一種耦合CO₂資源化利用的制氫儲能裝置的制造方法

一種耦合CO₂資源化利用的制氫儲能裝置的制造方法
【專利摘要】本發明提供了一種耦合CO2資源化利用的制氫儲能裝置，包括發電單元、制氫單元、控制單元、及設置有CO2進口和燃料進口的可逆SOFC，發電單元的電輸出端分別與制氫單元和可逆SOFC的電輸入端相連接，可逆SOFC的電輸出端與制氫單元相連，控制單元可根據發電單元的發電量、制氫單元電解所需的用電量和可逆SOFC電解所需的用電量來控制發電單元的電能輸出、制氫單元的電能輸入、可逆SOFC的電能輸出/輸入。本發明的裝置不僅儲備了可再生能源，還實現了CO2的資源化利用，有效解決了因采用風能、太陽能發電而導致電解制氫的間歇性和波動性問題，并且還能避免消耗常規電能，大幅降低電解制氫成本、提高電解效率，延長電解裝置的使用壽命、提高電解裝置的穩定性和能量利用率。
【專利說明】
一種耦合CO2資源化利用的制氫儲能裝置
技術領域
[0001]本發明屬于能源利用技術領域，尤其涉及一種風能-太陽能-SOEC能源互補的SPE耦合CO2資源化利用的制氫儲能裝置。
【背景技術】
[0002]在人類的發展歷程中，煤炭、石油、天然氣等化石能源為人類文明的進步做出了卓越的貢獻，未來的幾十年內化石能源對人類社會的發展依然起著舉足輕重的作用。然而，隨著經濟和人口的快速發展，化石能源的過度開發及利用率低等因素已造成世界范圍內的能源危機，并嚴重地破壞了生態平衡，尤其是在技術相對落后的不發達國家或者發展中國家，環境污染給人們生活帶來的危害日益突出，因此，開發新型能源，研制清潔高效的能量轉換策略已成為人類生存發展的必然選擇。
[0003]作為一種清潔的可再生能源，氫氣被公認為是能源供應的最終選擇，固體氧化物電解質(SPE)電解水制氫技術可以制備高純氫，因而非常適用于開發氫燃料電池。目前SPE制氫的電解效率最高可達75%，但總的制氫效率卻只有35%，這是因為制氫技術主要消耗的是電能，平均生產每立方米的氫氣所需的電能為4.5?5.5kWh，電費消耗占整個制氫成本的80%，因此，如何有效降低制氫成本、提高制氫效率是本領域研究的重要課題。
[0004]近年來，利用風能、太陽能等可再生能源的發電技術在全球范圍內得到了飛速發展，風能和太陽能發電的生產規模和市場化也得到進一步擴大。但由于風能和太陽能發電均存在著不穩定、難以智能并網的不足，故而可以將風能和太陽能經過SPE電解水制氫而間接地儲存在出中，這種方式更有利于能源的儲存和運輸，且運輸過程中不需要復雜的電網運輸系統、能量損失少。例如，中國專利文獻CN105631230A公開了一種太陽能光伏組件與SPE電解槽的直接耦合優化方法，該方法通過對光伏發電制氫系統中的串聯光伏電池板數量進行精確計算，使得光伏組件能夠直接與SPE電解槽連接，從而優化了資源配置，提高了制氫系統的整體工作效率。然而，風能和太陽能發電受天氣因素影響較大，夜間無日光、陰天下雨、或者風力不足時都會造成風能和太陽能單獨發電存在間歇性和波動性，從而影響SPE電解制氫的效率，上述技術顯然沒有考慮到這一實際情況，因而無法克服因采用風能或太陽能發電而導致SPE電解制氫的間歇性和波動性等缺陷。
[0005]眾所周知，化石能源的消耗與CO2的排放密切相關，CO2等溫室氣體所導致的全球性氣候變暖問題已成為當今國際社會討論的重要議題。固體氧化物電解池(SOEC)技術可以共電解CO2和水生產合成氣，使CO2變廢為寶，實現了 CO2的資源化利用。另外，SOEC的逆運行即成為固體氧化物燃料電池(SOFC)，它可以將化學能轉化為電能，具有燃料適應性廣(例如所用燃料可以是H2、C0或碳氫化合物)、結構緊湊、維護簡單、部分負載效率高等優點。上述這種既可以處于SOFC工作模式，又可以處于SOEC工作模式的固體氧化物燃料電池，稱之為可逆固體氧化燃料電池，簡稱可逆S0FC。
[0006]綜上所述，如何能夠實現可逆SOFC與SPE電解制氫技術的耦合，使得既可利用SOFC發電系統為SPE供電以解決因采用風能或太陽能發電而導致SPE電解制氫的間歇性和波動性問題，又可通過SOEC電解系統達到CO2資源化利用的目的，這依然是本領域研究的技術空白點。

【發明內容】

[0007]本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術由于轉換效率低而無法實現可逆S0FC與電解制氫耦合的缺陷，進而提供一種能夠耦合CO2資源化利用的制氫儲能裝置，以解決因采用風能或太陽能發電而導致電解制氫的間歇性和波動性問題，同時實現CO2的資源化利用。
[0008]為此，本發明實現上述目的的技術方案為:
[0009]—種耦合CO2資源化利用的制氫儲能裝置，包括:
[0010]發電單元，包括風力發電機和/或太陽能電池；
[0011]制氫單元，其包括電解裝置及與所述電解裝置相連的儲氫罐，所述電解裝置與所述發電單元的電輸出端相連；
[0012]還包括:
[0013]可逆S0FC，所述可逆SOFC的電輸入端與所述發電單元的電輸出端相連，所述可逆SOFC的電輸出端與所述電解裝置相連，所述可逆SOFC還設置有(》2進口和燃料進口 ；
[0014]控制單元，用于根據所述發電單元的發電量、所述制氫單元電解所需的用電量和所述可逆SOFC電解所需的用電量控制所述發電單元的電能輸出、控制所述制氫單元的電能輸入、以及控制所述可逆SOFC的電能輸出或輸入。
[0015]優選地，所述控制單元用于當QDQ2+Q3時控制所述發電單元分別向所述電解裝置和所述可逆SOFC供電，使得所述電解裝置電解水制得氫氣，同時所述可逆SOFC進入SOEC工作模式共電解水和CO2制得含有H2、C0、CH4和C2H4的混合氣體;和/或
[0016]所述控制單元用于當Q2+Q3>Q1>Q2時控制所述發電單元僅向所述電解裝置供電；和/或
[0017]所述控制單元用于當Q2>Q1時控制所述可逆SOFC進入SOFC工作模式發電，產生的電能為所述電解裝置供電；
[0018]其中，Ql為所述發電單元的發電量，Q2為所述電解裝置電解水所需的用電量，Q3為所述可逆SOFC共電解水和CO2所需的用電量。
[0019]優選地，所述控制單元包括順次連接的A/D轉換器、變壓器和控制器；
[0020]所述控制器用于將所述發電單元產生的電能傳輸給所述電解裝置、所述可逆SOFC和/或電網、以及將所述可逆SOFC產生的電能傳輸給所述電解裝置和/或電網。
[0021 ]優選地，所述燃料進口與所述儲氫罐相連通;所述可逆SOFC還設置有陰極尾氣出口，所述陰極尾氣出口與陰極水回收裝置相連。
[0022]進一步地，還包括:
[0023]CO2氣罐，與所述可逆SOFC的CO2進口相連接；
[0024]蓄水罐，分別與所述可逆SOFC的進水口和所述電解裝置的進水口相連接；
[0025]混合氣罐，與所述可逆SOFC的出氣口相連接，所述混合氣罐用于容納含有H2、CO、CH4和C2H4的混合氣體。
[0026]更進一步地，還包括:
[0027]換熱水箱，所述換熱水箱包括水箱本體和沿所述水箱本體的外壁螺旋設置的第一換熱管道和第二換熱管道；
[0028]所述水箱本體設置有入水口和出水口，所述入水口與所述蓄水罐相連通，所述出水口分別與所述可逆SOFC的進水口和所述電解裝置的進水口相連接；
[0029]所述第一換熱管道的兩端分別與所述可逆SOFC的出氣口和所述混合氣罐相連通；
[0030]所述第二換熱管道的兩端分別與所述陰極尾氣出口與陰極水回收裝置相連通。
[0031]更進一步地，還包括冷凝回收裝置，其設置于所述水箱本體與所述混合氣罐之間的第一換熱管道上，并與所述可逆SOFC的出氣口和所述混合氣罐相連通。
[0032]優選地，所述冷凝回收裝置通過第一電磁閥與所述水箱本體相連；
[0033]所述陰極水回收裝置通過第二電磁閥與所述水箱本體相連。
[0034]優選地，所述控制單元還包括:
[0035]第三電磁閥，設置在所述CO2氣罐與所述可逆SOFC的CO2進口之間的連接線路上；
[0036]第四電磁閥，設置在所述蓄水罐與所述可逆SOFC的進水口之間的連接線路上；
[0037]第五電磁閥，設置在所述可逆SOFC的進氫口與所述儲氫罐之間的連接線路上；
[0038]第六電磁閥，設置在所述蓄水罐與所述水箱本體之間的連接線路上。
[0039]優選地，所述控制器用于控制所述第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥、第四電磁閥、第五電磁閥及第六電磁閥的開/斷。
[0040]本發明的上述技術方案具有如下優點:
[0041]1、本發明所述的耦合CO2資源化利用的制氫儲能裝置，包括由風力發電機和/或太陽能電池組成的發電單元、制氫單元、控制單元、及設置有CO2進口和燃料進口的可逆S0FC，發電單元的電輸出端分別與制氫單元中的電解裝置和可逆SOFC的電輸入端相連接，可逆SOFC的電輸出端也與電解裝置相連，控制單元能夠根據發電單元的發電量、制氫單元電解所需的用電量和可逆SOFC電解所需的用電量來控制發電單元的電能輸出、控制制氫單元的電能輸入、以及控制可逆SOFC的電能輸出或輸入。本發明所述的裝置通過設置控制單元，使得控制單元能夠根據發電單元的發電量Q1、電解裝置電解水所需的用電量Q2以及可逆SOFC共電解水和CO2所需的用電量Q3三者間的大小關系決定發電單元的電能輸出、制氫單元的電能輸入、及可逆SOFC的電能輸出或輸入，有效解決了現有技術因轉換效率低而導致無法實現SOFC與電解制氫耦合的缺陷；具體地講，當QDQ2+Q3時，發電單元分別向電解裝置和可逆SOFC供電，使得電解裝置電解水制得氫氣，同時可逆SOFC也進入SOEC工作模式共電解水和CO2制得含H2、C0、CH4和C2H4的混合氣體，從而將風能、太陽能轉化為化學能分別儲存到氫氣及上述混合氣體中，不僅儲備了可再生能源，同時還實現了CO2的資源化利用；當Q2+Q3〉Q1>Q2時，發電單元僅向電解裝置供電，以保證持續制氫;而當Q2>Q1時，即發電單元產生的電能無法滿足電解裝置電解水所需的電能，則可逆SOFC進入SOFC工作模式，利用燃料和空氣發電，進而為電解裝置提供電能，由此確保電解裝置的持續電解制氫，從而有效解決因采用風能、太陽能發電而導致電解制氫的間歇性和波動性問題。
[0042]并且，本發明的裝置通過利用風能和太陽能等可再生能源發電為制氫單元和可逆SOFC工作提供電能，風能和太陽能的結合使得本發明的裝置基本能夠應對各種天氣狀況對發電單元產生的負面影響；即便在風能、太陽能不足的情況下本發明還可通過可逆SOFC發電繼續為制氫單元提供電能，一方面避免制氫單元消耗常規的電能，大幅降低了電解制氫的成本、提高了電解效率，使得本發明的制氫效率可高達70%，另一方面還有助于延長電解裝置的使用壽命、提高電解裝置的穩定性和能量利用率。
[0043]2、本發明所述的耦合CO2資源化利用的制氫儲能裝置，其控制單元通過設置控制器，以將發電單元產生的電能傳輸給電解裝置、可逆SOFC和/或電網、以及將可逆SOFC產生的電能傳輸給電解裝置和/或電網，從而使得本發明的裝置不僅能夠儲氫，還能實現并網運行，在用電高峰期時，發電單元可以將多余的電能提供給電網，同時可逆SOFC也可以利用其自身共電解所儲存的化學能為千家萬戶輸送電力，達到削峰填谷的目的。
[0044]3、本發明所述的耦合CO2資源化利用的制氫儲能裝置，由于可逆SOFC在SOEC工作模式下的工作溫度為800°C左右，在如此高溫下共電解水和CO2所產生的混合氣體自身攜帶著大量的熱量，并且，可逆SOFC在SOFC工作模式下產生的陰極尾氣也具有一定的熱量，因而本發明還設置了換熱水箱，其包括水箱本體和沿水箱本體的外壁螺旋設置的第一換熱管道和第二換熱管道，水箱本體設置有入水口和出水口，入水口與蓄水罐相連通，出水口分別與可逆SOFC的進水口和電解裝置的進水口相連接，第一換熱管道的兩端分別與可逆SOFC的出氣口和混合氣罐相連通，第二換熱管道的兩端分別與陰極尾氣出口與陰極水回收裝置相連通;從而能夠利用混合氣體和陰極尾氣分別預熱電解過程中所需的水源，從而有利于進一步降低制氣成本、提尚系統效率，實現熱電聯供。
【附圖說明】
[0045]為了更清楚地說明本發明【具體實施方式】中的技術方案，下面將對【具體實施方式】描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0046]圖1為本發明所述的耦合CO2資源化利用的制氫儲能裝置的示意圖；
[0047]其中，附圖標記如下:
[0048]1-太陽能電池;2-風力發電機;3-電解裝置;4-儲氫罐;5-發電單元的電輸出端;6-可逆SOFC的電輸出端;7-可逆SOFC的電輸入端，8-可逆SOFC ； 9-控制單元；10_陰極水回收裝置;I1-CO2氣罐;12-混合氣罐；13-蓄水罐;14-水箱本體；15-第一換熱管道；16-第二換熱管道；17-冷凝回收裝置；18-第一電磁閥；19-第二電磁閥；20-第三電磁閥；21-第四電磁閥；22-第五電磁閥；23-第六電磁閥；24-水汽化器;25-氣體混合器;26-氧氣罐。
【具體實施方式】
[0049]下面將結合附圖對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。此外，下面所描述的本發明不同實施方式中所涉及的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互結合。
[0050]實施例1
[0051]如圖1所示，本實施例所述的耦合CO2資源化利用的制氫儲能裝置包括發電單元、制氫單元、可逆SOFC及控制單元，其中:所述發電單元包括太陽能電池I和風力發電機2;所述制氫單元包括電解裝置3及與所述電解裝置3相連的儲氫罐4和氧氣罐26，所述電解裝置3與所述發電單元的電輸出端5相連;所述可逆SOFC 8的電輸入端7與所述發電單元的電輸出端5相連，所述可逆SOFC 8的電輸出端6與所述電解裝置3相連，所述可逆SOFC 8還設置有CO2進口和燃料進口；所述控制單元9用于根據所述發電單元的發電量、所述制氫單元電解所需的用電量和所述可逆SOFC 8電解所需的用電量控制所述發電單元的電能輸出、控制所述制氫單元的電能輸入、以及控制所述可逆SOFC 8的電能輸出或輸入。
[0052]本實施例所述的裝置通過設置控制單元，使得控制單元能夠根據發電單元的發電量Ql、電解裝置電解水所需的用電量Q2以及可逆SOFC共電解水和CO2所需的用電量Q3三者間的大小關系決定發電單元的電能輸出、制氫單元的電能輸入、及可逆SOFC的電能輸出或輸入，有效解決了現有技術因轉換效率低而導致無法實現SOFC與電解制氫耦合的缺陷；具體地講，當QDQ2+Q3時，發電單元分別向電解裝置和可逆SOFC供電，使得電解裝置電解水制得氫氣，同時可逆SOFC也進入SOEC工作模式共電解水和CO2制得含H2、C0、CH4和C2H4的混合氣體，從而將風能、太陽能轉化為化學能分別儲存到氫氣及上述混合氣體中，不僅儲備了可再生能源，同時還實現了CO2的資源化利用；當Q2+Q3>Q1>Q2時，發電單元僅向電解裝置供電，以保證持續制氫;而當Q2>Q1時，即發電單元產生的電能無法滿足電解裝置電解水所需的電能，則可逆SOFC進入SOFC工作模式，利用燃料和空氣發電，進而為電解裝置提供電能，由此確保電解裝置的持續電解制氫，從而有效解決因采用風能、太陽能發電而導致電解制氫的間歇性和波動性問題。并且，本實施例的裝置通過利用風能和太陽能等可再生能源發電為制氫單元和可逆SOFC工作提供電能，風能和太陽能的結合使得本實施例的裝置基本能夠應對各種天氣狀況對發電單元產生的負面影響；即便在風能、太陽能不足的情況下本實施例還可通過可逆SOFC發電繼續為制氫單元提供電能，一方面避免制氫單元消耗常規的電能，大幅降低了電解制氫的成本、提高了電解效率，使得本實施例的制氫效率可高達70%，另一方面還有助于延長電解裝置的使用壽命、提高電解裝置的穩定性和能量利用率。
[0053]在本實施例中，所述控制單元9包括順次連接的A/D轉換器、變壓器和控制器;所述控制器用于將所述發電單元產生的電能傳輸給所述電解裝置3、所述可逆SOFC 8和/或電網、以及將所述可逆SOFC 8產生的電能傳輸給所述電解裝置3和/或電網，從而使得本實施例的裝置不僅能夠儲氫，還能實現并網運行，在用電高峰期時，發電單元可以將多余的電能提供給電網，同時可逆SOFC也可以利用其自身共電解所儲存的化學能為千家萬戶輸送電力，達到削峰填谷的目的。
[0054]作為優選的實施方式，所述燃料進口與所述儲氫罐4相連通，以利用制氫裝置電解產生的氫氣作為SOFC的燃料進行發電。進一步地，所述可逆SOFC 8還設置有陰極尾氣出口，所述陰極尾氣出口與陰極水回收裝置10相連。
[0055]作為可選擇的實施方式，本實施例中的裝置還包括與所述可逆SOFC8的CO2進口相連接的CO2氣罐11、分別與所述可逆SOFC 8的進水口和所述電解裝置3的進水口相連接的蓄水罐13、水汽化器24、氣體混合器25、以及與所述可逆SOFC 8的出氣口相連接的混合氣罐12 ；在本實施例中，蓄水罐13中的水經水汽化器24汽化后與來自CO2氣罐11中的CO2氣體在氣體混合器25中充分混合，而后進入可逆SOFC 8中發生共電解，產生含H2、CO、CH4和(:出4的混合氣體并儲存于混合氣罐12中，該混合氣體既可以作為SOFC的燃料使用，也可經分離后分別得到純凈的H2、CO、CH4和C2H4氣體ο
[0056]由于可逆SOFC8在SOEC工作模式下的工作溫度為800°C左右，在如此高溫下共電解水和CO2所產生的混合氣體自身攜帶著大量的熱量，并且，可逆SOFC 8在SOFC工作模式下產生的陰極尾氣也具有一定的熱量，因而作為優選的實施方式，本實施例所述的裝置還設置有換熱水箱，所述換熱水箱包括水箱本體14和沿所述水箱本體14的外壁螺旋設置的第一換熱管道15和第二換熱管道16，其中，所述水箱本體14設置有入水口和出水口，所述入水口與所述蓄水罐13相連通，所述出水口分別與所述可逆SOFC 8的進水口和所述電解裝置3的進水口相連接，所述第一換熱管道15的兩端分別與所述可逆SOFC 8的出氣口和所述混合氣罐12相連通，所述第二換熱管道16的兩端分別與所述陰極尾氣出口與陰極水回收裝置10相連通;從而能夠利用混合氣體和陰極尾氣分別預熱電解過程中所需的水源，從而有利于進一步降低制氣成本、提尚系統效率，實現熱電聯供。
[0057]為盡可能地獲得純凈的燃料氣體，本實施例所述的裝置還包括冷凝回收裝置17，其設置于所述水箱本體14與所述混合氣罐12之間的第一換熱管道15上，并與所述可逆SOFC8的出氣口和所述混合氣罐12相連通，如此可以除去共電解所產生的混合氣體中摻雜的水蒸汽。
[0058]考慮到冷凝回收裝置和陰極水回收裝置中的水均較為純凈且具有一定的溫度，因而本實施例所述的裝置還進一步設置了第一電磁閥18和第二電磁閥19，以分別將所述冷凝回收裝置17、所述陰極水回收裝置10與所述水箱本體14相連。除此之外，本實施例所述的裝置還包括設置在所述CO2氣罐11與所述可逆SOFC 8的CO2進口之間的連接線路上的第三電磁閥20，設置在所述蓄水罐13與所述可逆SOFC 8的進水口之間的連接線路上的第四電磁閥21，設置在所述可逆SOFC 8的進氫口與所述儲氫罐4之間的連接線路上的第五電磁閥22，以及設置在所述蓄水罐13與所述水箱本體14之間的連接線路上的第六電磁閥23，并通過所述控制器控制上述六個電磁閥的開/斷，以實現CO2氣體、氫氣、水蒸汽和水的自動化供應，從而也有利于提尚本實施例所述裝置的制氣儲能效率。
[0059]本實施例中的SOEC為氫電極支撐型或者電解質支撐型，電解質可以是YSZ、SDC、60(:、1^1或復合電解質中的一種，氫電極材料為附-(￥32、30(:、600、1^1或3?1，氧電極材料為 BSCF、LSCF 或 SSC。
[0060]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明創造的保護范圍之中。
【主權項】
1.一種耦合CO2資源化利用的制氫儲能裝置，包括: 發電單元，包括太陽能電池(I)和/或風力發電機(2); 制氫單元，其包括電解裝置(3)及與所述電解裝置(3)相連的儲氫罐(4)，所述電解裝置(3)與所述發電單元的電輸出端(5)相連； 其特征在于，還包括: 可逆S0FC(8)，所述可逆S0FC(8)的電輸入端(7)與所述發電單元的電輸出端(5)相連，所述可逆S0FC(8)的電輸出端(6)與所述電解裝置(3)相連，所述可逆S0FC(8)還設置有CO2進口和燃料進口； 控制單元(9)，用于根據所述發電單元的發電量、所述制氫單元電解所需的用電量和所述可逆SOFC(S)電解所需的用電量控制所述發電單元的電能輸出、控制所述制氫單元的電能輸入、以及控制所述可逆S0FC( 8)的電能輸出或輸入。2.根據權利要求1所述的耦合CO2資源化利用的制氫儲能裝置，其特征在于，所述控制單元(9)用于當Q1>Q2+Q3時控制所述發電單元分別向所述電解裝置(3)和所述可逆SOFC(S)供電，使得所述電解裝置(3)電解水制得氫氣，同時所述可逆SOFC(S)進入SOEC工作模式共電解水和CO2制得含有H2、C0、CH4和C2H4的混合氣體;和/或 所述控制單元(9)用于當Q2+Q3>Q1>Q2時控制所述發電單元僅向所述電解裝置(3)供電；和/或 所述控制單元(9)用于當Q2>Q1時控制所述可逆S0FC(8)進入SOFC工作模式發電，產生的電能為所述電解裝置(3)供電； 其中，Ql為所述發電單元的發電量，Q2為所述電解裝置(3)電解水所需的用電量，Q3為所述可逆S0FC( 8)共電解水和CO2所需的用電量。3.根據權利要求1或2所述的耦合CO2資源化利用的制氫儲能裝置，其特征在于，所述控制單元(9)包括順次連接的A/D轉換器、變壓器和控制器； 所述控制器用于將所述發電單元產生的電能傳輸給所述電解裝置(3)、所述可逆SOFC(8)和/或電網、以及將所述可逆SOFC(S)產生的電能傳輸給所述電解裝置(3)和/或電網。4.根據權利要求1-3任一項所述的耦合CO2資源化利用的制氫儲能裝置，其特征在于，所述燃料進口與所述儲氫罐(4)相連通； 所述可逆SOFC(S)還設置有陰極尾氣出口，所述陰極尾氣出口與陰極水回收裝置(10)相連。5.根據權利要求1-4任一項所述的耦合CO2資源化利用的制氫儲能裝置，其特征在于，還包括: CO2氣罐(11)，與所述可逆SOFC (8)的CO2進口相連接； 蓄水罐(13)，分別與所述可逆SOFC(S)的進水口和所述電解裝置(3)的進水口相連接； 混合氣罐(I2)，與所述可逆SOFC(8)的出氣口相連接，所述混合氣罐(I2)用于容納含有H2、CO、CH4和C2H4的混合氣體ο6.根據權利要求5所述的耦合CO2資源化利用的制氫儲能裝置，其特征在于，還包括: 換熱水箱，所述換熱水箱包括水箱本體(14)和沿所述水箱本體(14)的外壁螺旋設置的第一換熱管道(15)和第二換熱管道(16); 所述水箱本體(14)設置有入水口和出水口，所述入水口與所述蓄水罐(13)相連通，所述出水口分別與所述可逆SOFC (8)的進水口和所述電解裝置(3)的進水口相連接； 所述第一換熱管道(15)的兩端分別與所述可逆SOFC(S)的出氣口和所述混合氣罐(12)相連通； 所述第二換熱管道(16)的兩端分別與所述陰極尾氣出口與陰極水回收裝置(10)相連通。7.根據權利要求6所述的耦合CO2資源化利用的制氫儲能裝置，其特征在于，還包括冷凝回收裝置(17)，其設置于所述水箱本體(14)與所述混合氣罐(12)之間的第一換熱管道(15)上，并與所述可逆S0FC( 8)的出氣口和所述混合氣罐(12)相連通。8.根據權利要求7所述的耦合CO2資源化利用的制氫儲能裝置，其特征在于，所述冷凝回收裝置(17)通過第一電磁閥(18)與所述水箱本體(14)相連； 所述陰極水回收裝置(10)通過第二電磁閥(19)與所述水箱本體(14)相連。9.根據權利要求4-8任一項所述的耦合CO2資源化利用的制氫儲能裝置，其特征在于，所述控制單元還包括: 第三電磁閥(20)，設置在所述CO2氣罐(11)與所述可逆S0FC(8)的CO2進口之間的連接線路上; 第四電磁閥(21)，設置在所述蓄水罐(13)與所述可逆SOFC(S)的進水口之間的連接線路上; 第五電磁閥(22)，設置在所述可逆SOFC(S)的進氫口與所述儲氫罐(4)之間的連接線路上； 第六電磁閥(23)，設置在所述蓄水罐(13)與所述水箱本體(14)之間的連接線路上。10.根據權利要求1-9任一項所述的耦合CO2資源化利用的制氫儲能裝置，其特征在于，所述控制器用于控制所述第一電磁閥(18)、第二電磁閥(19)、第三電磁閥(20)、第四電磁閥(21)、第五電磁閥(22)及第六電磁閥(23)的開/斷。
【文檔編號】C25B11/04GK106086923SQ201610587001
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月22日 公開號201610587001.X, CN 106086923 A, CN 106086923A, CN 201610587001, CN-A-106086923, CN106086923 A, CN106086923A, CN201610587001, CN201610587001.X
【發明人】牛萌, 肖宇, 趙鵬程, 劉鋒, 杜兆龍, 蘇鎮西, 劉偉, 霍現旭, 趙洪磊, 蔣菱, 趙鵬翔, 趙錦, 趙正凱, 王誠
【申請人】全球能源互聯網研究院, 國家電網公司, 國網安徽省電力公司電力科學研究院, 國網天津市電力公司, 國網節能服務有限公司