国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院;东北大学;国家电网有限公司张潇桐获国家专利权
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龙图腾网获悉国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院;东北大学;国家电网有限公司申请的专利一种电制氢系统及其控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119800400B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-10发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510020933.5,技术领域涉及:C25B9/70;该发明授权一种电制氢系统及其控制方法是由张潇桐;谢冰;李家珏;杨燚;张娟;周博文;戈阳阳;谢赐戬;付尧;巩晓伟;马欣彤;程基峰设计研发完成,并于2025-01-07向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种电制氢系统及其控制方法在说明书摘要公布了:本发明提供一种电制氢系统及其控制方法,涉及电解水制氢安全运行技术领域。一方面,提供一种电制氢系统,增加管压平衡装置,实时监测PEM电解槽电流变化量、排氧管、排氢管实际气体管压强和气液分离装置的实际液位,并通过控制中心调节PEM电解槽的实时电流对管道的气体管压强进行调整并通过管压调节阀辅助调节,使得排氧管和排氢管的气体管压强都满足安全压强关系;另一方面,提供一种电制氢系统的控制方法,通过自检控制、电流控制、液位控制和紧急控制实现电制氢系统的安全运行。本发明不仅提升了系统的安全性,还确保了气体的纯度和效率,使得大容量PEM电解槽在实际应用中更加可靠与高效。
本发明授权一种电制氢系统及其控制方法在权利要求书中公布了:1.一种电制氢系统,其特征在于:包括供电装置、供水装置、前端管压平衡装置、制氢装置、气液分离装置、后端管压平衡装置、热转换装置、储氧装置和储氢装置; 所述供电装置一端与电网连接,另一端通过前端管压平衡装置与制氢装置连接,用于对电制氢系统进行供电;制氢装置与气液分离装置连接,用于对水进行电解,产生氧气和氢气;气液分离装置通过后端管压平衡装置与储氧装置和储氢装置连接,用于分离氧气和氢气中的液体;储氧装置储存制氢装置产生的氧气,储氢装置储存制氢装置产生的氢气;前端管压平衡装置与供电装置和制氢装置连接,后端管压平衡装置与气液分离装置、储氧装置和储氢装置,前端管压平衡装置和后端管压平衡装置用于实时监测电制氢系统的实时电流变化量、实际气体管压强和实际液位,并对制氢装置进行控制,平衡各个排氧管和排氢管气体管压强;供水装置与制氢装置连接,用于给制氢装置供水;热转换装置与制氢装置相连,用于为制氢装置降温,并回收废热供给制氢装置的水加热; 所述制氢装置包括水管道开关和PEM电解槽;水管道开关与PEM电解槽相连,每个PEM电解槽均与一个气液分离装置相连; 所述气液分离装置包括氧气侧气液分离器和氢气侧气液分离器;氧气侧气液分离器和氢气侧气液分离器分别通过后端管压平衡装置与储氧装置和储氢装置相连;氧气侧气液分离器和氢气侧气液分离器用于将制氢装置中PEM电解槽产生的氧气和氢气中的液体有效分离; 所述前端管压平衡装置包括控制中心、电流传感器和电流开关;所述控制中心与电流传感器相连,电流传感器与电流开关相连,电流开关与制氢装置相连;所述控制中心与电流传感器通过电信号连接,电流传感器用于实时监测各个PEM电解槽的实时电流变化量,控制中心控制电流开关的开关、调整输入电流值和气液分离装置的液位; 所述后端管压平衡装置包括氧气侧压力式液位传感器、氢气侧压力式液位传感器、排氧管管压调节阀、排氢管管压调节阀、排氧管管压传感器、排氢管管压传感器、排氧管三通阀和排氢管三通阀;所述后端管压平衡装置分为氧气侧和氢气侧,在氧气侧,所述氧气侧压力式液位传感器、排氧管管压调节阀、排氧管管压传感器安装在氧气侧气液分离器和排氧管三通阀之间连接的气体子管道上,排氧管三通阀的入气阀口与气液分离装置中氧气侧气液分离器的排氧管出气口相连,排氧管三通阀的两个出气阀口与储氧装置中的备用储氧罐和氧气干燥器入气口相连;在氢气侧,所述氢气侧压力式液位传感器、排氢管管压调节阀、排氢管管压传感器安装在气液分离装置中氢气侧气液分离器和排氢管三通阀之间连接的气体子管道上,排氢管三通阀的入气阀口与气液分离装置中氢气侧气液分离器的排氢管出气口相连,排氢管三通阀的两个出气阀口与储氢装置中的备用储氢罐和除氧器入气口相连; 所述氧气侧压力式液位传感器、氢气侧压力式液位传感器、排氧管管压调节阀、排氢管管压调节阀、排氧管管压传感器、排氢管管压传感器、排氧管三通阀和排氢管三通阀与前端管压平衡装置的控制中心通过电信号连接,氧气侧压力式液位传感器和氢气侧压力式液位传感器用于实时监测气液分离装置的实际液位,排氧管管压传感器和排氢管管压传感器用于实时监测PEM电解槽排氧管和排氢管实际气体管压强,排氧管管压调节阀和排氢管管压调节阀开度通过控制中心控制,保证制氢设备两侧液位平衡和压力平衡,进而保证了制氢系统的安全;排氧管三通阀和排氢管三通阀用于控制气体的流向,在某一个PEM电解槽出现故障时,该PEM电解槽的排氧管和排氢管气体管压强出现剧烈变化而影响整个气体管道的压强,通过控制中心调节排氧管三通阀和排氢管三通阀,使得该子气体管道与总的气体管道断开,保证剩余PEM电解槽能过继续安全工作。
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