本申請公開了一種氫氣制取壓縮提純儲存多功能系統，涉及氫能技術領域。在將氫氣制取、壓縮、提純、儲存的設備高度集成化、簡便化的前提下，不僅解決了機械壓縮的噪聲、振動、經濟性差、易損壞等問題，而且實現了氫氣的同時壓縮和提純，還實現了四種功能的單獨運行。該系統包括PEM電解水模塊、電化學氫壓縮模塊、儲氫模塊和供電設備；PEM電解水模塊、電化學氫壓縮模塊、儲氫模塊沿流體的流向依次連通；PEM電解水模塊內設有第一截止閥、第二截止閥和第一三向閥，且第二截止閥和第一三向閥位于PEM電解水模塊的出口處；電化學氫壓縮模塊的入口處設有第三截止閥，出口處設有第四截止閥和第二三向閥；供電設備為PEM電解水模塊和電化學氫壓縮模塊供電。
【技術實現步驟摘要】
本申請涉及氫能，尤其涉及一種氫氣制取壓縮提純儲存多功能系統。
技術介紹
1、在氫能應用產業鏈中，氫氣的制取、壓縮、提純以及儲存都是相當關鍵的重要技術環節。目前，以上技術環節大多采用相對獨立、功能單一的系統，尤其是電解水制氫系統、氫壓縮系統和氫氣提純系統均由很多的設備組成，結構非常復雜，這就導致氫能應用成本大幅增加。
2、為了解決上述技術問題，可以實現氫氣制取壓縮儲存的一體化系統應運而生。該系統雖然實現了設備高度集成化、簡便化，降低了氫能的使用成本，但是仍存在以下缺點：
3、1、由于此類系統中氫氣壓縮仍以機械壓縮為主，存在噪聲、振動、經濟性差、易損壞、難維修等問題。
4、2、目前氫氣的使用端，往往要求氫氣純度達到99.99％～99.999％的級別，這對氫氣提純技術也提出了極高的要求。目前主流采用的氫氣提純技術是變壓吸附法、低溫分離法或鈀膜分離法進行提純。變壓吸附法適合去除co、co2、n2和h2s等雜質，其缺點是效率低；低溫分離法適用于原料氣中氫含量低的情況，其缺點是規模大、能耗高；鈀膜分離法適合生產高純度氫和超純氫，其缺點是運行溫度高、成本較高且需要對原料氣進行預處理。另外，無論采用哪種提純方法均需要單獨設置提純設備，增加了氫氣處理的成本。
5、3、此類系統中的各技術環節是流水線式的，一旦系統開啟就會完成制取、壓縮以及儲存整套流程，無法實現各環節的單獨運行。例如，由于壓縮后的氫氣為高壓氫氣，而在實際使用中，可能有時會需要低壓氫氣，此時此類系統就無法滿足該需求。
>技術實現思路1、本申請的實施例提供一種氫氣制取壓縮提純儲存多功能系統，在將氫氣制取、壓縮、提純、儲存的設備高度集成化、簡便化的前提下，不僅解決了機械壓縮的噪聲、振動、經濟性差、易損壞、難維修等問題，而且實現了氫氣的同時壓縮和提純，還實現了四種功能的單獨運行。
2、為達到上述目的，本申請的實施例提供了一種氫氣制取壓縮提純儲存多功能系統，包括pem電解水模塊、電化學氫壓縮模塊、儲氫模塊和供電設備；電化學氫壓縮模塊的入口連通pem電解水模塊的出口，電化學氫壓縮模塊的出口連通儲氫模塊的入口；pem電解水模塊內設有第一截止閥、第二截止閥和第一三向閥，且第二截止閥和第一三向閥位于pem電解水模塊的出口處；電化學氫壓縮模塊的入口處設有第三截止閥，出口處設有第四截止閥和第二三向閥；供電設備的輸出端分別連接pem電解水模塊和電化學氫壓縮模塊的電路輸入端。
3、進一步地，所述pem電解水模塊包括沿液體的流向依次連通的水箱、泵、第一過濾器、第一截止閥、pem電解槽、第二截止閥和第一三向閥，且第二截止閥的入口連通第一三向閥的第一進出口。
4、進一步地，所述pem電解水模塊還包括設置在水箱與pem電解槽之間的風冷散熱器。
5、進一步地，所述電化學氫壓縮模塊包括沿氣體的流向依次連通的第二過濾器、第三截止閥、流量控制器、電化學氫壓縮設備、第四截止閥和第二三向閥；第二過濾器的入口連通第一三向閥的第二進出口；第四截止閥的出口連通第二三向閥的第一進出口。
6、進一步地，所述第一三向閥和第二過濾器之間還設有第一壓力溫度傳感器；所述電化學氫壓縮設備和第四截止閥之間還設有第二壓力溫度傳感器。
7、進一步地，所述儲氫模塊包括第五截止閥和固態儲氫瓶；第五截止閥的入口連通第二三向閥的第二進出口，第五截止閥的出口連通固態儲氫瓶的入口。
8、進一步地，所述第一截止閥、第二截止閥、第三截止閥、第四截止閥和第五截止閥均采用電動截止閥。
9、本申請相比現有技術具有以下有益效果：
10、1、本申請實施例將原本氫氣制取、壓縮、提純以及儲存四個重要環節中繁瑣的工藝及設備高度集成化、簡便化，同時通過在各環節中設置截止閥和三向閥，從而通過機械控制的方法，實現了多個功能的單獨運行。
11、2、本申請實施例采用電化學氫壓縮方法實現氫氣的壓縮，相比傳統的機械壓縮，電化學氫壓縮方法具有更高的壓縮效率、更低的能耗和更小的體積，還具有清潔化、低噪聲、可進行氫氣提純等其他優勢；另外，本申請實施例將氫氣的壓縮和提純環節相融合，減少了諸如氣液分離器以及氫氣純化等設備，大大降低了成本。
12、3、本申請實施例中的pem電解水模塊、電化學氫壓縮模塊的工作原理和結構存在高度相似性，給氫氣制取和壓縮的一體化提供了充分的可行性，同時，由于都需要電源供電，可以采取相同的供電設備，降低了設備的復雜度，提高系統的簡便性以及集成化。
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【技術保護點】
1.一種氫氣制取壓縮提純儲存多功能系統，其特征在于，包括PEM電解水模塊、電化學氫壓縮模塊、儲氫模塊和供電設備；電化學氫壓縮模塊的入口連通PEM電解水模塊的出口，電化學氫壓縮模塊的出口連通儲氫模塊的入口；PEM電解水模塊內設有第一截止閥、第二截止閥和第一三向閥，且第二截止閥和第一三向閥位于PEM電解水模塊的出口處；電化學氫壓縮模塊的入口處設有第三截止閥，出口處設有第四截止閥和第二三向閥；供電設備的輸出端分別連接PEM電解水模塊和電化學氫壓縮模塊的電路輸入端。
2.根據權利要求1所述的氫氣制取壓縮提純儲存多功能系統，其特征在于，所述PEM電解水模塊包括沿液體的流向依次連通的水箱、泵、第一過濾器、第一截止閥、PEM電解槽、第二截止閥和第一三向閥，且第二截止閥的入口連通第一三向閥的第一進出口。
3.根據權利要求2所述的氫氣制取壓縮提純儲存多功能系統，其特征在于，所述PEM電解水模塊還包括設置在水箱與PEM電解槽之間的風冷散熱器。
4.根據權利要求1所述的氫氣制取壓縮提純儲存多功能系統，其特征在于，所述電化學氫壓縮模塊包括沿氣體的流向依次連通的第二過濾器、第三截止閥、流量控制器、電化學氫壓縮設備、第四截止閥和第二三向閥；第二過濾器的入口連通第一三向閥的第二進出口；第四截止閥的出口連通第二三向閥的第一進出口。
5.根據權利要求4所述的氫氣制取壓縮提純儲存多功能系統，其特征在于，所述第一三向閥和第二過濾器之間還設有第一壓力溫度傳感器；所述電化學氫壓縮設備和第四截止閥之間還設有第二壓力溫度傳感器。
6.根據權利要求5所述的氫氣制取壓縮提純儲存多功能系統，其特征在于，所述儲氫模塊包括第五截止閥和固態儲氫瓶；第五截止閥的入口連通第二三向閥的第二進出口，第五截止閥的出口連通固態儲氫瓶的入口。
7.根據權利要求1所述的氫氣制取壓縮提純儲存多功能系統，其特征在于，所述第一截止閥、第二截止閥、第三截止閥、第四截止閥和第五截止閥均采用電動截止閥。
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【技術特征摘要】
1.一種氫氣制取壓縮提純儲存多功能系統，其特征在于，包括pem電解水模塊、電化學氫壓縮模塊、儲氫模塊和供電設備；電化學氫壓縮模塊的入口連通pem電解水模塊的出口，電化學氫壓縮模塊的出口連通儲氫模塊的入口；pem電解水模塊內設有第一截止閥、第二截止閥和第一三向閥，且第二截止閥和第一三向閥位于pem電解水模塊的出口處；電化學氫壓縮模塊的入口處設有第三截止閥，出口處設有第四截止閥和第二三向閥；供電設備的輸出端分別連接pem電解水模塊和電化學氫壓縮模塊的電路輸入端。
2.根據權利要求1所述的氫氣制取壓縮提純儲存多功能系統，其特征在于，所述pem電解水模塊包括沿液體的流向依次連通的水箱、泵、第一過濾器、第一截止閥、pem電解槽、第二截止閥和第一三向閥，且第二截止閥的入口連通第一三向閥的第一進出口。
3.根據權利要求2所述的氫氣制取壓縮提純儲存多功能系統，其特征在于，所述pem電解水模塊還包括設置在水箱與pem電解槽之間的風冷散熱器。<...
【專利技術屬性】
技術研發人員：馮健美，李汪洋，田潤明，
申請(專利權)人：西安交通大學，
類型：發明
國別省市：
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