摘要：本文对太阳能高温电解水蒸气制氢系统进行了设计。该系统以太阳能为唯一的一次能源,采用太阳能分频技术,提供高温电解水蒸气制氢所需的电能和热能。此外,利用余热回收器回收电解产物的余热。热力学分析表明:(1)系统制氢效率可达34.8%;(2)太阳能聚光-分频热电联产装置是系统能量和(火用)损失最大的环节。提高电解温度和降低操作电压可减小电解环节的(火用)损失。

摘要：固体氧化物电解制氢时,水以气态进行电解,但仅依靠电解产物冷却所释放的热能不足以将液态给水蒸发气化,电解制氢系统存在供热缺口。为解决该问题,基于高温热泵技术,提出了通过热泵吸收外界低温余热(100℃),以满足给水蒸发气化用热的系统工艺方法,设计了系统流程,研究了热泵系统关键参数对系统性能的影响,并通过建模仿真的手段评估了该系统的制氢性能。研究结果表明:①利用热泵吸收环境中的低温余热,制取较高温热能使电解给水蒸发,具有技术可行性,该方法同样适用于系统内部电解产物所携带余热的回收再利用;②外界余热温度越高,越有利于降低系统的制氢能耗,直流电解功率为1 MW的电解制氢系统,对余热源的热需求约为138 kW;当余热源为水且温降在5℃时,水的需求量约为20 t/h;③假设外界余热不计入制氢能耗,利用热泵集成外界余热时,系统理论单位制氢能耗约3.5 kW·h/m^(3),全部为电能消耗。结论认为,通过热泵吸收低温余热向高温电解制氢系统供热的系统工艺,开辟了一种低品位余热向高品位氢能转化的新思路、新途径和新方法,具有广阔的应用前景。