CN218642846U - 一种绿电电解水制氢及固态储氢发电供氧供热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种绿电电解水制氢及固态储氢发电供氧供热装置，包括绿色发电模块、储能模块、电解水制氢装置、储氢装置和燃料电池；绿色发电模块与储能模块连接，储能模块连接电解水制氢装置，电解水制氢装置的氧气出口连接氧气输送管路，电解水制氢装置的氢气出口通过第一氢气输送管路连接储氢装置；储氢装置内部储氢罐体的出口通过第二氢气输送管路连接燃料电池；燃料电池通过电力输送线路连接储能模块，燃料电池还通过第一换热循环管路连接换热装置，换热装置通过第二换热循环管路连接储氢装置中储氢罐体外侧的密闭换热腔。本实用新型可实现供电、供热和供氧的三联供，而且能够将余热充分利用起来，避免浪费。

Description

一种绿电电解水制氢及固态储氢发电供氧供热装置

技术领域

本实用新型涉及清洁能源供氧供热领域，具体地说是涉及一种绿电电解水制氢及固态储氢发电供氧供热装置。

背景技术

当今世界经济迅速发展，能源问题越来越严重，提高能源利用率已经成为了焦点问题。相应地，总能系统节能的研究也越来越受到大多数人的关注。所谓总能系统，就是能量自给的系统。总能系统中所有的能量，都是由该系统的内置能源来提供。另外，随着社会各界对于清洁能源需求的增长，使用氢气为燃料的氢燃料电池逐渐走向市场。氢燃料电池通过接收固态储氢装置中的氢气，然后进行反应，产生电和热。

但目前固态储氢装置在进行氢气释放的时候，一般都会单独采用外界电能或热能进行热启动，并不能实现自身能源的合理分配利用，这不但会造成一定的能源浪费，也会导致整体控制方案繁琐，合理性不好。

另外，在我国西部地区，不但需要电和热的供应，还需要在生产和生活场所进行氧的供应，以提高人们生产和生活的舒适度，然目前并没有相应系统能够实现电热氧的联合供应。

实用新型内容

基于上述技术问题，本实用新型提出一种绿电电解水制氢及固态储氢发电供氧供热装置。

本实用新型所采用的技术解决方案是：

一种绿电电解水制氢及固态储氢发电供氧供热装置，包括绿色发电模块、储能模块、电解水制氢装置、储氢装置和燃料电池；

所述绿色发电模块包括光伏发电装置和风力发电装置，光伏发电装置和风力发电装置均与储能模块连接；

储能模块连接电解水制氢装置，电解水制氢装置的氧气出口连接氧气输送管路，电解水制氢装置的氢气出口通过第一氢气输送管路连接储氢装置；

所述储氢装置包括外壳体，在外壳体的内部设置有储氢罐体，在外壳体和储氢罐体之间形成有第一密闭换热腔；所述第一氢气输送管路与储氢罐体的进口连接，储氢罐体的出口通过第二氢气输送管路连接燃料电池；

燃料电池通过电力输送线路连接储能模块，燃料电池还通过第一换热循环管路连接换热装置，换热装置通过第二换热循环管路连接第一密闭换热腔。

优选的，所述储能模块为储能电池，储能电池通过DC/DC转换器连接直流供电线路，储能电池通过DC/AC逆变器连接交流供电线路，DC/AC逆变器还与电解水制氢装置连接。

优选的，所述换热装置为管壳式换热器，管壳式换热器的壳层与第一换热循环管路连通，管壳式换热器的管程与第二换热循环管路连通，在第一换热循环管路和第二换热循环管路中通入有导热介质。

优选的，该装置还包括氢气反应炉，第二氢气输送管路还通过第三氢气输送管路与氢气反应炉的气体进口连接，氢气反应炉还连接空气输送管路；

在氢气反应炉的外侧设置有隔热仓体，在隔热仓体和氢气反应炉之间形成有第二密闭换热腔，第二密闭换热腔通过第三换热循环管路与第一密闭换热腔连通。

优选的，所述第二密闭换热腔还连接水加热管路，所述水加热管路包括冷水进水管、蛇形换热管和热水出水管，蛇形换热管置于第二密闭换热腔中，冷水进水管、蛇形换热管和热水出水管首尾依次连通。

本实用新型的有益技术效果是：

本实用新型采用风力和光伏发电，收集绿色能源，并通过储能电池存储起来，进行直流和交流供电，再联合电解水制氢装置、储氢装置和燃料电池等，可实现供电、供热和供氧的三联供，为西部居民的生产和生活提供了极大的便利，而且节能环保，经济效益显著。

本实用新型还增加有氢气反应炉，可将储氢装置中的部分氢气通入氢气反应炉进行反应，产生的热量通入储氢装置进行放氢时的预热升温，从而实现装置的自热启动，使得自身能源达到合理分配利用，整体方案设计合理，操作使用方便。

本实用新型还增加有水加热管路，通过对冷水源进行加热，可获得热水，即能为生产生活提供便利，又可将余热尽可能利用起来，避免能量浪费。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型一种实施方式的结构原理示意图；

图2为本实用新型另一种实施方式的结构原理示意图；

图3为本实用新型第三种实施方式的结构原理示意图；

图4为本实用新型中储氢装置与氢气反应炉的连接示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种绿电电解水制氢及固态储氢发电供氧供热装置，包括绿色发电模块、储能模块、电解水制氢装置1、储氢装置2和燃料电池3。所述绿色发电模块包括光伏发电装置4和风力发电装置5，光伏发电装置4和风力发电装置5均与储能模块连接。所述储能模块为储能电池6，储能电池6通过DC/DC转换器7连接直流供电线路，储能电池6通过DC/AC逆变器8连接交流供电线路，以分别进行直流和交流供电。DC/AC逆变器8还与电解水制氢装置1连接，用于为电解水制氢装置提供电能。电解水制氢装置1的氧气出口连接氧气输送管路9，氧气输送管路9可进一步与生产厂房或办公空间进行连接，以进行供氧。电解水制氢装置1的氢气出口通过第一氢气输送管路10连接储氢装置2。所述储氢装置2包括外壳体201，在外壳体201的内部设置有储氢罐体202，在外壳体201和储氢罐体202之间形成有第一密闭换热腔203。所述第一氢气输送管路10与储氢罐体202的进口连接，储氢罐体202的出口通过第二氢气输送管路11连接燃料电池3。燃料电池3通过电力输送线路12连接储能电池6，燃料电池3还通过第一换热循环管路13连接换热装置14，换热装置14通过第二换热循环管路15连接第一密闭换热腔203。

本实用新型的工作过程大致如下：

通过绿色发电模块中的光伏发电装置4和风力发电装置5分别进行光伏和风力发电，所产生的电能存储在储能电池6中。储能电池6可进一步分别通过DC/DC转换器7和DC/AC逆变器8转换后进行直流和交流供电。部分交流电传输至电解水制氢装置1，为电解水制氢装置提供电能。电解水制氢装置所产生的氢气通过第一氢气输送管路10传送至储氢装置2中进行存储。电解水制氢装置所产生的氧气通过氧气输送管路9传送至收集罐中收集起来，或直接传送至生产车间或办公区域，以增加周围环境中的氧含量。储氢装置2中的氢气可存放起来，进行运输至相应区域。也可直接存放放置，在有需要时，储氢装置2中的氢气可传输至燃料电池3中进行反应，所产生的电能通过电力输送线路12传送至储能电池6中。在燃料电池3中反应时，还会产生热能，该热能通过第一换热循环管路13、换热装置14和第二换热循环管路15传递至第一密闭换热腔203，将热量利用起来，给储氢罐体202升温，增加氢气的释放速率和释放量。

上述换热装置14为管壳式换热器，管壳式换热器的壳层与第一换热循环管路13连通，管壳式换热器的管程与第二换热循环管路15连通，在第一换热循环管路13和第二换热循环管路15中通入有导热介质。当然，也可采用其他结构的换热形式。

作为对本实用新型的进一步设计，该装置还包括氢气反应炉16，第二氢气输送管路11还通过第三氢气输送管路17与氢气反应炉16的气体进口连接，氢气反应炉16还连接空气输送管路18。在氢气反应炉的外侧设置有隔热仓体19，在隔热仓体19和氢气反应炉16之间形成有第二密闭换热腔20。第二密闭换热腔20通过第三换热循环管路21与第一密闭换热腔203连通。

本实用新型通过增加有氢气反应炉16，可将储氢装置2中的部分氢气通入氢气反应炉16进行反应，产生的热量再通入储氢装置2给储氢罐体202加热，以进行放氢时的预热升温，增大储氢装置2中所采用储氢材料的种类。本实用新型可实现装置的自热启动，使得自身能源达到合理分配利用，整体方案设计合理，操作使用方便。

上述第一换热循环管路13、第二换热循环管路15、第三换热循环管路21、第一密闭换热腔203和第二密闭换热腔20中可采用相同的换热介质。

更进一步的，所述第二密闭换热腔还连接水加热管路22，所述水加热管路22包括冷水进水管2201、蛇形换热管2202和热水出水管2203，蛇形换热管2202置于第二密闭换热腔20中，冷水进水管2201、蛇形换热管2202和热水出水管2203首尾依次连通。通过冷水进水管2201进入的冷水，经过蛇形换热管2202与第二密闭换热腔20进行热量交换，升温后的热水通过热水出水管2203排出，供日常使用。

上述方式中未述及的部分采取或借鉴已有技术即可实现。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种绿电电解水制氢及固态储氢发电供氧供热装置，其特征在于：包括绿色发电模块、储能模块、电解水制氢装置、储氢装置和燃料电池；

所述绿色发电模块包括光伏发电装置和风力发电装置，光伏发电装置和风力发电装置均与储能模块连接；

储能模块连接电解水制氢装置，电解水制氢装置的氧气出口连接氧气输送管路，电解水制氢装置的氢气出口通过第一氢气输送管路连接储氢装置；

所述储氢装置包括外壳体，在外壳体的内部设置有储氢罐体，在外壳体和储氢罐体之间形成有第一密闭换热腔；所述第一氢气输送管路与储氢罐体的进口连接，储氢罐体的出口通过第二氢气输送管路连接燃料电池；

燃料电池通过电力输送线路连接储能模块，燃料电池还通过第一换热循环管路连接换热装置，换热装置通过第二换热循环管路连接第一密闭换热腔。

2.根据权利要求1所述的一种绿电电解水制氢及固态储氢发电供氧供热装置，其特征在于：所述储能模块为储能电池，储能电池通过DC/DC转换器连接直流供电线路，储能电池通过DC/AC逆变器连接交流供电线路，DC/AC逆变器还与电解水制氢装置连接。

3.根据权利要求1所述的一种绿电电解水制氢及固态储氢发电供氧供热装置，其特征在于：所述换热装置为管壳式换热器，管壳式换热器的壳层与第一换热循环管路连通，管壳式换热器的管程与第二换热循环管路连通，在第一换热循环管路和第二换热循环管路中通入有导热介质。

4.根据权利要求1所述的一种绿电电解水制氢及固态储氢发电供氧供热装置，其特征在于：还包括氢气反应炉，第二氢气输送管路还通过第三氢气输送管路与氢气反应炉的气体进口连接，氢气反应炉还连接空气输送管路；

在氢气反应炉的外侧设置有隔热仓体，在隔热仓体和氢气反应炉之间形成有第二密闭换热腔，第二密闭换热腔通过第三换热循环管路与第一密闭换热腔连通。

5.根据权利要求4所述的一种绿电电解水制氢及固态储氢发电供氧供热装置，其特征在于：所述第二密闭换热腔还连接水加热管路，所述水加热管路包括冷水进水管、蛇形换热管和热水出水管，蛇形换热管置于第二密闭换热腔中，冷水进水管、蛇形换热管和热水出水管首尾依次连通。

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