太陽能光伏發(fā)電制氫

太陽能光伏發(fā)電制氫、光伏發(fā)電圖1太陽能光伏制氫儲能-燃料電池發(fā)電系統(tǒng)太陽能光伏發(fā)電是通過太陽能電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能。光伏發(fā)電分為獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)發(fā)電光伏系統(tǒng)。光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽電池板（組件）、控制器和逆變器三大部分組成，它們主要由電子元器件構(gòu)成，不涉及機(jī)械部件。系統(tǒng)工作原理：光照充足時(shí)，光伏發(fā)電系統(tǒng)獨(dú)立為負(fù)載供電，同時(shí)產(chǎn)生的多余電能供給電解槽電解水制氫，并通過壓縮機(jī)將氫氣儲存到儲氫裝置中；當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)供電不足時(shí)，燃料電池利用儲存的氫能補(bǔ)充發(fā)電。二、電解水制氫的原理電解水制氫技術(shù)有堿性電解水電解制氫、固體聚合物電解水制氫（又稱離子交換膜技術(shù)）、高溫固體氧化物電解水制氫?？捎糜诠夥l(fā)電系統(tǒng)的電解水制氫技術(shù)主要有:堿性電解水制氫技術(shù)和固體聚合物電解水制氫技術(shù)。由于光伏發(fā)電的裝機(jī)規(guī)模遠(yuǎn)小于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其制氫規(guī)模相對較小，而且光伏發(fā)電的電源也存在一定的波動性，而且每天夜間需要停機(jī)，要求與其相匹配的電解制氫裝置具有良好的變工況運(yùn)行及頻繁起停運(yùn)行特性。因此，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的電解水制氫技術(shù)宜采用固體聚合物電解水制氫技術(shù)（離子交換膜技術(shù)）。水電解制氫裝置的基本工作原理是利用電能使電解質(zhì)溶液中的水分解，從而得到所需的氫氣，其反應(yīng)式如下：陰極：2H2O+2e-—H2+2OH-

陽極：2OH-—1/2O2+H2O+2e-總反應(yīng):2H2O—2H2f+O2to水電解制氫裝置所采用的電解液為KOH溶液。電解槽是電解制氫的核心裝置，它由若干電解小室組成。由電解槽所產(chǎn)生的氫氣還含有少量的水分等雜質(zhì)，必須將氫氣進(jìn)行干燥、過濾等處理才能得到滿足用戶要求的氫氣。制氫裝置由框架一（電解槽、氫分離器、氧分離器、氫洗滌器、循環(huán)泵、干燥器、冷卻器、汽水分離器、氫過濾器等）、整流柜、控制柜、配電裝置、計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)、框架二（氫氣分配裝置、儲氫罐及供氫管）、框架三（純水箱、堿液箱）組成。制氫系統(tǒng)流程如圖2所示。電解制出的氫氣經(jīng)由電解槽一氫分離器一氫洗滌器一氣水分離器一氫氣干燥器A一氫冷卻器一氫氣干燥器B一氫過濾器一匯流排一儲氫罐一匯流排一發(fā)電機(jī)，或不經(jīng)過儲氫罐直接由匯流排補(bǔ)充入發(fā)電機(jī)內(nèi)，電解所得氧氣經(jīng)由電解槽一氧分離器一大氣排空。圖2制氫系統(tǒng)流程過沌圖2制氫系統(tǒng)流程過沌乜三通閥2

三通閥3去匯流排干燥塔B底部排水圖3氫氣干燥裝置三、儲氫技術(shù)乜三通閥2

三通閥3去匯流排干燥塔B底部排水圖3氫氣干燥裝置目前常用的氫氣存儲方式有高壓氣態(tài)、低溫液態(tài)和固態(tài)儲氫3種。雖然3種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，但利用儲氫材料與氫氣發(fā)生物理或化學(xué)作用將氫氣存儲于固體材料中的固態(tài)儲氫方式比較好，不僅能有效克服氣、液兩種存儲方式的不足，而且儲氫體積密度大、安全度高、運(yùn)輸方便、操作容易。因此，高效的固體儲氫材料的制備及吸放氫性能，就成為儲氫技術(shù)未來的主要發(fā)展方向。計(jì)算機(jī)控制太陽能光伏水制氫及儲能發(fā)電系統(tǒng)