一种制氢系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及清洁能源技术领域，具体涉及一种制氢系统及其控制方法。

背景技术：

2.目前电解水制氢系统中的电解槽根据压力控制方式不同，可分为差压式电解槽和均压式电解槽有两种。受制于膜承压、氢渗透等问题，目前国内生产的电解槽以均压式为主。均压式电解槽在工作过程中，为保证氢氧两侧压差不超限值，目前主要有两种压力调节方法：一种是通过调节氢、氧两侧出口阀门开度来控制气体压差实现压力平衡；另外一种是通过氢、氧分离器底部水侧的连接管，调节氢气出口阀门开度，控制氢、氧分离罐液位差实现压力平衡。以上两种控制手段均存在不足，第一种方案中，因气体密度小、易扩散，随着阀门开度调节，压力波动大，不易精准控制；第二种方案中，氢氧两侧管路联通，虽有液封但仍存在两侧气体融水后串气可能，存在一定安全隐患。

技术实现要素：

3.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的无法对气体进行精准调压，且氢、氧两侧气体混合容易存在安全隐患的缺陷，从而提供一种制氢系统控制方法。
4.本发明要解决的另一技术问题在于克服现有技术中的无法对气体进行精准调压，且氢、氧两侧气体混合容易存在安全隐患的缺陷，从而提供一种制氢系统。
5.根据第一方面，本发明实施例提供了一种制氢系统控制方法，所述制氢系统包括第一压力容器，所述第一压力容器通过第一管路与所述制氢系统中的氧气侧分离器连接，所述第一压力容器中存储有水，所述制氢系统控制方法包括：
6.分别获取所述氧气侧分离器和氢气侧分离器的压力值；
7.计算所述氧气侧分离器和所述氢气侧分离器间的压力差值；
8.判断所述压力差值是否超过第一阈值；
9.当所述压力差值超过所述第一阈值时，基于所述氧气侧分离器和所述氢气侧分离器间的压力差值，控制所述第一压力容器通过所述第一管路向所述氧气侧分离器进行补水，以使所述氧气侧分离器和所述氢气侧分离器间的压力差值小于所述第一阈值。
10.可选地，所述第一管路上设置有第一调节阀，所述控制所述第一压力容器通过所述第一管路向所述氧气侧分离器进行补水，包括：
11.基于所述氧气侧分离器和所述氢气侧分离器间的压力差值，控制所述第一调节阀动作，向所述氧气侧分离器进行补水。
12.可选地，所述制氢系统还包括：增压设备，所述增压设备的入口端与外部补水箱相连接，所述增压设备的出口端分别通过第二管路、第三管路与所述氧气侧分离器和所述氢气侧分离器连接，所述方法还包括：
13.当所述压力差值超过所述第一阈值时，判断所述压力差值是否超过第二阈值，所述第二阈值大于所述第一阈值；
14.当所述压力差值超过所述第二阈值时，基于所述氧气侧分离器和所述氢气侧分离器间的压力差值，控制所述增压设备分别通过所述第二管路、第三管路向所述氧气侧分离器和所述氢气侧分离器进行补水。
15.可选地，所述第二管路上设置有第二调节阀，所述第三管路上设置有第三调节阀，所述控制所述增压设备分别通过所述第二管路、第三管路向所述氧气侧分离器和所述氢气侧分离器进行补水，包括：
16.基于所述压力差值控制所述第二调节阀动作向所述氧气侧分离器补充电解液，和/或控制所述第三调节阀动作向所述氢气侧分离器进行补水。
17.根据第二方面，本发明实施例提供了一种制氢系统，所述制氢系统包括：
18.电解槽，适于通电后进行电解产生氢气和氧气；
19.氧气侧分离器，适于收集所述电解槽产生的氧气；
20.氢气侧分离器，适于收集所述电解槽产生的氢气；
21.第一压力容器，通过第一管路与所述氧气侧分离器连接，所述第一压力容器中存储有水，适于通过所述第一管路向氧气侧分离器进行补水；
22.控制器，所述控制器用于执行第一方面，或者第一方面任意一种可选实施方式中所述的方法。
23.可选地，所述制氢系统还包括：
24.增压设备，所述增压设备入口端分别与外部补水箱相连接，所述增压设备出口端分别与所述氧气侧分离器和所述氢气侧分离器连接，适于分别向所述氧气侧分离器和所述氢气侧分离器进行补水。
25.可选地，所述制氢系统还包括：
26.循环水泵，适于从所述氧气侧分离器回收水至所述电解槽；
27.第六管路，所述第六管路依次连接所述氧气侧分离器、所述循环水泵和所述电解槽。
28.可选地，所述制氢系统还包括：
29.第一调节阀，所述第一调节阀设置于所述第一压力容器与所述氧气侧分离器之间，适于控制所述第一压力容器向所述氧气侧分离器进行补水；
30.第一管路，所述第一管路依次连接所述第一压力容器、所述第一调节阀和所述氧气侧分离器。
31.可选地，所述制氢系统还包括：
32.第二调节阀，所述第二调节阀设置于所述增压设备与所述电解槽之间，适于控制所述增压设备向所述氧气侧分离器进行补水；
33.第三调节阀，所述第三调节阀设置于所述增压设备与所述电解槽之间，适于控制所述增压设备向所述氢气侧分离器进行补水。
34.可选地，所述制氢系统还包括：
35.第二管路，所述第二管路依次连接所述增压设备和所述氧气侧分离器；
36.第三管路，所述第三管路依次连接所述增压设备和所述氢气侧分离器；
37.第四管路，所述第四管路依次连接所述电解槽和所述氧气侧分离器；
38.第五管路，所述第五管路依次连接所述电解槽和所述氢气侧分离器。
39.根据第三方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行第一方面，或者第一方面任意一种可选实施方式中所述的方法。
40.本发明技术方案，具有如下优点：
41.本发明提供的制氢系统控制方法，所述制氢系统包括第一压力容器，所述第一压力容器通过第一管路与所述制氢系统中的氧气侧分离器连接，所述第一压力容器中存储有水，通过分别获取所述氧气侧分离器和氢气侧分离器的压力值；计算所述氧气侧分离器和所述氢气侧分离器间的压力差值；判断所述压力差值是否超过第一阈值；当所述压力差值超过所述第一阈值时，基于所述氧气侧分离器和所述氢气侧分离器间的压力差值，控制所述第一压力容器通过所述第一管路向所述氧气侧分离器进行补水，以使所述氧气侧分离器和所述氢气侧分离器间的压力差值小于所述第一阈值。通过将氧气和氢气进行分离，避免氢、氧两侧气体混合存在安全隐患的情况发生，通过对压力差值进行计算，将压力差值与第一阈值进行比较，当压力差值超过第一阈值时，控制第一压力容器通过第一管路向所述氧气侧分离器进行补水，实现对气体进行精准调压。
42.本发明提供的制氢系统，通过设置在第一管路上的第一压力容器，所述第一压力容器中存储有水，当压力差值超过一定阈值时，所述第一压力容器向氧气侧分离器进行补水，保证氢氧两侧的压力差平衡，实现对气体的精准调压。
43.本发明提供的制氢系统，通过设置增压设备，所述增压设备入口端分别与外部补水箱相连接，所述增压设备出口端分别与所述氧气侧分离器和所述氢气侧分离器连接，适于分别向所述氧气侧分离器和所述氢气侧分离器进行补水，当遇到制氢系统处于事故压差报警泄压或停机卸压时，通过增压设备快速对所述氧气侧分离器和所述氢气侧分离器进行补水，保证氢氧两侧压力间压差处于安全允许范围内，避免因事故或停机卸压过程中压差过大造成电解膜的损坏。
44.本发明提供的制氢系统，通过设置循环水泵和第六管路，第六管路依次连接所述氧气侧分离器、所述循环水泵和所述电解槽，可将氧气侧分离器中的水回收至电解槽，在实现对气体的精准调压的同时，实现水的循环再利用。
45.本发明提供的制氢系统，通过设置第一调节阀控制第一压力容器向氧气侧分离器进行补水，保证氢氧两侧的压力差平衡，实现对气体的精准调压。
46.本发明提供的制氢系统，通过设置有第二调节阀，控制增压设备向氧气侧分离器进行补水；通过设置有第三调节阀，控制增压设备向氢气侧分离器进行补水，当遇到制氢系统处于事故压差报警泄压或停机卸压时，分别通过第二调节阀和第三调节阀控制增压设备快速向所述氧气侧分离器和所述氢气侧分离器进行补水，从而保证氢氧两侧压力间压差处于安全允许范围内，避免因事故或停机卸压过程中压差过大造成电解膜的损坏。
47.本发明提供的制氢系统，通过设置第二管路和第三管路，保证增压设备将水分别快速补充至氧气侧分离器和氢气侧分离器；通过设置第四管路和第五管路两条支路，用于将氢气和氧气进行分离，在避免氢、氧两侧气体混合存在安全隐患情况的同时，更易于将氢气进行收集，提高了制氢系统的制氢效率。
附图说明
48.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
49.图1为本发明实施例的制氢系统的整体结构示意图；
50.图2为本发明实施例的制氢系统控制方法的流程图；
51.图3为本发明实施例的控制器结构示意图。
52.附图标记说明：
53.1-增压设备；2-第四调节阀；3-第二调节阀；4-第三调节阀；
54.5-氧气侧背压阀；6-循环水泵；7-氧气侧分离器；8-氢气侧分离器；
55.9-氧气侧止回阀；10-氢气侧止回阀；11-电解槽；12-第六调节阀；
56.13-氢气侧背压阀；14-氧气侧液位计；15-氢气侧液位计；
57.16-氧气侧压力计；17-氢气侧压力计；18-第五调节阀；
58.19-第一压力容器；20-第一调节阀；21-第一压力容器压力计；
59.22-第一管路；23-第二管路；24-第三管路；25-第四管路；
60.26-第五管路；27-第六管路；28-第七管路；101-控制器；
61.901-处理器；902-存储器。
具体实施方式
62.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
63.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”、“第七”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
64.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
65.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
66.本发明实施例提供了一种制氢系统，如图1所示，该制氢系统包括：
67.电解槽11，适于通电后进行电解产生氢气和氧气；
68.氧气侧分离器7，适于收集所述电解槽11产生的氧气；
69.氢气侧分离器8，适于收集所述电解槽11产生的氢气；
70.第一压力容器19，通过第一管路22与所述氧气侧分离器7连接，所述第一压力容器19中存储有水，适于通过所述第一管路22向氧气侧分离器7进行补水；
71.控制器101，所述控制器101的具体控制过程描述参见下述制氢系统控制方法实施例的相关描述，在此不再进行赘述。
72.优选地，第一压力容器19为高压缓冲罐，高压缓冲罐中存储有水，适于通过第一管路22向氧气侧分离器7进行补水，但实际情况不限于此，为实现动态调节制氢系统压力平衡而进行的第一压力容器19类型和结构的变化，也在本发明实施例提供的制氢系统的保护范围之内。通过对氢氧两侧分离器内的压力进行获取，当压力差值超出一定阈值时，通过高压缓冲罐向氧气侧分离器进行动态补水调节，保证氢氧两侧的压力差平衡，实现对气体的精准调压。
73.具体地，在实际应用中，由于产氢速率高于产氧速率，故以氢气侧压力为目标值，控制氧气侧压力以保护电解槽膜两侧压力不超保护值。
74.具体地，在实际应用中，本发明实施例还设置有第一压力容器压力计21对第一压力容器19处的压力进行检测，保证第一压力容器19内压力处于安全允许范围之内。
75.在实际应用中，本发明实施例将电解槽制备出的氢气和氧气进行分别收集，避免了氢气和氧气混合融水后串气的可能性的同时，大幅提高制氢效率。
76.具体地，所述制氢系统还包括：
77.增压设备1，所述增压设备1入口端分别与外部补水箱相连接，所述增压设备1出口端分别与所述氧气侧分离器7和所述氢气侧分离器8连接，适于分别向所述氧气侧分离器7和所述氢气侧分离器8进行补水。
78.具体地，在实际应用中，当制氢系统处于事故压差报警泄压或停机卸压时，由于短时间内压力下降极快，极易造成电解膜的损坏，通过增压设备1对氧气侧和/或氢气侧的分离器进行补水，维持该处压力，从而保证电解槽11氢氧侧压差不超过安全允许范围，避免电解膜出现破损的同时，实现制氢系统的缓慢卸压。
79.具体地，在实际应用中，本发明实施还通过设置第七管路28将增压设备1和氧气侧分离器7进行连接，当氢氧两侧压力差超出第一阈值但未达到第二阈值时，可通过增压设备1实现对氧气侧分离器7的快速补水，可作为第一压力容器19对制氢系统进行精准调压的补充方式，快速恢复氧气侧分离器7和氢气侧分离器8之间的压力平衡。
80.具体地，在实际应用中，本发明实施例还在第七管路28设置有第四调节阀2，通过控制第四调节阀2的通断，实现通过第七管路28对氧气侧分离器7补水的通断。
81.示例性地，增压设备1可为补水泵，第四调节阀2可为电动调节开关阀，但实际情况不限于此，增压设备1和第四调节阀2可根据实际需要进行类型和结构的变化从而实现其功能。
82.具体地，所述制氢系统还包括：
83.循环水泵6，适于从所述氧气侧分离器7回收水至所述电解槽11；
84.第六管路27，所述第六管路27依次连接所述氧气侧分离器7、所述循环水泵6和所述电解槽11。
85.具体地，在实际应用中，本发明实施例设置有循环水泵6，当氧气侧分离器7内水较
多时，通过第六管路27将氧气侧分离器7内的水回收至电解槽11内，通过对氧气侧分离器7内水进行回收，不仅实现对气体的精准调压的同时，保证氢氧两侧压力差维持在安全范围之内，还实现了水的循环再利用。
86.具体地，在制氢系统制氢过程中，电解槽11中会产生大量热量，为保障电解槽11产生的热能够全部带出，通常电解液具有较大的过量系数未被电解的电解液，阳极侧产生的氧气和电解液混合后流回氧气侧分离器7，氧气排出后，分离的水流回氧气侧分离器7底部，通过循环水泵6将氧气侧分离器7内的未被电解的电解液再次送入电解槽11中，为电解槽11进行充分降温，从而提高整体制氢系统的制氢效率。
87.具体地，本发明实施例以水解制氢原理进行制氢，因此电解液即为纯水。
88.具体地，所述制氢系统还包括：
89.第一调节阀20，所述第一调节阀20设置于所述第一压力容器19与所述氧气侧分离器7之间，适于控制所述第一压力容器19向所述氧气侧分离器7进行补水；
90.第一管路22，所述第一管路22依次连接所述第一压力容器19、所述第一调节阀20和所述氧气侧分离器7。
91.具体地，在实际应用中，为更好地控制第一压力容器19对氧气侧分离器7进行补水，本发明实施例在第一管路22上设置了第一调节阀20，通过获取氧气侧压力计16和氢气侧压力计17处的数据，计算氢氧两侧间的压力差值，第一调节阀20基于压力差值情况控制第一压力容器19向氧气侧分离器7进行补水，保证氢氧两侧的压力差平衡，从而实现对制氢系统的精准动态调压，保证氢气输出的平稳性和持续性。
92.示例性地，第一调节阀20可为电动调节阀，但实际情况不限于此，为实现对制氢系统的精准动态调压而进行第一调节阀20类型和结构的变化，也在本发明实施例提供的制氢系统的保护范围之内。
93.具体地，在实际应用中，本发明实施例可以通过调节第一调节阀20的开度，实现第一压力容器19对氧气侧分离器7的动态补水调节，还可通过对第一调节阀20设定间隔时间，控制第一调节阀20以固定频率进行开关。
94.具体地，在实际应用中，本发明实施例中的增压设备1也设置在第一管路22上，增压设备1出口端连接第一压力容器19入口端并设有第五调节阀18。在制氢系统制氢之前，通过增压设备1将外部水箱中的水送至第一压力容器19内，从而保持整体制氢系统内的压力平衡，当制氢系统处于压力平衡状态，且氢气以平稳速率进行输出时，将第五调节阀18关闭。
95.具体地，在实际应用中，当制氢系统完成初期压力平衡后，第五调节阀18将处于常闭状态，不再开启。
96.示例性地，第五调节阀18可为电动开关阀，但实际情况不限于此，为保证制氢系统的压力平衡且实现氢气的稳定持续产出而进行第五调节阀18类型或结构的变化，也在本发明实施例提供的制氢系统的保护范围之内。
97.具体地，所述制氢系统还包括：
98.第二调节阀3，所述第二调节阀3设置于所述增压设备1与所述电解槽11之间，适于控制所述增压设备1向所述氧气侧分离器7进行补水；
99.第三调节阀4，所述第三调节阀4设置于所述增压设备1与所述电解槽11之间，适于
控制所述增压设备1向所述氢气侧分离器8进行补水。
100.具体地，在实际应用中，当系统处于事故压差报警泄压或制氢系统停机卸放时，利用已有增压设备1的增压功能，通过分别检测氧气侧压力计16和氢气侧压力计17处的压力，以氢氧压差为目标，本发明实施例通过调节第二调节阀3和第三调节阀4的开度，控制氢氧压差在允许范围内，避免因事故或停机卸压过程中压差过大造成电解膜的损坏。
101.示例性地，第二调节阀3和第三调节阀4可为电动调节阀，但实际情况不限于此，为实现对制氢系统的精准动态调压而进行第二调节阀3和/或第三调节阀4的类型和结构的变化，也在本发明实施例提供的制氢系统的保护范围之内。
102.具体地，所述制氢系统还包括：
103.第二管路23，所述第二管路23依次连接所述增压设备1和所述氧气侧分离器7；
104.第三管路24，所述第三管路24依次连接所述增压设备1和所述氢气侧分离器8；
105.第四管路25，所述第四管路25依次连接所述电解槽11和所述氧气侧分离器7；
106.第五管路26，所述第五管路26依次连接所述电解槽11和所述氢气侧分离器8。
107.具体地，在实际应用中，本发明实施例通过设置第二管路23和第三管路24，保证增压设备1将水分别快速补充至氧气侧分离器7和氢气侧分离器8。
108.具体地，在实际应用中，本发明实施例通过设置第四管路25和第五管路26两条支路，用于将氢气和氧气进行分离，在避免氢、氧两侧气体混合存在安全隐患情况的同时，更易于将氢气进行收集，提高了制氢系统的制氢效率。
109.具体地，在实际应用中，本发明实施例在第四管路25上，电解槽11出口端设置有氧气侧止回阀9，用于防止氧气携带过多的水汽进入氧气侧分离器7内。
110.具体地，在实际应用中，本发明实施例在第五管路26上，电解槽11出口端设置有氢气侧止回阀10，用于防止氢气携带过多的水汽进入氢气侧分离器8内。
111.具体地，在实际应用中，本发明实施例在氧气侧分离器7出口端设置有氧气侧背压阀5，通过氧气侧背压阀5将氧气排放至回收装置(图上未示出)进行回收，并协助调节制氢系统内压力平衡，保证氢气侧平稳输出。
112.具体地，在实际应用中，本发明实施例在氢气侧分离器8出口端设置有氢气侧背压阀13，通过氢气侧背压阀13将氢气通过第六调节阀12进行平稳输出。
113.示例性地，第六调节阀12可为电动调节阀，但实际情况不限于此，为实现对制氢系统的氢气稳定均速输出而进行第六调节阀12的类型和结构的变化，也在本发明实施例提供的制氢系统的保护范围之内。
114.具体地，在实际应用中，本发明实施例还设置有氧气侧液位计14和氢气侧液位计15，分别设置于氧气侧分离器7和氢气侧分离器8处，用于获取其对应的液位数据，当液位数据超过预警值时，通过第一压力容器19、增压设备1以及循环水泵6对其进行压差调节，保证整体制氢系统的压力平衡，实现氢气平稳输出。
115.下面将结合具体应用示例，对本发明实施例提供的制氢系统进行详细的说明。
116.如图1所示，制氢系统系统主要由增压设备1、电解槽11、氧气侧分离器7、氢气侧分离器8、氧气侧止回阀9、氢气侧止回阀10、第一压力容器19、循环水泵6、氢气侧背压阀13、氧气侧背压阀5、第一调节阀20、第二调节阀3、第三调节阀4、第四调节阀2、第五调节阀18、第六调节阀12、第一管路22、第二管路23、第三管路24、第四管路25、第五管路26、第六管路27、
第七管路28以及氧气侧压力计16、氢气侧压力计17、第一压力容器压力计21、氧气侧液位计14、氢气侧液位计15和控制器101组成。
117.1.当制氢系统启动时，首先打开第四调节阀2，由增压设备1向氧气侧分离器7补充电解液，当达到氧气侧液位计14上限后，循环水泵6启动。电解液经循环水泵6后流入电解槽11,同时电解槽11连通直流电后，电解制氢开始运行。
118.2.为保障电解槽11产生的热能够全部带出，通常电解液具有较大的过量系数，阳极侧产生的氧气和电解液混合后流回氧气侧分离器7，氧气经氧气侧背压阀5后排出，分离的水流回分离器底部。阴极侧产生的氢气经氢气侧分离器8后，经氢气侧背压阀13排出。
119.3.由于产氢速率高于产氧速率，故以氢气侧压力为目标值，控制氧气侧压力以保护电解槽膜两侧压力不超保护值。
120.4.当氧气侧压力低时，第一调节阀20开启，电解液直接注入氧气侧分离器7，增加阳极侧压力保证电解槽11氢氧侧压差不超限。
121.5.当制氢系统处于事故压差报警泄压或制氢系统停机卸放时，获取氧气侧压力计16和氢气侧压力计17处的压力值，若任何一侧压力值低于压差允许值，开启第二调节阀3或第三调节阀4，保持氧侧或氢侧压力，保证电解槽11氢氧侧压差不超限，实现缓慢卸压。
122.6.当检测到第一压力容器19中第一压力容器压力计21测得的压力低于氢气稳定输出压力时，开启增压设备1和第五调节阀18，增压直至水压力达到氢气稳定输出压力为止。
123.此外，本发明实施例通过获取氧气侧压力计16和氢气侧压力计17处的压力数据，以压力差为目标，调节第一压力容器19至氧气侧分离器7之间的第一调节阀20和氢气侧出口端第六调节阀12，实现制氢系统初始启动过程中氢氧两侧压力平衡。
124.本发明实施例以电解水制氢为例对制氢系统进行说明，水为电解液。
125.本发明实施例利用增压设备1的增压功能、第一压力容器19作为即时响应设备，确保第一压力容器19内的压力长期处于维持氢气稳定出口的压力值内，若低于氢气稳定输出压力，通过开启增压设备1和第五调节阀18，直至第一压力容器19内的水压力达到氢气稳定输出压力为止。通过分别获取氧气侧压力计16和氢气侧压力计17处的压力数据，以压力差为目标，调节第一压力容器19至氧气侧分离器7之间的第一调节阀20，确保氢氧两侧压力平衡，实现稳定运行。
126.本发明实施例利用已有的增压设备1的增压功能，分别获取氧气侧压力计16和氢气侧压力计17处的压力数据，以压力差为目标，当制氢系统处于事故压差报警泄压或制氢系统停机卸放时，调节第二调节阀3和第三调节阀4的开度，控制氧气侧分离器7和氢气侧分离器8之间的压差在允许范围内，避免因事故或停机泄压过程中压差过大造成电解膜的损坏。本发明实施例提供的制氢系统不仅避免了难以对气体进行精准调压难的问题，且响应速度快，同时也排除了氢、氧两侧气体混合导致的安全隐患，降低了整体制氢系统的成本。
127.本发明实施例提供了一种制氢系统控制方法，所述制氢系统包括第一压力容器19，所述第一压力容器19通过第一管路22与所述制氢系统中的氧气侧分离器7连接，所述第一压力容器19中存储有水，如图2所示，该制氢系统控制方法具体包括如下步骤：
128.步骤s101：分别获取所述氧气侧分离器7和氢气侧分离器8的压力值。具体地，在实际应用中，控制器101通过获取氧气侧压力计16和氢气侧压力计17收集的压力数据，获取氧
气侧分离器7和氢气侧分离器8的压力值。
129.步骤s102：计算所述氧气侧分离器7和所述氢气侧分离器8间的压力差值。
130.步骤s103：判断所述压力差值是否超过第一阈值。示例性地，第一阈值可为100kpa。
131.步骤s104：当所述压力差值超过所述第一阈值时，基于所述氧气侧分离器7和所述氢气侧分离器8间的压力差值，控制所述第一压力容器19通过所述第一管路22向所述氧气侧分离器7进行补水，以使所述氧气侧分离器7和所述氢气侧分离器8间的压力差值小于所述第一阈值。
132.具体地，在实际应用中，当压力差值超过第一阈值时，控制器101通过利用事先经过实验得到的压力差值与补水量的关系，来计算当前压力差值对应的所需补水量，然后按照该所需补水量控制第一压力容器19通过第一管路22向氧气侧分离器7进行补水，保证氢氧两侧间的压力平衡。具体地，在一实施例中，所述第一管路22上设置有第一调节阀20，上述步骤s104控制所述第一压力容器19通过所述第一管路22向所述氧气侧分离器7进行补水，具体包括如下步骤：
133.步骤s201：基于所述氧气侧分离器7和所述氢气侧分离器8间的压力差值，控制所述第一调节阀20动作，向所述氧气侧分离器7进行补水。
134.具体地，在实际应用中，本发明实施例还设置了第一调节阀20，控制器101根据氢氧两侧压力差值，计算得到需要向氧气侧分离器7补充的水量，然后计算该补水量所需的补水时间，并通过控制第一调节阀20的打开时间，向氧气侧分离器7进行补水。
135.具体地，在实际应用中，本发明实施例还可通过控制第一调节阀20的开度，灵活调整第一调节阀20的打开时间，以使在设定时间内完成对氧气侧分离器7的补水过程。
136.具体地，在一实施例中，所述制氢系统还包括：增压设备1，所述增压设备1的入口端与外部补水箱相连接，所述增压设备1的出口端分别通过第二管路23、第三管路24与所述氧气侧分离器7和所述氢气侧分离器8连接，上述步骤s104，当所述压力差值超过所述第一阈值时，具体还包括如下步骤：
137.步骤s301：当所述压力差值超过所述第一阈值时，判断所述压力差值是否超过第二阈值，所述第二阈值大于所述第一阈值。
138.具体地，在实际应用中，第二阈值可取值为电解膜的最大压差保护值，电解膜的最大压差保护值可通过实际应用的电解槽11进行获取，在此不再进行赘述。
139.步骤s302：当所述压力差值超过所述第二阈值时，基于所述氧气侧分离器7和所述氢气侧分离器8间的压力差值，控制所述增压设备1分别通过所述第二管路23、第三管路24向所述氧气侧分离器7和所述氢气侧分离器8进行补水。
140.具体地，在一实施例中，所述第二管路23上设置有第二调节阀3，所述第三管路24上设置有第三调节阀4，上述步骤s302控制所述增压设备1分别通过所述第二管路23、第三管路24向所述氧气侧分离器7和所述氢气侧分离器8进行补水，具体还包括如下步骤：
141.步骤s401：基于所述压力差值控制所述第二调节阀3动作向所述氧气侧分离器7补充电解液，和/或控制所述第三调节阀4动作向所述氢气侧分离器8进行补水。
142.具体地，在实际应用中，当制氢系统处于事故压差报警泄压或制氢系统停机卸放时，本发明实施例通过控制器101调节第二调节阀3和第三调节阀4的开度及打开时间，通过
增压设备1向氧气侧分离器7和氢气侧分离器8内进行补水，从而控制氢氧两侧的压差在允许范围内，避免因事故或停机泄压过程中压差过大造成电解膜的损坏。
143.具体地，在实际应用中，本发明实施例还可通过控制器101控制第四调节阀2打开时间及开度的方式，通过增压设备1向氧气侧分离器7进行快速补水，从而快速恢复氢氧两侧间的动态平衡，保证氢气输出的平稳持续。补水量可参照现有技术计算得到，在此不再进行赘述。
144.本发明实施例通过第一压力容器19向氧气侧分离器7进行动态补水，实现对制氢系统的精准调压；通过控制器101控制第四调节阀2动作，使增压设备1向氧气侧分离器7进行快速补水，从而快速恢复氧气侧分离器7内所需的液位高度，实现对氢氧两侧压力差的粗调节，通过将粗调节和精确调节相结合，保障了制氢系统运行平稳的同时，大幅提高了制氢效率；当氢氧两侧间压力差值超过第二阈值时，即制氢系统处于压力急速下降的危急情况时，本发明实施例通过控制器101控制第二调节阀3和第三调节阀4，利用增压设备1对氧气侧分离器7和氢气侧分离器8进行快速补水，从而对制氢系统进行安全阀超压泄压保护，快速恢复制氢系统停机泄压时电解槽膜两侧压差，防止压差过大造成电解膜被破坏。
145.具体地，在实际应用中，如图3所示，压力和液位数据通过控制器101进行获取并计算，控制器101包括处理器901和存储器902，所述存储器902和所述处理器901之间互相通信连接，其中处理器901和存储器902可以通过总线或者其他方式连接，图3中以通过总线连接为例。
146.处理器901可以为中央处理器central processing unit，cpu。处理器901还可以为其他通用处理器、数字信号处理器digital signal processor，dsp、专用集成电路application specific integrated circuit，asic、现场可编程门阵列field-programmable gate array，fpga或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
147.存储器902作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中方法所对应的程序指令/模块。处理器901通过运行存储在存储器902中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器901的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的方法。
148.存储器902可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器901所创建的数据等。此外，存储器902可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器902可选包括相对于处理器901远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器901。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
149.一个或者多个模块存储在存储器902中，当被处理器901执行时，执行上述方法实施例中的方法。
150.上述控制器101具体细节可以对应参阅上述方法实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
151.上述的制氢系统控制方法的更进一步描述参见上述制氢系统实施例的相关描述，在此不再进行赘述。
152.通过执行上述步骤，本发明实施例提供的制氢系统控制方法，通过所述制氢系统包括第一压力容器19，所述第一压力容器19通过第一管路22与所述制氢系统中的氧气侧分离器7连接，所述第一压力容器19中存储有水，通过分别获取所述氧气侧分离器7和氢气侧分离器8的压力值；计算所述氧气侧分离器7和所述氢气侧分离器8间的压力差值；判断所述压力差值是否超过第一阈值；当所述压力差值超过所述第一阈值时，基于所述氧气侧分离器7和所述氢气侧分离器8间的压力差值，控制所述第一压力容器19通过所述第一管路22向所述氧气侧分离器7进行补水，以使所述氧气侧分离器7和所述氢气侧分离器8间的压力差值小于所述第一阈值。通过将氧气和氢气进行分离，避免氢、氧两侧气体混合存在安全隐患的情况发生，通过对压力差值进行计算，将压力差值与第一阈值进行比较，当压力差值超过第一阈值时，控制第一压力容器19通过第一管路22向所述氧气侧分离器7进行补水，实现对气体进行精准调压。
153.本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，实现的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体read-only memory，rom、随机存储记忆体random access memory，ram、快闪存储器flash memory、硬盘hard disk drive，缩写：hdd或固态硬盘solid-state drive，ssd)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
154.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

技术特征：

1.一种制氢系统控制方法，所述制氢系统包括第一压力容器(19)，所述第一压力容器(19)通过第一管路(22)与所述制氢系统中的氧气侧分离器(7)连接，所述第一压力容器(19)中存储有水，其特征在于，所述方法包括：分别获取所述氧气侧分离器(7)和氢气侧分离器(8)的压力值；计算所述氧气侧分离器(7)和所述氢气侧分离器(8)间的压力差值；判断所述压力差值是否超过第一阈值；当所述压力差值超过所述第一阈值时，基于所述氧气侧分离器(7)和所述氢气侧分离器(8)间的压力差值，控制所述第一压力容器(19)通过所述第一管路(22)向所述氧气侧分离器(7)进行补水，以使所述氧气侧分离器(7)和所述氢气侧分离器(8)间的压力差值小于所述第一阈值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一管路(22)上设置有第一调节阀(20)，所述控制所述第一压力容器(19)通过所述第一管路(22)向所述氧气侧分离器(7)进行补水，包括：基于所述氧气侧分离器(7)和所述氢气侧分离器(8)间的压力差值，控制所述第一调节阀(20)动作，向所述氧气侧分离器(7)进行补水。3.根据权利要求1所述的方法，所述制氢系统还包括：增压设备(1)，所述增压设备(1)的入口端与外部补水箱相连接，所述增压设备(1)的出口端分别通过第二管路(23)、第三管路(24)与所述氧气侧分离器(7)和所述氢气侧分离器(8)连接，其特征在于，所述方法还包括：当所述压力差值超过所述第一阈值时，判断所述压力差值是否超过第二阈值，所述第二阈值大于所述第一阈值；当所述压力差值超过所述第二阈值时，基于所述氧气侧分离器(7)和所述氢气侧分离器(8)间的压力差值，控制所述增压设备(1)分别通过所述第二管路(23)、第三管路(24)向所述氧气侧分离器(7)和所述氢气侧分离器(8)进行补水。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二管路(23)上设置有第二调节阀(3)，所述第三管路(24)上设置有第三调节阀(4)，所述控制所述增压设备(1)分别通过所述第二管路(23)、第三管路(24)向所述氧气侧分离器(7)和所述氢气侧分离器(8)进行补水，包括：基于所述压力差值控制所述第二调节阀(3)动作向所述氧气侧分离器(7)补充电解液，和/或控制所述第三调节阀(4)动作向所述氢气侧分离器(8)进行补水。5.一种制氢系统，其特征在于，包括：电解槽(11)，适于通电后进行电解产生氢气和氧气；氧气侧分离器(7)，适于收集所述电解槽(11)产生的氧气；氢气侧分离器(8)，适于收集所述电解槽(11)产生的氢气；第一压力容器(19)，通过第一管路(22)与所述氧气侧分离器(7)连接，所述第一压力容器(19)中存储有水，适于通过所述第一管路(22)向氧气侧分离器(7)进行补水；控制器(101)，所述控制器(101)用于执行如权利要求1-4中任一项所述的方法。6.根据权利要求5所述的制氢系统，其特征在于，所述制氢系统还包括：增压设备(1)，所述增压设备(1)入口端分别与外部补水箱相连接，所述增压设备(1)出
口端分别与所述氧气侧分离器(7)和所述氢气侧分离器(8)连接，适于分别向所述氧气侧分离器(7)和所述氢气侧分离器(8)进行补水。7.根据权利要求5所述的制氢系统，其特征在于，所述制氢系统还包括：循环水泵(6)，适于从所述氧气侧分离器(7)回收水至所述电解槽(11)；第六管路(27)，所述第六管路(27)依次连接所述氧气侧分离器(7)、所述循环水泵(6)和所述电解槽(11)。8.根据权利要求5所述的制氢系统，其特征在于，所述制氢系统还包括：第一调节阀(20)，所述第一调节阀(20)设置于所述第一压力容器(19)与所述氧气侧分离器(7)之间，适于控制所述第一压力容器(19)向所述氧气侧分离器(7)进行补水；第一管路(22)，所述第一管路(22)依次连接所述第一压力容器(19)、所述第一调节阀(20)和所述氧气侧分离器(7)。9.根据权利要求6所述的制氢系统，其特征在于，所述制氢系统还包括：第二调节阀(3)，所述第二调节阀(3)设置于所述增压设备(1)与所述电解槽(11)之间，适于控制所述增压设备(1)向所述氧气侧分离器(7)进行补水；第三调节阀(4)，所述第三调节阀(4)设置于所述增压设备(1)与所述电解槽(11)之间，适于控制所述增压设备(1)向所述氢气侧分离器(8)进行补水。10.根据权利要求6所述的制氢系统，其特征在于，所述制氢系统还包括：第二管路(23)，所述第二管路(23)依次连接所述增压设备(1)和所述氧气侧分离器(7)；第三管路(24)，所述第三管路(24)依次连接所述增压设备(1)和所述氢气侧分离器(8)；第四管路(25)，所述第四管路(25)依次连接所述电解槽(11)和所述氧气侧分离器(7)；第五管路(26)，所述第五管路(26)依次连接所述电解槽(11)和所述氢气侧分离器(8)。11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行如权利要求1-4中任一项所述的方法。

技术总结

本发明提供了一种制氢系统及其控制方法，其中，制氢系统控制方法包括：分别获取氧气侧分离器和氢气侧分离器的压力值；计算氧气侧分离器和氢气侧分离器间的压力差值；判断压力差值是否超过第一阈值；当压力差值超过第一阈值时，基于氧气侧分离器和氢气侧分离器间的压力差值，控制第一压力容器通过第一管路向氧气侧分离器进行补水，以使氧气侧分离器和氢气侧分离器间的压力差值小于第一阈值。通过将氧气和氢气进行分离，避免氢、氧两侧气体混合存在安全隐患的情况发生；通过对压力差值进行计算，当压力差值超过第一阈值时，控制第一压力容器通过第一管路向氧气侧分离器进行补水，实现对气体进行精准调压。气体进行精准调压。气体进行精准调压。