本發(fā)明涉及設(shè)備控制，更具體地說，涉及一種aem電解水制氫系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

1、為實現(xiàn)碳減排目標(biāo)，大力發(fā)展氫能已成為全球共識，氫能在儲能、發(fā)電、交通、冶金和化工等領(lǐng)域的應(yīng)用正在逐步擴(kuò)大，而想要實現(xiàn)氫能源大規(guī)模應(yīng)用，電解水制氫系統(tǒng)和設(shè)備的發(fā)展則是至關(guān)重要的一環(huán)；

2、當(dāng)前主流電解水制氫主要有4種方式，包括堿性電解水制氫(awe)、質(zhì)子交換膜電解水制氫(pem)、高溫固體氧化物電解水制氫(soe)和固體聚合物陰離子交換膜電解水制氫(aem)；其中，aem電解水制氫具有造價低、高效、可控性強(qiáng)等特點；

3、然而aem電解水制氫的過程中存在一定的危險性，設(shè)備還需適應(yīng)不同的運行環(huán)境，現(xiàn)有的aem電解水制氫系統(tǒng)和控制方法存在可靠性差、效率低、控制復(fù)雜等問題，故設(shè)計一套安全可靠、效率高和控制簡單精準(zhǔn)的aem電解水制氫系統(tǒng)及控制方法至關(guān)重要。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于現(xiàn)有的aem電解水制氫系統(tǒng)和控制方法可靠性差、效率低、控制復(fù)雜，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種安全可靠、效率高和控制簡單精準(zhǔn)的aem電解水制氫系統(tǒng)及控制方法。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

3、構(gòu)造一種aem電解水制氫系統(tǒng)，其中，包括：

4、電解槽模塊，所述電解槽模塊包括電解槽，所述電解槽設(shè)有電堆和第一電壓傳感器，所述電堆由多個單模電池組成，所述第一電壓傳感器用于檢測每一單模電池電壓；

5、電源模塊，所述電源模塊包括反應(yīng)電源、電流傳感器和第二電壓傳感器，所述反應(yīng)電源用于給所述電解槽供電，所述電流傳感器用于檢測所述反應(yīng)電源的輸出電流，所述第二電壓傳感器用于檢測所述反應(yīng)電源的輸出電壓；

6、水箱模塊，所述水箱模塊包括水箱、進(jìn)水管、液位傳感器和補水電磁閥；所述液位傳感器設(shè)于所述水箱內(nèi)，所述液位傳感器用于檢測所述水箱液位，所述進(jìn)水管道與所述水箱導(dǎo)通，所述補水電磁閥設(shè)于所述進(jìn)水管道內(nèi)；

7、電解液循環(huán)模塊，所述電解液循環(huán)模塊包括電解液輸入管道、水泵和流量傳感器，所述水泵和流量傳感器設(shè)于電解液輸入管道內(nèi)；

8、電解液熱平衡模塊，所述電解液熱平衡模塊包括電解液回流管道、溫度傳感器、換熱器和散熱風(fēng)扇，所述溫度傳感器、換熱器和散熱風(fēng)扇均設(shè)于所述電解液回流管道內(nèi)；

9、吹掃模塊，所述吹掃模塊包括輸氣管道、吹掃管道、壓強(qiáng)傳感器、輸氣閥、吹掃電磁閥；所述輸氣管道與電解槽導(dǎo)通，所述吹掃管道與輸氫管道導(dǎo)通，所述輸氣閥設(shè)于所述輸氣管道內(nèi)，所述壓強(qiáng)傳感器設(shè)于所述電解槽陰極側(cè)，所述吹掃電磁閥設(shè)于所述吹掃管道內(nèi)；

10、控制模塊，所述控制模塊用于控制所述電解槽模塊、所述水箱模塊、所述電源模塊、所述電解液循環(huán)模塊、所述電解液熱平衡模塊和所述吹掃模塊；

11、顯示模塊，所述顯示模塊用于實現(xiàn)人機(jī)交互；

12、通訊模塊，所述通訊模塊用于不同模塊間數(shù)據(jù)傳輸；

13、所述電解液循環(huán)模塊和所述電解液熱平衡模塊均位于所述水箱模塊和所述電解槽模塊之間，且均與所述電解槽模塊的第一端以及所述水箱模塊連接；所述電解槽模塊的第二端與所述吹掃模塊導(dǎo)通，所述電解槽模塊的第三端與所述電源模塊固定連接；所述水箱模塊、所述電解液循環(huán)模塊、所述電解液熱平衡模塊、所述電解槽模塊、所述電源模塊和所述顯示模塊均與所述控制模塊電連接；所述控制模塊與所述通訊模塊進(jìn)行電連接。

14、一種aem電解水制氫系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟：

15、通過預(yù)設(shè)的水箱模塊補水；

16、通過預(yù)設(shè)的電解液循環(huán)模塊進(jìn)行電解液循環(huán)；

17、通過預(yù)設(shè)的電源模塊對所述電解槽的電壓和電流進(jìn)行設(shè)定；

18、通過預(yù)設(shè)的電解液熱平衡模塊平衡電解液的溫度；

19、通過預(yù)設(shè)的吹掃模塊吹掃混合氣體以及進(jìn)行殘留氫氣吹掃。

20、進(jìn)一步的，所述通過預(yù)設(shè)的水箱模塊補水的步驟中，還包括：

21、通過預(yù)設(shè)的總電源進(jìn)行供電；

22、通過預(yù)設(shè)的液位傳感器檢測所述水箱模塊的液位，并進(jìn)行獲取；

23、判斷所述液位是否達(dá)到中位或以下；

24、若是，則打開補水電磁閥，以對所述水箱進(jìn)行補水；

25、若否，則保持關(guān)閉所述補水電磁閥。

26、進(jìn)一步的，所述通過預(yù)設(shè)的電解液循環(huán)模塊進(jìn)行電解液循環(huán)的步驟中，還包括：

27、打開預(yù)設(shè)的水泵，并設(shè)定所述水泵的轉(zhuǎn)速；

28、通過所述水泵將所述水箱中的電解液輸送至預(yù)設(shè)的電解槽；

29、通過預(yù)設(shè)的流量傳感器檢測電解液流量，并進(jìn)行獲取。

30、進(jìn)一步的，所述通過預(yù)設(shè)的電源模塊對所述電解槽的電壓和電流進(jìn)行設(shè)定的步驟中，還包括：

31、判斷所述電解液流量是否達(dá)到設(shè)定值；

32、若是，則輸出設(shè)定的第一控制電壓至反應(yīng)電源；

33、通過所述反應(yīng)電源輸出相應(yīng)的輸出電壓，并給預(yù)設(shè)的電堆供電；

34、通過預(yù)設(shè)的第一電壓傳感器檢測每一預(yù)設(shè)的單模電池的單模電壓值，同時，通過預(yù)設(shè)的第二電壓傳感器檢測所述輸出電壓的閾值；

35、判斷每一所述單模電壓值是否超過設(shè)定的第一電壓值；

36、若是，則通過所述第一控制電壓按預(yù)設(shè)的頻率和幅度降低所述單模電壓值，直至任意所述單模電壓值均低于所述第一電壓值；

37、若否，則將所述設(shè)定的第一控制電壓按所述頻率和所述幅度提高，直至所述輸出電壓達(dá)到設(shè)定電壓。

38、進(jìn)一步的，若否，則將所述設(shè)定的第一控制電壓按所述頻率和所述幅度提高，直至所述輸出電壓達(dá)到設(shè)定電壓的步驟之后，還包括：

39、通過預(yù)設(shè)的電流傳感器檢測所述反應(yīng)電源的輸出電流值，并進(jìn)行獲??；

40、調(diào)節(jié)所述輸出電壓，直至所述輸出電流值位于設(shè)定的恒流值區(qū)間；

41、判斷所述輸出電流值是否達(dá)到設(shè)定的恒流值；

42、若低于所述恒流值的95％，則通過預(yù)設(shè)的顯示模塊發(fā)出警告；

43、若低于所述恒流值的80％，則報警停機(jī)。

44、進(jìn)一步的，所述通過預(yù)設(shè)的電解液熱平衡模塊平衡電解液的溫度的步驟中，還包括：

45、通過預(yù)設(shè)的溫度傳感器檢測電解液溫度，并進(jìn)行獲?。?/p>

46、判斷所述電解液溫度是否高于設(shè)定的溫度值；

47、若是，則打開預(yù)設(shè)的換熱器和預(yù)設(shè)的散熱風(fēng)扇，其中，所述換熱器對電解液進(jìn)行降溫直至達(dá)到所述溫度值，所述散熱風(fēng)扇將熱量排出。

48、進(jìn)一步的，所述通過預(yù)設(shè)的吹掃模塊吹掃混合氣體以及進(jìn)行殘留氫氣吹掃的步驟中，還包括：

49、混合氣體檢測：通過預(yù)設(shè)的壓強(qiáng)傳感器檢測混合氣體壓強(qiáng)值，并進(jìn)行獲取；

50、混合氣體壓強(qiáng)判斷：判斷所述混合氣體壓強(qiáng)值是否大于設(shè)定的第一壓強(qiáng)值；

51、混合氣體吹掃：若是，則打開預(yù)設(shè)的吹掃電磁閥，所述吹掃電磁閥在設(shè)定的第一時間內(nèi)將所述混合氣體從預(yù)設(shè)的吹掃管道排出；

52、若否，則重復(fù)執(zhí)行所述混合氣體檢測和所述混合氣體壓強(qiáng)判斷的步驟，直至所述混合氣體壓強(qiáng)值大于所述第一壓強(qiáng)值；其中，當(dāng)超過設(shè)定的第二時間，所述混合氣體壓強(qiáng)仍小于所述設(shè)定的第一壓強(qiáng)值時，則通過預(yù)設(shè)的顯示模塊發(fā)出錯誤報警。

53、進(jìn)一步的，所述混合氣體吹掃：若是，則打開預(yù)設(shè)的吹掃電磁閥，所述吹掃電磁閥在設(shè)定的第一時間內(nèi)將所述混合氣體從預(yù)設(shè)的吹掃管道排出的步驟之后，包括：

54、判斷所述混合氣體吹掃的次數(shù)是否小于設(shè)定的第一次數(shù)；

55、若是，則重復(fù)執(zhí)行所述混合氣體檢測、所述混合氣體壓強(qiáng)判斷和所述混合氣體吹掃的步驟，直至達(dá)到所述第一次數(shù)；

56、若否，則關(guān)閉所述吹掃電磁閥，并通過預(yù)設(shè)的輸氣閥輸送所述電解槽產(chǎn)生的氫氣。

57、進(jìn)一步的，所述若否，則關(guān)閉所述吹掃電磁閥，并通過預(yù)設(shè)的輸氣閥輸送所述電解槽產(chǎn)生的的氫氣的步驟之后，包括：

58、接收預(yù)設(shè)的停機(jī)命令；

59、氫氣檢測：通過所述壓強(qiáng)傳感器檢測所述氫氣壓強(qiáng)值，并進(jìn)行獲??；

60、氫氣壓強(qiáng)判斷：判斷所述氫氣壓強(qiáng)值是否大于設(shè)定的第二壓強(qiáng)值；

61、若否，則停機(jī)；

62、氫氣吹掃：若是，則打開所述吹掃電磁閥，其中，所述吹掃電磁閥在設(shè)定的第三時間內(nèi)將殘余氫氣從所述吹掃管道排出；

63、重復(fù)執(zhí)行所述氫氣檢測、所述氫氣壓強(qiáng)判斷和所述氫氣吹掃的步驟，直至所述氫氣壓強(qiáng)值小于所述第二壓強(qiáng)值；其中，當(dāng)重復(fù)執(zhí)行超過設(shè)定的第二次數(shù)后，所述氫氣壓強(qiáng)值仍大于所述第二壓強(qiáng)值，則通過所述顯示模塊發(fā)出錯誤報警。

64、本發(fā)明還提供一種計算機(jī)設(shè)備，包括存儲器和處理器，存儲器中儲存有計算機(jī)程序，處理器執(zhí)行計算機(jī)程序，以實現(xiàn)上述任意一項方法中的步驟。

65、本發(fā)明還提供一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機(jī)程序，計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述任一項方法的步驟。

66、本發(fā)明提供了一種aem電解水制氫系統(tǒng)和控制方法，具有以下有益效果：

67、本發(fā)明涉及一種aem電解水制氫系統(tǒng)及控制方法，系統(tǒng)包括電解槽模塊、水箱模塊、電源模塊、循環(huán)模塊、熱平衡模塊、吹掃模塊、控制模塊、通訊模塊和顯示模塊，實現(xiàn)了水箱補水、電解槽直流電流給定、電解液循環(huán)、電解液熱平衡、開機(jī)吹掃和停機(jī)吹掃等功能；本發(fā)明通過控制工藝流程減少冷啟動時間有效提高制氫效率；通過對反應(yīng)電源的恒流輸出控制有效保障電解槽使用壽命；通過觸發(fā)系統(tǒng)自動吹掃等安全措施有效保障安全生產(chǎn)；通過實時監(jiān)控設(shè)備運行狀態(tài)和報警提示有效提高抗風(fēng)險能力。