电解水制氢系统的控制方法以及电解水制氢系统与流程

本发明涉及电解水制氢，具体地涉及一种电解水制氢系统的控制方法以及电解水制氢系统。

背景技术：

1、随着新能源的发展，氢能产业的优势逐渐展现出来，其中电解水制氢技术是一个重要的途径。目前电解水制氢技术中，pem(质子交换膜，proton exchange membrane)电解水制氢技术因电解槽结构紧凑，欧姆电阻低，能在高电流密度(>1a/cm2)下运行，且质子交换膜隔绝气体效果好，可实现较高的产气压力和快速响应，被认为是制氢领域极具发展前景的技术之一。

2、pem电解水制氢过程中，水泵将水输送至阳极，水被分解成氧气、质子和电子，质子通过质子交换膜进入阴极，电子经过电源电路到阴极。在阴极一侧，两个质子和电子重新结合产生氢气。整个过程涉及氧气、氢气、用电环境，操作不当易造成氢气泄露、氢氧互窜、漏电、爆炸等安全问题，因此在生产控制方面需要保障安全运行。

3、另外，pem电解水系统内主要循环纯水均通过电解槽氧侧排出，温度和电解槽操作温度基本一致，约为60℃～75℃，高于离子交换树脂的理想运行温度(25℃～35℃)，过高的水温会降低离子树脂吸附能力，使水质变差；若将水温降低到树脂要求的水温，则无法满足电解槽的理想操作温度从而影响运行效率。

4、因此，氧侧出水处理需兼顾水质和温度，同时还需要提高电解槽的控制效率，减少人工的繁琐操作。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种电解水制氢系统的控制方法以及电解水制氢系统，包括工艺的控制及联锁方案，实现装置自动运行，确保安全稳定操作，能自动兼顾水质与电解槽进水温度调节，保障电解槽效率，提升自动化程度，减少人工操作。

2、为了实现上述目的，本发明提供一种电解水制氢系统的控制方法，所述电解水制氢系统包括电解槽、氢侧回路以及氧侧回路，所述控制方法包括：获取所述电解槽的进水口的电导率和第一进水温度；以及根据所述电导率和所述第一进水温度，控制对所述氧侧回路中的纯水循环回路和纯水除杂回路进行流量分配。

3、可选地，所述根据电导率和进水温度，控制对所述氧侧回路中的纯水循环回路和纯水除杂回路进行流量分配，包括：在所述电导率小于或等于预设导电率的情况下，根据所述第一进水温度，控制对所述纯水循环回路和所述纯水除杂回路进行流量分配；或者在所述电导率大于所述预设导电率的情况下，根据所述电导率，控制对所述纯水循环回路和所述纯水除杂回路进行流量分配。

4、可选地，所述纯水除杂回路还包括离子交换树脂设备和氧侧冷却器，所述控制方法还包括：在所述电导率小于或等于预设导电率的情况下，根据所述离子交换树脂设备的第二进水温度，控制所述氧侧冷却器冷侧的进入流量；或者在所述电导率大于所述预设导电率的情况下，根据所述第一进水温度，控制所述氧侧冷却器冷侧的进入流量。

5、可选地，所述控制方法还包括：根据所述电解槽的氧侧出口的温度，控制所述电解槽的进入流量；或者在所述电解槽的温度大于其设定上限值的情况下或者所述电解槽的进入流量小于其设定下限值的情况下，对所述电解水制氢系统进行第一联锁控制并且进行分级报警。

6、可选地，所述控制方法还包括：在所述电解槽的氧侧出口的第一压力与所述电解槽的氢侧出口的第二压力的压差偏离第一预设压差范围的情况下，对所述氧侧回路进行自动压差控制；或者在所述第二压力偏离第二预设压力范围的情况下，对所述氢侧回路进行自动压力控制。

7、可选地，所述控制方法还包括：在所述第一压力、所述第二压力以及所述第一压力与所述第二压力的压差中的任一者参数大于其设定上限值的情况下，或者在所述压差小于其设定下限值的情况下，对所述电解水制氢系统进行第一联锁控制并且进行分级报警。

8、可选地，所述控制方法还包括：对所述氢侧回路的氢侧分离器和缓冲罐、以及所述氧侧回路的氧侧分离器中的一者或多者进行液位监测以及液位控制。

9、可选地，所述控制方法还包括：在所述氧侧分离器的氧中氢含量、所述氢侧分离器的氢中氧含量、所述电解水制氢系统内的可燃气体浓度中的任一者参数大于其设定上限值的情况下，对所述电解水制氢系统进行第一联锁控制并且进行分级报警。

10、可选地，所述第一联锁控制为电解槽保护联锁，包括：停止为所述电解槽供电、将所述氧侧回路的自动压差控制以及所述氢侧回路的自动压力控制切换为手动控制、并且关闭所述氧侧回路和所述氢侧回路的泄压阀门。

11、可选地，所述控制方法还包括：在所述氧侧分离器的液位低于第一下限值的情况下，触发所述第一联锁控制并且停止所述纯水循环回路中的水循环；或者在所述氢侧回路中的缓冲罐的液位低于第二下限值的情况下，停止对所述缓冲罐进行补水。

12、另一方面，本发明还提供了一种电解水制氢系统，包括：电解槽、氢侧回路、氧侧回路；以及控制系统，用于执行上文所述的电解水制氢系统的控制方法。

13、通过上述技术方案，本发明能自动兼顾水质与电解槽进水温度调节，保障电解槽效率，提升自动化程度，减少人工操作。

14、本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

1.一种电解水制氢系统的控制方法，其特征在于，所述电解水制氢系统包括电解槽、氢侧回路以及氧侧回路，所述控制方法包括：

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，

3.根据权利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，

9.根据权利要求4、6或8所述的控制方法，其特征在于，

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，

11.一种电解水制氢系统，其特征在于，包括：