电解水制氢系统的制作方法

本发明涉及电解水制氢，具体地涉及一种电解水制氢系统。

背景技术：

1、在节能减排、发展低碳产业的大背景下，电解水制氢装置配合光伏、风能等绿电设施的大规模制氢站有不小的发展前景。单套水电解制氢系统一般可分为电解槽、制氢框架(气水分离)和氢气纯化三个单元。其中氢气纯化系统用于对分离出的粗氢气进行提纯，除去粗氢气中的饱和水和微量氧气。

2、对于pem电解水技术，系统内循环水的水质情况对电解槽寿命有直接影响。通常pem电解槽入口水质要求为0.2μs/cm以下。为了维持系统内水质满足要求，需要设置离子交换树脂设备吸附杂质。此外因pem电解槽的特性需要在正常运行期间在电解槽氢氧两侧建立压差，氢侧压力需要略高于氧侧压力。

3、pem电解槽氢侧出水远小于氧侧出水且大于原料水进料量。由于电解槽的结构特点，电解槽氢侧较难在出厂前充分清洗，开工初期氢侧水电导率偏高。如果直接将电解槽氢侧水返回至氧侧水循环系统(如图1所示)，混合后容易造成系统内循环的纯水电导率高，从而影响电解槽的运行。为避免这种情况，电解槽氧侧系统需要设置更大的离子交换树脂设备用来保证在混合高电导率的电解槽氢侧水后仍然能够达到指标。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种电解水制氢系统，其可将电解槽氢侧出水以及氧侧出水进行分开处理，从而避免对纯水循环水质造成影响，即使氢侧分离器的液位控制失效也不会直接导致氢气串入氧侧分离器而造成事故。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供一种电解水制氢系统，所述电解水制氢系统包括：电解槽；依次相连的氢侧分离器、氢侧冷却器、缓冲净化器与补水泵，其中，所述氢侧分离器的入口与所述电解槽的阴极出口相连，以及所述缓冲净化器内放置有离子交换树脂；以及依次相连的氧侧分离器、纯水循环泵、氧侧冷却器与离子交换树脂设备，其中，所述氧侧分离器的入口与所述电解槽的阳极出口、所述补水泵的出口相连，以及所述离子交换树脂设备的出口与所述电解槽的进水口相连。

3、优选地，所述电解水制氢系统还包括：三通调节阀，该三通调节阀经由第一管道与所述纯水循环泵相连、经由第二管道与所述氧侧冷却器相连且经由第三管道与所述电解槽的进水口相连。

4、优选地，所述电解水制氢系统还包括：氢侧调节阀，位于所述氢侧分离器与所述氢侧冷却器之间的管道上；和/或冷却水调节阀，所述冷却水调节阀用于调节进入所述氧侧冷却器的循环水的水量。

5、优选地，所述电解水制氢系统还包括：流量监测设备，设置在所述氧侧冷却器的入口；以及第一温度监测设备，设置在所述氧侧冷却器的出口，用于在所述第一温度监测设备监测到的水温高于预设温度的情况下，通过所述冷却水调节阀增加冷却水量或所述三通调节阀来增加进入所述离子交换树脂设备的水量。

6、优选地，所述电解水制氢系统还包括：第二温度监测设备和电导率监测设备，设置在电解槽的进水口，用于：在所述电导率监测设备监测到的电导率小于或等于预设导电率的情况下，通过控制所述三通调节阀的开度来维持所述电解槽的进水口的水温；或者在所述电导率监测设备监测到的电导率小于或等于预设导电率且降低所述三通调节阀的开度导致所述电导率大于所述预设导电率的情况下，提高所述预设温度以维持所述电解槽的进水口的水温。

7、优选地，所述电解水制氢系统还包括：第一液位监测设备，设置在所述氢侧分离器上，用于在所述氢侧分离器的液位高于第一预设液位的情况下，控制所述氢侧调节阀以降低液位；第二液位监测设备，设置在所述氧侧分离器上，用于在所述氧侧分离器的液位高于第二预设液位的情况下，控制所述补水泵的变频器以增加所述补水泵的运行频率；以及第三液位监测设备，设置在所述缓冲净化器上。

8、优选地，所述电解水制氢系统还包括：原料处理设备，与所述缓冲净化器相连，用于向所述缓冲净化器提供原料水以维持所述缓冲净化器内的液位。

9、优选地，所述缓冲净化器包括：上部空间，用于混合原料水与所述氢侧冷却器的出水；以及下部空间，装填离子交换树脂，用于净化所述上部空间提供的混合水。

10、优选地，所述缓冲净化器包括：树脂单元，用于净化所述氢侧冷却器的出水；以及缓冲单元，用于混合原料水与净化后的所述氢侧冷却器的出水。

11、优选地，所述电解水制氢系统还包括：氧侧放空调节阀和氧侧外送调节阀，设置在所述氧侧分离器的顶部；以及氢侧放空调节阀和氢侧外送调节阀，设置在所述氢侧分离器的顶部。

12、优选地，所述电解水制氢系统还包括：氢氧两侧压差监测设备，用于在所述氢气侧分离器与所述氧气侧分离器的压差大于第一预设压力的情况下，控制所述氧侧放空调节阀或所述氧侧外送调节阀的开度变小；和/或氢侧压力监测设备，用于在所述氢侧分离器的压力大于第二预设压力的情况下，控制所述氢侧放空调节阀或所述氢侧外送调节阀的开度变大。

13、通过上述技术方案，本发明创造性地氢侧排水分开处理不直接并入系统，而是经由氢侧冷却器冷却至合适缓冲净化器内的离子交换树脂的操作温度以对氢侧冷却器的出水进行净化，从而避免对纯水循环水质造成影响，即使氢侧分离器的液位控制失效也不会直接导致氢气串入氧侧分离器而造成事故。

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，其特征在于，所述电解水制氢系统包括：

2.根据权利要求1所述的电解水制氢系统，其特征在于，所述电解水制氢系统还包括：

3.根据权利要求2所述的电解水制氢系统，其特征在于，所述电解水制氢系统还包括：

4.根据权利要求3所述的电解水制氢系统，其特征在于，所述电解水制氢系统还包括：

5.根据权利要求4所述的电解水制氢系统，其特征在于，所述电解水制氢系统还包括：

6.根据权利要求3所述的电解水制氢系统，其特征在于，所述电解水制氢系统还包括：

7.根据权利要求1所述的电解水制氢系统，其特征在于，所述电解水制氢系统还包括：

8.根据权利要求7所述的电解水制氢系统，其特征在于，所述缓冲净化器包括：

9.根据权利要求7所述的电解水制氢系统，其特征在于，所述缓冲净化器包括：

10.根据权利要求1所述的电解水制氢系统，其特征在于，所述电解水制氢系统还包括：

11.根据权利要求10所述的电解水制氢系统，其特征在于，所述电解水制氢系统还包括：