本發(fā)明涉及電解水制氫，具體為一種風(fēng)能電解水制氫系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、隨著全球能源危機(jī)和環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)重，開發(fā)清潔、可再生的新能源成為當(dāng)務(wù)之急。氫能作為一種高效、清潔的能源載體，具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，電解水制氫是一種較為成熟的制氫方法，但傳統(tǒng)的電解水制氫需要消耗大量的電能，成本較高。而風(fēng)能作為一種可再生能源，具有儲量豐富、分布廣泛、無污染等優(yōu)點(diǎn)。

2、但風(fēng)的強(qiáng)度和方向是不斷變化的，這導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電的輸出功率具有間歇性，在風(fēng)力較弱或無風(fēng)的時(shí)候，風(fēng)力發(fā)電機(jī)無法產(chǎn)生足夠的電力，甚至可能完全停止發(fā)電，這種間歇性使得風(fēng)力發(fā)電難以作為穩(wěn)定的基本負(fù)荷電源，因此，需要與其他能源形式或儲能系統(tǒng)配合使用，以確保電力供應(yīng)的連續(xù)性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種風(fēng)能電解水制氫系統(tǒng)及方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、鑒于上述問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案是：

3、一種風(fēng)能電解水制氫系統(tǒng)，包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏發(fā)電板、供電系統(tǒng)、蓄電系統(tǒng)、電解槽、收集系統(tǒng)、回收系統(tǒng)、供水系統(tǒng)，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏發(fā)電板均和所述供電系統(tǒng)電連接，且所述供電系統(tǒng)還和所述蓄電系統(tǒng)電連接，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏發(fā)電板用于發(fā)電，所述供電系統(tǒng)用于輸出低壓直流電，所述蓄電系統(tǒng)用于儲存電力，所述電解槽內(nèi)設(shè)有陽極和陰極，且所述供電系統(tǒng)和所述陰極電連接，所述電解槽內(nèi)填充有蒸餾水，所述收集系統(tǒng)收集所述電解槽內(nèi)電解出的氧氣和氫氣，所述回收系統(tǒng)將所述收集系統(tǒng)分離出的蒸餾水導(dǎo)入所述電解槽內(nèi)，所述供水系統(tǒng)對所述電解槽補(bǔ)充蒸餾水。

4、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述供電系統(tǒng)包括穩(wěn)壓器、變壓器、整流器、濾波器，所述穩(wěn)壓器和所述變壓器電性連接，所述變壓器和所述整流器電性連接，所述整流器和所述濾波器電性連接，所述穩(wěn)壓器和所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏發(fā)電板電性連接，所述濾波器和所述陰極電性連接。

5、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述蓄電系統(tǒng)包括充電控制器、蓄電池組、開關(guān)，所述充電控制器和所述蓄電池組電性連接，所述蓄電池組和所述開關(guān)電性連接，且所述開關(guān)和所述整流器電性連接，所述充電控制器和所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏發(fā)電板電性連接。

6、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述電解槽內(nèi)設(shè)有一對聚苯硫醚pps隔膜，且一對所述聚苯硫醚pps隔膜將所述電解槽內(nèi)的兩側(cè)分為氧氣側(cè)和氫氣側(cè)，所述陽極位于所述氧氣側(cè)內(nèi)，所述陰極位于所述氫氣側(cè)內(nèi)。

7、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述收集系統(tǒng)包括氫氣分離罐、氧氣分離罐、第一緩沖罐、第二緩沖罐，所述氫氣分離罐和所述氫氣側(cè)之間通過第一管道相連，所述氧氣分離罐和所述氧氣側(cè)之間通過第二管道相連，所述第一緩沖罐和所述氫氣分離罐之間通過第一導(dǎo)管相連，所述第二緩沖罐和所述氧氣分離罐之間通過第二導(dǎo)管相連。

8、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述回收系統(tǒng)包括冷卻器、循環(huán)泵、過濾器，所述循環(huán)泵的輸入端通過第一循環(huán)管和所述氫氣分離罐、氧氣分離罐相連，所述循環(huán)泵的輸出端通過第二循環(huán)管和所述冷卻器相連，所述冷卻器通過第三循環(huán)管和所述過濾器相連，所述過濾器通過第四循環(huán)管和所述電解槽相連。

9、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述供水系統(tǒng)包括蓄水箱、補(bǔ)水泵，且所述補(bǔ)水泵的輸入端通過第一補(bǔ)水管和所述蓄水箱相連，所述補(bǔ)水泵的輸出端通過第二補(bǔ)水管和所述電解槽相連。

10、另一方面，本發(fā)明提供一種風(fēng)能電解水制氫的方法，包括以下步驟：

11、步驟一，風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏發(fā)電板利用風(fēng)能和太陽能發(fā)電，其中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出交流電，光伏發(fā)電板發(fā)出直流電；

12、步驟二，風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電經(jīng)過穩(wěn)壓器穩(wěn)壓、變壓器變壓后輸出至整流器，整流器將交流電整流成直流電，隨后經(jīng)過濾波器濾波后輸出給陰極；光伏發(fā)電板發(fā)出的直流電經(jīng)過穩(wěn)壓器穩(wěn)壓、變壓器變壓后輸出給濾波器，隨后經(jīng)過濾波器濾波后輸出給陰極；

13、步驟三，在陰極通電后，蒸餾水開始在陰極和陽極之間發(fā)生電解反應(yīng)，在陽極上，水分子失去電子，被氧化為氧氣和氫離子，在陰極上，水分子得到電子，被還原為氫氣和氫氧根離子；

14、步驟四，生成的氫氣和氧氣經(jīng)過第一管道、第二管道進(jìn)入氫氣分離罐、氧氣分離罐，氫氣和氧氣經(jīng)氫氣分離罐、氧氣分離罐將氫氣和氧氣中的蒸餾水分離出后，再通過第一導(dǎo)管、第二導(dǎo)管進(jìn)入第一緩沖罐、第二緩沖罐。

15、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟一中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出交流電經(jīng)過充電控制器整流成直流電后，為蓄電池組充電，同時(shí)，光伏發(fā)電板發(fā)出直流電直接為蓄電池組充電。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：該風(fēng)能電解水制氫系統(tǒng)及方法，通過將光伏發(fā)電板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)集成在一起，使得它們共同為電解水供電，在其中一個(gè)出現(xiàn)供電不足時(shí)，另一個(gè)仍然能夠?qū)﹄娊馑╇?，同時(shí)將光伏發(fā)電板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的多余的電力儲存下來，當(dāng)光伏發(fā)電板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)都無法發(fā)電時(shí)，通過此方式，仍然能夠?qū)﹄娊馑M(jìn)行供電，最終保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種風(fēng)能電解水制氫系統(tǒng)，其特征在于，包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏發(fā)電板、供電系統(tǒng)、蓄電系統(tǒng)、電解槽、收集系統(tǒng)、回收系統(tǒng)、供水系統(tǒng)，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏發(fā)電板均和所述供電系統(tǒng)電連接，且所述供電系統(tǒng)還和所述蓄電系統(tǒng)電連接，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏發(fā)電板用于發(fā)電，所述供電系統(tǒng)用于輸出低壓直流電，所述蓄電系統(tǒng)用于儲存電力，所述電解槽內(nèi)設(shè)有陽極和陰極，且所述供電系統(tǒng)和所述陰極電連接，所述電解槽內(nèi)填充有蒸餾水，所述收集系統(tǒng)收集所述電解槽內(nèi)電解出的氧氣和氫氣，所述回收系統(tǒng)將所述收集系統(tǒng)分離出的蒸餾水導(dǎo)入所述電解槽內(nèi)，所述供水系統(tǒng)對所述電解槽補(bǔ)充蒸餾水。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)能電解水制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述供電系統(tǒng)包括穩(wěn)壓器、變壓器、整流器、濾波器，所述穩(wěn)壓器和所述變壓器電性連接，所述變壓器和所述整流器電性連接，所述整流器和所述濾波器電性連接，所述穩(wěn)壓器和所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏發(fā)電板電性連接，所述濾波器和所述陰極電性連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種風(fēng)能電解水制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述蓄電系統(tǒng)包括充電控制器、蓄電池組、開關(guān)，所述充電控制器和所述蓄電池組電性連接，所述蓄電池組和所述開關(guān)電性連接，且所述開關(guān)和所述整流器電性連接，所述充電控制器和所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏發(fā)電板電性連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)能電解水制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述電解槽內(nèi)設(shè)有一對聚苯硫醚pps隔膜，且一對所述聚苯硫醚pps隔膜將所述電解槽內(nèi)的兩側(cè)分為氧氣側(cè)和氫氣側(cè)，所述陽極位于所述氧氣側(cè)內(nèi)，所述陰極位于所述氫氣側(cè)內(nèi)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種風(fēng)能電解水制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述收集系統(tǒng)包括氫氣分離罐、氧氣分離罐、第一緩沖罐、第二緩沖罐，所述氫氣分離罐和所述氫氣側(cè)之間通過第一管道相連，所述氧氣分離罐和所述氧氣側(cè)之間通過第二管道相連，所述第一緩沖罐和所述氫氣分離罐之間通過第一導(dǎo)管相連，所述第二緩沖罐和所述氧氣分離罐之間通過第二導(dǎo)管相連。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種風(fēng)能電解水制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述回收系統(tǒng)包括冷卻器、循環(huán)泵、過濾器，所述循環(huán)泵的輸入端通過第一循環(huán)管和所述氫氣分離罐、氧氣分離罐相連，所述循環(huán)泵的輸出端通過第二循環(huán)管和所述冷卻器相連，所述冷卻器通過第三循環(huán)管和所述過濾器相連，所述過濾器通過第四循環(huán)管和所述電解槽相連。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)能電解水制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述供水系統(tǒng)包括蓄水箱、補(bǔ)水泵，且所述補(bǔ)水泵的輸入端通過第一補(bǔ)水管和所述蓄水箱相連，所述補(bǔ)水泵的輸出端通過第二補(bǔ)水管和所述電解槽相連。

8.一種風(fēng)能電解水制氫的方法，如應(yīng)用于根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)能電解水制氫系統(tǒng)，其特征在于，包括以下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種風(fēng)能電解水制氫的方法，其特征在于，所述步驟一中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出交流電經(jīng)過充電控制器整流成直流電后，為蓄電池組充電，同時(shí)，光伏發(fā)電板發(fā)出直流電直接為蓄電池組充電。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種風(fēng)能電解水制氫系統(tǒng)及方法，屬于電解水制氫技術(shù)領(lǐng)域。包括有風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏發(fā)電板、供電系統(tǒng)、蓄電系統(tǒng)、電解槽、收集系統(tǒng)、回收系統(tǒng)、供水系統(tǒng)，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏發(fā)電板均和所述供電系統(tǒng)電連接，且所述供電系統(tǒng)還和所述蓄電系統(tǒng)電連接，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏發(fā)電板用于發(fā)電，所述供電系統(tǒng)用于輸出低壓直流電，所述蓄電系統(tǒng)用于儲存電力，所述電解槽內(nèi)設(shè)有陽極和陰極，且所述供電系統(tǒng)和所述陰極電連接，所述電解槽內(nèi)填充有蒸餾水，所述收集系統(tǒng)收集所述電解槽內(nèi)電解出的氧氣和氫氣，所述回收系統(tǒng)將所述收集系統(tǒng)分離出的蒸餾水導(dǎo)入所述電解槽內(nèi)，所述供水系統(tǒng)對所述電解槽補(bǔ)充蒸餾水。

技術(shù)研發(fā)人員：鄭順鋒
受保護(hù)的技術(shù)使用者：貴陽氫裝上陣科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10