基于常压方形电解槽技术的制储用氢一体化系统的制作方法

本发明属于制储用氢一体化，更具体地说，特别涉及基于常压方形电解槽技术的制储用氢一体化系统。

背景技术：

1、常压方形电解槽直流电制氢效率约为85％，产生的废热能量占总能量的15％，温度范围约为80-90℃。常压方形电解槽负荷变化范围为10～110％，适应风光电等可再生能源。与氢气固体吸附储能和氢燃料电池用能协同，起到消峰填谷的调节电网作用。热再生电化学循环装置是一种电化学电池，由正极、负极和阴离子膜组成，其循环过程包括加热，充电，冷却和放电等。为了收集热能，电池从高温热源中吸收热量并在低温下释放热量。电池在被热源加热后，吸收热量并在相对较低的电压下充电。在被冷却之后，将在低温下放热，并以高电压放电，充电和放电过程之间的电压差决定了循环的功率输出，因此，电池将热能转化为电能。热电发电机也是一种将热能转化为电能的装置，是一种半导体器件，能够将加热通量(温度差)直接转化为电能，因此其热电转换效率通常受限于较低的温度差。

2、热再生电化学循环装置、热电发电机等发电装置常用于回收废热并产生额外的电能，其发电效率都与热端和冷端的传热速率和温度有关。传统的余热发电装置中，热端通过换热器吸收废热中的热量，而冷端直接向空气中散热。当常压方形电解槽的废热作为上述两种余热发电装置的热源时，其温度范围约为80-90℃，因此热端处换热器中的温度一般难以进一步提高。冷端换热器的温度受限于环境温度，因此导致传统的热再生电化学循环装置、热电发电机等发电装置直接用于常压方形电解槽的废热回收时发电效率通常较低。通过增大上述两种余热发电装置的温度差能够提高余热发电效率，综合上述分析，提高热端温度或降低冷端温度都能够增大温度差。而溴化锂制冷是一种常用制冷方式，常压方形电解槽和氢燃料电池的废热温度完全满足制冷需要。

3、为了减少制储用过程的能量浪费，本发明溴化锂制冷的冷能不仅用于氢气净化模块，还用于降低热再生电化学循环装置、热电发电机等余热发电装置的冷端温度。其中，氢气脱附可使用燃料电池废热供给能量，实现能量耦合。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供基于常压方形电解槽技术的制储用氢一体化系统，以解决上述的问题。

2、基于常压方形电解槽技术的制储用氢一体化系统，包括常压方形电解槽子系统、固态吸附储氢子系统、溴化锂制冷模块和温差发电模块，常压方形电解槽子系统和固态吸附储氢子系统之间连接有氢气净化模块，常压方形电解槽用于电解水(h2o)产生氢气(h2)和氧气(o2)。它是制造氢气的关键部件，通过电解水将水分解成氢和氧，固态吸附储氢系统用于将产生的氢气从电解槽中分离和储存。通常，这种系统利用特定的吸附材料(如金属有机框架材料，mofs)吸附氢气，并在需要时释放氢气，溴化锂制冷模块负责提供制冷能力，用于控制系统内部的温度和热量。在一些氢能系统中，特别是涉及高温电解反应的情况下，溴化锂制冷可以帮助保持电解槽和其他部件的适宜工作温度，温差发电模块利用温差效应(例如热和冷介质之间的温差)产生电能。在这种系统中，它可以利用热媒(通常是水或其他液体)与氢气用户之间的温差来产生额外的电能，从而提高系统的能效，氢气净化模块用于净化电解槽产生的氢气，以确保氢气的纯度达到特定的使用要求。这包括去除水蒸气、氧气、二氧化碳和其他杂质，以确保提供给使用者的氢气是高纯度的。

3、优选的，固态吸附储氢子系统连向氢气用户。

4、优选的，温差发电模块和氢气用户之间的热媒管路上安装有管道泵和节流阀，管道泵主要用于提升热媒(通常是水或其他热导介质)的流动能力，它的作用是通过机械方式将热媒从一个位置输送到另一个位置，通常是沿着管道系统，在温差发电模块和氢气用户之间的热媒管路中，管道泵负责确保热媒在温差发电过程中能够稳定地流动，以便有效地从温差发电模块中吸收热量或者将热量输送到氢气用户处。这种流动是维持整个热能转换和传输系统运行的关键，节流阀用于控制管道中流体的流速和流量，通过限制流体的流动截面积来调整流量。它能够调节和控制系统中的压力和流量，以满足系统不同部分的需求，在热媒管路中，节流阀通常安装在需要调节流速或流量的位置，例如调整热媒流向氢气用户的过程中。它可以根据需要调整热媒的流动速度，确保在整个系统中能够达到理想的温度和热量传递效率，综上所述，管道泵和节流阀在基于常压方形电解槽技术的制储用氢一体化系统中起到了关键的作用，分别用于热媒的输送和流量的控制，以确保系统的稳定运行和高效能的热能转换。

5、优选的，溴化锂制冷模块和常压方形电解槽子系统之间的热媒管路上安装有管道泵。

6、优选的，氢气净化模块、溴化锂制冷模块和温差发电模块之间接通有冷媒管路，冷媒管路用于传输热量，将溴化锂制冷模块中产生的冷却剂或制冷剂(如溴化锂溶液)输送到需要降温的部件或系统中。这有助于控制系统内部的温度，特别是在电解槽运行时，确保其保持在适宜的工作温度范围内，以提高电解效率和延长设备寿命，冷媒管路扮演着热媒的传输通道的角色。温差发电模块利用热媒与氢气用户之间的温差来产生电能。冷媒管路确保热媒(如水或其他液体)能够有效地循环，以最大程度地利用温差发电模块的发电潜力，冷媒管路可以通过调节流体的流动速度和方向，帮助系统内部实现热量的均衡分配。这有助于避免热量积聚或过热，保证各个部件在适宜的工作温度下运行，从而提高系统的整体效率和可靠性。

7、优选的，温差发电模块、氢气用户和常压方形电解槽子系统均接通电源。

8、优选的，温差发电模块包括冷端换热器和热端换热器。

9、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

10、1、提高余热发电量，热再生电化学循环装置、热电发电机和热原电池等余热发电装置的发电量与温度差密切相关，利用溴化锂制冷的冷能移出冷端热量，维持这些发电装置的冷端温度，进而保证了发电装置的冷端和热端的温度差，提高了这些余热发电装置的发电量。

11、2、能量利用率和系统集成度提高，电解水制氢废热、氢气储存吸附热、氢燃料电池副产热，部分通过溴化锂制冷机组利用制冷后，所得冷量不仅用于温差发电，还可用于气体净化，减少了氢气净化制冷交流电耗，实现了能量的梯级利用，减少了能量损耗，系统集成度提高，制储用系统充分发挥电力调峰作用，并减少对外界电力供给的依赖。

1.基于常压方形电解槽技术的制储用氢一体化系统，其特征在于：包括常压方形电解槽子系统、固态吸附储氢子系统、溴化锂制冷模块和温差发电模块；

2.如权利要求1所述基于常压方形电解槽技术的制储用氢一体化系统，其特征在于，固态吸附储氢子系统连向氢气用户。

3.如权利要求1所述基于常压方形电解槽技术的制储用氢一体化系统，其特征在于，温差发电模块和氢气用户之间的热媒管路上安装有管道泵和节流阀。

4.如权利要求1所述基于常压方形电解槽技术的制储用氢一体化系统，其特征在于，溴化锂制冷模块和常压方形电解槽子系统之间的热媒管路上安装有管道泵。

5.如权利要求1所述基于常压方形电解槽技术的制储用氢一体化系统，其特征在于，氢气净化模块、溴化锂制冷模块和温差发电模块之间接通有冷媒管路。

6.如权利要求1所述基于常压方形电解槽技术的制储用氢一体化系统，其特征在于，温差发电模块、氢气用户和常压方形电解槽子系统均接通电源。

7.如权利要求1所述基于常压方形电解槽技术的制储用氢一体化系统，其特征在于，温差发电模块包括冷端换热器和热端换热器。