，所述第二连接端口与所述压缩机连接，所述第三连接端口与外界连接；所述三通阀控制所述氧气侧的气液分离器中的氧气流入空气中或者流入所述压缩机中； 以及， 控制器，所述气体分析仪、所述调压阀、所述三通阀均与所述控制器连接；所述控制器根据所述气体分析仪分析的所述氧气侧的气液分离器内的氧中氢浓度控制所述三通阀开启所述第二连接端口或者所述第三连接端口；所述控制器根据所述气体分析仪分析的所述氧气侧的气液分离器内的氧中氢浓度控制所述调压阀对调节从所述储氧罐输出的氧气的压力到达预设条件。 2.根据权利要求1所述的电解水制氢设备中的氧气再循环系统，其特征在于，当所述氧气侧的气液分离器内的氧中氢浓度高于0.8％-1.2％时，所述控制器控制所述三通阀开启所述第三连接端口。 3.根据权利要求1所述的电解水制氢设备中的氧气再循环系统，其特征在于，当所述氧气侧的气液分离器内的氧中氢浓度低于0.8％时，所述控制器控制所述三通阀开启所述第二连接端口。 4.根据权利要求1所述电解水制氢设备中的氧气再循环系统，其特征在于，当所述氧气侧的气液分离器内的氧中氢浓度大于等于1.2％时，所述控制器控制所述调压阀对调节从所述储氧罐输出的氧气的压力到达预设的压力条件。 5.根据权利要求4所述的电解水制氢设备中的氧气再循环系统，其特征在于，所述氧气侧的气液分离器上还设有第一压力检测器，所述第一压力检测器检测所述氧气侧的气液分离器的压力；所述第一压力检测器与所述控制器连接，并将检测到的所述氧气侧的气液分离器的压力发送给所述控制器。 6.根据权利要求5所述的电解水制氢设备中的氧气再循环系统，其特征在于，所述储氧罐上设有第二压力检测器，所述第二压力检测器检测所述储氧罐内的压力；所述第二压力检测器与所述控制器连接，并将检测到的所述储氧罐内的压力发送给所述控制器。 7.根据权利要求6所述的电解水制氢设备中的氧气再循环系统，其特征在于，所述预设的压力条件为所述储氧罐输出的氧气压力比所述电解水制氢设备中压力值高0.2MPa-0.5MPa。 8.根据权利要求1所述的电解水制氢设备中的氧气再循环系统，其特征在于，所述电解水制氢设备中的氧气再循环系统还包括第三压力检测器；所述第三压力检测器用于检测经过所述调压阀的氧气的压力。 9.根据权利要求1或8所述的电解水制氢设备中的氧气再循环系统，其特征在于，所述电解水制氢设备中的氧气再循环系统还包括压差阀，所述压差阀设置在所述电解水制氢设备与所述调压阀之间，或者，设置在所述氧气侧的气液分离器与所述调压阀之间；所述压差阀与所述控制器连接，所述控制器根据经过所述调压阀的氧气的压力与所述氧气侧的气液分离器的压差控制所述压差阀的开启和关闭。 10.根据权利要求1所述的电解水制氢设备中的氧气再循环系统，其特征在于，所述调压阀与所述氧气侧的气液分离器通过单向管接头连接；和/或，所述调压阀与所述电解水制氢设备的出氧端通过单向管接头连接。 11.根据权利要求1所述的电解水制氢设备中的氧气再循环系统，其特征在于，所述的电解水制氢设备中的氧气再循环系统还包括气动流量调节阀，所述气动流量调节阀用于调节经过所述调压阀的氧气输入所述氧气侧的气液分离器中和/或输入所述电解水制氢设备的出氧端的开度。 12.根据权利要求1所述的电解水制氢设备中的氧气再循环系统，其特征在于，所述储氧罐的储氧量与所述电解水制氢设备的产氢量的关系满足以下关系：M1＝M2*1/2*1/2÷6；其中，M1为所述储氧罐的储氧量，单位kg；M2为所述电解水制氢设备的产氢量，单位kg。 13.一种氧气再循环方法，提供一种如权利要求1-12任意一项的所述电解水制氢设备中的氧气再循环系统，其特征在于，所述氧气再循环方法包括以下步骤： 读取所述氧气侧的气液分离器中的氧中氢浓度； 分析所述氧气侧的气液分离器中的氧中氢浓度值； 判断所述氧气侧的气液分离器中的氧中氢浓度值是否符合第一预设条件，若是，则将所述储氧罐中的氧气输入所述氧气侧的气液分离器中和/或输入所述电解水制氢设备的出氧端；若否，则停止所述储氧罐中的氧气再循环。 14.根据权利要求13所述的氧气再循环方法，其特征在于，若判断所述氧气侧的气液分离器中的氧中氢浓度值符合第一预设条件之后，还包括以下步骤： 读取所述氧气侧的气液分离器的第一压力值； 读取所述储氧罐中的第二压力值； 所述压差阀根据所述第一压力值和所述第二压力值将所述储氧罐输出的氧气压力值调节到预设压力条件； 其中，所述预设压力条件为所述储氧罐输出的氧气压力值高于所述第一压力值。 15.根据权利要求14所述的氧气再循环方法，其特征在于，所述第一预设条件为所述氧气侧的气液分离器内的氧中氢浓度大于等于1.2％。 16.根据权利要求14所述的氧气再循环方法，其特征在于，在执行所述压差阀根据所述第一压力值和所述第二压力值将所述储氧罐输出的氧气压力值调节到预设压力条件步骤之后，还包括以下步骤： 对经过所述调压阀调节后的所述储氧罐输出的氧气压力值进行监控。 17.根据权利要求14所述的氧气再循环方法，其特征在于，所述预设压力条件为所述储氧罐输出的氧气压力比所述电解水制氢设备中压力值高0.2MPa-0.5MPa。 18.根据权利要求13所述的氧气再循环方法，其特征在于，若判断所述氧气侧的气液分离器中的氧中氢浓度值符合第一预设条件之后，还包括以下步骤： 读取一定时间段内所述氧气侧的气液分离器中的氧中氢浓度； 判断一定时间段内所述氧气侧的气液分离器中的氧中氢浓度是否提高，若是，则分析在一定时间段内所述氧气侧的气液分离器中的氧中氢浓度提升的速率； 判断所述氧气侧的气液分离器中的氧中氢浓度提升的速率是否超过0.01％/s，若是，则提高经过所述调压阀的氧气输入所述氧气侧的气液分离器中和/或输入所述电解水制氢设备的出氧端的开度。 19.根据权利要求13所述的氧气再循环方法，其特征在于，若判断所述氧气侧的气液分离器中的氧中氢浓度值不符合第一预设条件之后，还包括以下步骤： 重新读取所述氧气侧的气液分离器中的氧中氢浓度； 重新分析所述氧气侧的气液分离器中的氧中氢浓度值； 判断所述氧气侧的气液分离器中的氧中氢浓度值是否符合第二预设条件，若是，则将所述氧气侧的气液分离器中的氧气排入空气；若否，则将所述氧气侧的气液分离器中的氧气进入所述压缩机。 20.根据权利要求19所述的氧气再循环方法，其特征在于，所述第二预设条件为所述氧气侧的气液分离器内的氧中氢浓度大于0.8％-1.2％。 |
| 法律状态： | 公开 , |
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