一种基于可再生能源发电耦合海水淡化制氢系统的制作方法

1.本实用新型涉及新能源技术领域，具体涉及一种基于可再生能源发电耦合海水淡化制氢系统。

背景技术：

2.近年来，随着环境污染问题越来越突出，世界各国纷纷重视新能源的发展，氢气由于在燃烧过程中具有高热值和零污染排放的优点, 被认为是缓解能源危机和环境污染的理想能源载体。传统化石原料制氢会带来co2过量排放的问题, 并不符合长远发展目标的需求。利用可再生能源发电电解水制取“绿氢”被认为是未来发展的必然。但“绿氢”的制取需要消耗大量的水资源，如果都用淡水资源，会导致当地水资源失去平衡，不利于行业长期的发展。
3.当前，利用可再生能源发电电解海水制氢系统仍存在一些问题：
4.1.风光资源发电往往集中在特定的时间段，比如白天日照强的时候或有风的季节，往往造成海水淡化及电解水制氢持续能力差，运行时间不充分，效率较低。
5.2.海水的组成十分复杂, 除了溶解多种的无机盐离子外, 还含有许多有机物以及杂质, 如塑料、微生物和溶解气体等，导致设备腐蚀严重，且催化剂失活快，难以满足工业化电解长时间运行。

技术实现要素：

6.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种基于可再生能源发电耦合海水淡化制氢系统。
7.具体方案如下：
8.一种基于可再生能源发电耦合海水淡化制氢系统，包括发电装置、控制装置、储能装置、海水淡化装置、电解水制氢装置和储氢装置，所述发电装置与所述储能装置电连接，所述控制装置包括设置有电能输入端和电能输出端，所述发电装置和储能装置均与电能输入端电连接，所述海水淡化装置、电解水制氢装置和储氢装置均与电能输出端电连接，所述电解水制氢装置与所述储氢装置管道连接。
9.所述海水淡化装置包括抽水泵、预处理单元、淡化处理单元、淡水箱和混盐获取单元，其中，所述抽水泵与预处理单元管道连接，所述预处理单元与淡化处理单元管道连接，所述淡化处理单元分别与淡水箱和混盐获取单元管道连接，所述混盐获取单元、预处理单元和淡化处理单元均与控制装置电连接。
10.所述预处理单元包括第一过滤器、第二过滤器和第三过滤器，所述抽水泵与第一过滤器管道连接，第一过滤器、第二过滤器和第三过滤器依次管道连接，所述第一过滤器为自清洗过滤器，所述第二过滤器为活性炭过滤器，所述第三过滤器为保安过滤器。
11.所述第三过滤器与淡化处理单元之间还设置有加药口，所述第三过滤器通过加药口与淡化处理单元管道连接。
12.所述淡化处理单元包括高压泵和反渗透膜主机，所述高压泵与所述反渗透膜主机管道连接，所述反渗透膜主机上设置有淡水出口和浓水出口，所述反渗透膜主机通过淡水出口与所述淡水箱管道连接，所述反渗透膜主机通过浓水出口与所述混盐获取单元管道连接，所述混盐获取单元包括电渗析器和蒸发结晶器，所述电渗析器与所述蒸发结晶器管道连接。
13.所述电解水制氢装置包括电解槽、阳极和阴极，所述阳极和阴极固定在电解槽内，所述电解槽与所述淡水箱管道连接。
14.所述储氢装置包括分离提纯设备和储氢罐，所述储氢罐与分离提纯设备管道连接，所述分离提纯设备与阴极管道连接，所述分离提纯设备为psa提氢装置。
15.所述储能装置为蓄电池组，所述发电装置包括风力发电机组和光伏电池板，所述风力发电机组和光伏电池板均与蓄电池组电连接，所述风力发电机组、光伏电池板和蓄电池组均与控制装置电连接，所述控制装置为工控机或单片机。
16.本实用新型公开了一种基于可再生能源发电耦合海水淡化制氢系统，采用风力发电机组光伏电池板、储能装置和控制装置，在日照时间强或有风的季节时通过风力发电机组或光伏电池板获取电能，并将多余的电能输入至储能装置中进行存储，为持续电解水制氢提供电能保证，且在海水淡化装置中通过预处理装置，除去海水总的杂质，以缓解设备腐蚀严重的问题，此外，通过海水淡化装置在获取淡水的同时，还可通过混盐获取装置获取混盐，提高了海水的资源的利用效率。
附图说明
17.图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
18.下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施，而不是全部的实施，基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
19.如图1所示，一种基于可再生能源发电耦合海水淡化制氢系统，包括发电装置1、控制装置6、储能装置4、海水淡化装置7、电解水制氢装置19和储氢装置23，所述发电装置1与所述储能装置4电连接，所述控制装置6包括设置有电能输入端和电能输出端，所述发电装置1和储能装置4均与电能输入端电连接，所述海水淡化装置7、电解水制氢装置19和储氢装置23均与电能输出端电连接，所述电解水制氢装置19与所述储氢装置23管道连接。
20.图1中点划线代表电连接关系，实线代表管道连接。
21.本实施例中，系统的电能是通过自然界的风或光可再生资源进行发电而获取，获取的电能，一部分提供给海水淡化装置提取淡水并耦合生产混盐，一部分提供给电解水制氢装置制取氢气，一部分提供给储氢装置提存并加压储存氢气，在系统电能仍有剩余，可以储存在储能装置中，当系统电力不足时，储能装置释放电能维持系统内各装置的运行。
22.所述海水淡化装置7包括抽水泵8、预处理单元9、淡化处理单元14、淡水箱17和混盐获取单元18，其中，所述抽水泵8与预处理单元9管道连接，所述预处理单元9与淡化处理
单元14管道连接，所述淡化处理单元14分别与淡水箱17和混盐获取单元18管道连接，所述混盐获取单元18、预处理单元9和淡化处理单元14均与控制装置6电连接。在本实施例中，考虑到海水对抽水8泵的腐蚀，所述抽水泵8采用氟塑料潜水泵。
23.所述预处理单元9包括第一过滤器10、第二过滤器11和第三过滤器12，所述抽水泵8与第一过滤器10管道连接，第一过滤器10、第二过滤器11和第三过滤器12依次管道连接，所述第一过滤器10为自清洗过滤器，用于除去海水中的泥沙及颗粒状悬浮物，所述第二过滤器11为活性炭过滤器，用于除去水中的重金属，化学有机物及余氯；所述第三过滤器11为保安过滤器，用于拦截5μm的颗粒，确保水质达到进入反渗透膜的要求。
24.所述第三过滤器12与淡化处理单元14之间还设置有加药口13，所述第三过滤器12通过加药口13与淡化处理单元14管道连接，加药口13是在过滤后的海水中加入阻垢剂，以减少水垢的生成，延长反渗透膜的使用寿命。
25.所述淡化处理单元14包括高压泵15和反渗透膜主机16，所述高压泵15与所述反渗透膜主机16管道连接，所述反渗透膜主机16上设置有淡水出口和浓水出口，所述反渗透膜主机16通过淡水出口与所述淡水箱17管道连接，所述反渗透膜主机16通过浓水出口与所述混盐获取单元18管道连接，所述混盐获取单元18包括电渗析器和蒸发结晶器，所述电渗析器与所述蒸发结晶器管道连接。
26.反渗透膜主机利用高压泵的加压和反渗透膜的截留，以去除水中固体溶解物、有机物、胶体、微生物以及细菌等杂质，具有应用范围广、主动化程度高、占地少、能耗低、出水水质好的优点。
27.所述的电渗析器由阴极、阳极及若干交替排列的阴模和阳模组成，在外加直流电场作用下，利用离子交换膜的透过性，使水中的阴、阳离子作定向迁移，可以使海水淡化后剩余浓海水的盐分进一步浓缩。
28.本实施例中，利用高压泵15给海水加压，使海水通过反渗透膜主机16中的反渗透膜脱除盐分，提取出的淡水储存在淡水箱17中，剩余的浓海水则通过管道进入到混盐获取单元18中，通过电渗析进一步浓缩，然后通过蒸发结晶成盐，实现了对海水资源的充分利用，也减少了浓海水直接排对海洋环境的影响。
29.所述电解水制氢装置19包括电解槽22、阳极21和阴极20，所述阳极21和阴极20固定在电解槽22内，所述电解槽22与所述淡水箱17管道连接。阴极20、阳极21分别于直流电源相连接，通电后电解制取氢气。
30.所述储氢装置23包括分离提纯设备24和储氢罐25，所述储氢罐25与分离提纯设备24管道连接，所述分离提纯设备24与阴极20管道连接，所述分离提纯设备24为psa提氢装置。
31.所述储能装置4为蓄电池组5，所述发电装置1包括风力发电机组2和光伏电池板3，所述风力发电机组2和光伏电池板3均与蓄电池组5电连接，所述风力发电机组2、光伏电池板3和蓄电池组5均与控制装置6电连接，所述控制装置6为工控机或单片机。本实施例中通过蓄电池组5的充放电实现对系统剩余电能的消纳和利用。
32.所述基于可再生能源发电耦合海水淡化制氢系统的具体工作过程为：
33.风力发电机组2和光伏电池板3产生的电能输入至控制装置6中，控制装置6将产生的电能进行交直流转换，以保证系统内的各设备均可在合适的电压下进行工作，同时，抽水
泵8进行海水的抽取，抽取的海水依次通过第一过滤器10、第二过滤器11、第三过滤器12和加药口13进行海水预处理，处理后的海水通过高压泵15加压后输送至反渗透膜主机16进行海水的淡化处理，处理后的淡水输入至淡水箱17中，海水淡化后的剩余浓海水进入混盐获取单元18进一步浓缩，并经过蒸发结晶以得到混盐。
34.淡水箱17中的淡水输送至电解水制氢装置19中，电解槽22存放海水淡化提取的淡水，阴极20和阳极21分别和供电装置的负极和正极电连接，电解水制氢装置19通电后在阴极20析出氢气，在阳极21析出氧气。
35.阴极析出的氢气，通过管道进入到分离提存设备24中，经过干燥提存后氢气加压储存在储氢罐25中。
36.在日照充足或风力较多的季节时，所述发电装置1将海水淡化处理和淡水制氢后剩余的电能传输至储能装置4中进行存储，在发电装置1发电能力不足时，储能装置4通过控制装置6为海水淡化处理和淡水制氢提供电能。
37.本实用新型以自然界的风光资源发电，对海水先进行淡化，淡化后的纯水电解制取氢气，不仅可以解决淡水资源短缺的问题，而且能避免电解海水时海水对设备的腐蚀和催化剂失活等问题
38.本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

技术特征：

1.一种基于可再生能源发电耦合海水淡化制氢系统，其特征在于：包括发电装置（1）、控制装置（6）、储能装置（4）、海水淡化装置（7）、电解水制氢装置（19）和储氢装置（23），所述发电装置（1）与所述储能装置（4）电连接，所述控制装置（6）包括设置有电能输入端和电能输出端，所述发电装置（1）和储能装置（4）均与电能输入端电连接，所述海水淡化装置（7）、电解水制氢装置（19）和储氢装置（23）均与电能输出端电连接，所述电解水制氢装置（19）与所述储氢装置（23）管道连接。2.根据权利要求1所述的基于可再生能源发电耦合海水淡化制氢系统，其特征在于：所述海水淡化装置（7）包括抽水泵（8）、预处理单元（9）、淡化处理单元（14）、淡水箱（17）和混盐获取单元（18），其中，所述抽水泵（8）与预处理单元（9）管道连接，所述预处理单元（9）与淡化处理单元（14）管道连接，所述淡化处理单元（14）分别与淡水箱（17）和混盐获取单元（18）管道连接，所述混盐获取单元（18）、预处理单元（9）和淡化处理单元（14）均与控制装置（6）电连接。3.根据权利要求2所述的基于可再生能源发电耦合海水淡化制氢系统，其特征在于：所述预处理单元（9）包括第一过滤器（10）、第二过滤器（11）和第三过滤器（12），所述抽水泵（8）与第一过滤器（10）管道连接，第一过滤器（10）、第二过滤器（11）和第三过滤器（12）依次管道连接，所述第一过滤器（10）为自清洗过滤器，所述第二过滤器（11）为活性炭过滤器，所述第三过滤器（12）为保安过滤器。4.根据权利要求3所述的基于可再生能源发电耦合海水淡化制氢系统，其特征在于：所述第三过滤器（12）与淡化处理单元（14）之间还设置有加药口（13），所述第三过滤器（12）通过加药口（13）与淡化处理单元（14）管道连接。5.根据权利要求4所述的基于可再生能源发电耦合海水淡化制氢系统，其特征在于：所述淡化处理单元（14）包括高压泵（15）和反渗透膜主机（16），所述高压泵（15）与所述反渗透膜主机（16）管道连接，所述反渗透膜主机（16）上设置有淡水出口和浓水出口，所述反渗透膜主机（16）通过淡水出口与所述淡水箱（17）管道连接，所述反渗透膜主机（16）通过浓水出口与所述混盐获取单元（18）管道连接，所述混盐获取单元（18）包括电渗析器和蒸发结晶器，所述电渗析器与所述蒸发结晶器管道连接。6.根据权利要求5所述的基于可再生能源发电耦合海水淡化制氢系统，其特征在于：所述电解水制氢装置（19）包括电解槽（22）、阳极（21）和阴极（20），所述阳极（21）和阴极（20）固定在电解槽（22）内，所述电解槽（22）与所述淡水箱（17）管道连接。7.根据权利要求6所述的基于可再生能源发电耦合海水淡化制氢系统，其特征在于：所述储氢装置（23）包括分离提纯设备（24）和储氢罐（25），所述储氢罐（25）与分离提纯设备（24）管道连接，所述分离提纯设备（24）与阴极（20）管道连接，所述分离提纯设备（24）为psa提氢装置。8.根据权利要求1所述的基于可再生能源发电耦合海水淡化制氢系统，其特征在于：所述储能装置（4）为蓄电池组（5），所述发电装置（1）包括风力发电机组（2）和光伏电池板（3），所述风力发电机组（2）和光伏电池板（3）均与蓄电池组（5）电连接，所述风力发电机组（2）、光伏电池板（3）和蓄电池组（5）均与控制装置（6）电连接，所述控制装置（6）为工控机或单片机。

技术总结

本实用新型公开了一种基于可再生能源发电耦合海水淡化制氢系统，包括发电装置、控制装置、储能装置、海水淡化装置、电解水制氢装置和储氢装置，所述发电装置与所述储能装置电连接，所述控制装置包括设置有电能输入端和电能输出端，所述发电装置和储能装置均与电能输入端电连接，所述海水淡化装置、电解水制氢装置和储氢装置均与电能输出端电连接，所述电解水制氢装置与所述储氢装置管道连接，缓解设备腐蚀严重的问题，提高了海水的资源的利用效率。提高了海水的资源的利用效率。提高了海水的资源的利用效率。