1.本发明涉及电解水制氢设备技术领域，尤其涉及一种电解水制氢系统氢氧自平衡装置及方法。

  2.水电解制氢系统的氢、氧分离器的液位差只允许在较小的幅度内才能满足安全需求。目前多采用分别采集氢氧两侧的压力，经过计算比较，控制两侧的调节阀开度达到平衡得目的，如此操作，很复杂，导致不能快速响应电解槽负荷变化，会引起氢、氧分离器的液位差不能控制在设置范围内，严重时会引起氢氧气体的互窜而发生危险。

  4.为达到上述目的，本发明提出了一种电解水制氢系统氢氧自平衡装置，包括：氢分离器和氧分离器，所述氢分离器和所述氧分离器之间连通设置有用以平衡压力的缓冲管，所述缓冲管内靠近所述氢分离器一端设置有氢侧活塞，所述缓冲管内靠近所述氧分离器一侧设置有氧侧活塞。

  5.本发明的通过在氢分离器和氧分离器之间连通缓冲管，并在缓冲管中设置氢侧活塞和氧侧活塞，当氢分离器或氧分离器中的压力出现变化时，缓冲管中的氢侧活塞以及氧侧活塞会在缓冲管中进行移动用以平衡氢分离器与氧分离器两侧的压力，由此减少氢分离器和氧分离器中的液位差因气压影响产生的变化，使得氢分离器和氧分离器中的液位差始终处于允许范围内，保证了电解水制氢作业的安全需求，同时节省了大量人力投入。

  6.可选地，所述氢分离器与所述缓冲管连通位置处以及所述氧分离器与所述缓冲管连通位置处均设置有多孔支撑部件。

  9.进一步地，所述缓冲管内缓压平衡介质的压力为该自平衡装置所在电解槽额定工作所承受的压力的50％。

  11.进一步地，所述缓冲管内容积为所述氢分离器容积和所述氧分离器容积之和。

  12.本发明还提供一种用于实施上述任意一项所述电解水制氢系统氢氧自平衡装置的电解水制氢系统氢氧自平衡方法，包括如下步骤：

  13.s1、在缓冲管中提前封装入缓压平衡介质，缓压平衡介质的压力为该自平衡装置所在电解槽额定工作所承受的压力的50％，并组装电解水制氢系统氢氧平衡装置；

  14.s2、将组装完成的电解水制氢系统氢氧自平衡装置置于电解槽中，使氢分离器与氧分离器分别置于电解槽中对应氢侧和氧侧，并开启电解槽进行电解水制氢作业；

  15.s3、电解水制氢作业中，缓冲管中的氢侧活塞和氧侧活塞根据氢分离器和氧分离

  器两侧的压力大小，在缓冲管中移动对氢分离器和氧分离器两侧进行压力调整。

  16.进一步地，所述s3中，当电解槽氢、氧两侧的压力达到电解槽额定工作所承受的压力的50％时，氢侧活塞和氧侧活塞位置不变。

  17.进一步地，所述s3中，当电解槽的氢、氧两侧压力达到电解槽额定工作所承受的压力的100％时，氢侧活塞和氧侧活塞均朝向缓冲管中部压缩缓冲管总体积的四分之一达到新的平衡。

  18.进一步地，所述s3中，当氢、氧两侧中任意一侧压力突然升高时，对应该侧的氢侧活塞或氧侧活塞向缓冲管内部移动，另一侧的氧侧活塞或氢侧活塞向缓冲管端部方向挪动，以使电解槽氢、氧两侧重新达到平衡。

  19.本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

  20.本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

  21.图1为根据本发明一种电解水制氢系统氢氧自平衡装置的整体结构示意图；

  22.图2为根据本发明一种电解水制氢系统氢氧自平衡装置中多孔支撑部件的结构示意图；

  23.图3为根据本发明一种电解水制氢系统氢氧自平衡方法的整体方法步骤流程图。

  25.1、氢分离器；2、多孔支撑部件；3、氢侧活塞；4、缓冲管；5、氧侧活塞；6、氧分离器。

  26.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

  27.本发明提供一种电解水制氢系统氢氧自平衡装置，以下参照图1至图2进行详细阐述。

  28.一种电解水制氢系统氢氧自平衡装置，包括：氢分离器1和氧分离器6，氢分离器1和氧分离器6之间连通设置有用以平衡压力的缓冲管4，缓冲管4内靠近氢分离器1一端设置有氢侧活塞3，缓冲管4内靠近氧分离器6一侧设置有氧侧活塞5。

  29.在缓冲管4内对应氢侧活塞3和氧侧活塞5之间管道中充入有缓压平衡介质，且在本实施例中缓压平衡介质为气体介质，具体为氮气，在另一些实施例中，缓压平衡介质也可以为液体介质。且同时，为了能够更好的保证缓压平衡介质可以在不影响氢分离器1、氧分离器6正常工作的前提下，缓冲管4内容积为氢分离器1容积和氧分离器6容积之和，且在缓冲管4内缓压平衡介质的压力为该自平衡装置所在电解槽额定工作所承受的压力的50％。

  30.进一步的，为了尽最大可能避免氢分离器1和氧分离器6在电解槽中产生的压力无法使氢侧活塞3和氧侧活塞5在工作时始终置于缓冲管4中，在氢分离器1与缓冲管4连通位置处以及氧分离器6与缓冲管4连通位置处均设置有多孔支撑部件2。本实施例中，多孔支撑部件2设置

  为圆盘形，且多孔支撑部件2的端面上呈阵列贯穿多孔支撑部件2设置有多个圆形通孔。在一些实施例中，多孔支撑部件2上设置的圆形通孔可以为多边形通孔。氢分离器1中的氢气和氧分离器6中氧气可以通过多孔支撑部件2进入缓冲管4内，从而配合缓压平衡介质、氢侧活塞3以及氧侧活塞5在缓冲管4内完成对氢分离器1和氧分离器6两侧的压力平衡调节。且为了尽最大可能避免电解槽中产生的氢气或氧气在进入缓冲管4中出现泄露，将多孔支撑部件2与缓冲管4密封连接。

  31.本发明还提供一种用于实施上述电解水制氢系统氢氧自平衡装置的电解水制氢系统氢氧自平衡方法，参照图3，包括如下步骤：

  32.s1、在缓冲管4中提前封装入缓压平衡介质，缓压平衡介质的压力为该自平衡装置所在电解槽额定工作所承受的压力的50％，并组装电解水制氢系统氢氧平衡装置；

  33.s2、将组装完成的电解水制氢系统氢氧自平衡装置置于电解槽中，使氢分离器1与氧分离器6分别置于电解槽中对应氢侧和氧侧，并开启电解槽进行电解水制氢作业；

  34.s3、电解水制氢作业中，缓冲管4中的氢侧活塞3和氧侧活塞5根据氢分离器1和氧分离器6两侧的压力大小，在缓冲管4中移动对氢分离器1和氧分离器6两侧进行压力调整。

  35.具体的，针对不同的工作情况，氢侧活塞3和氧侧活塞5会有不同的工作状态，在s3中，当电解槽氢、氧两侧的压力达到电解槽额定工作所承受的压力的50％时，氢侧活塞3和氧侧活塞5位置不变。

  36.在s3中，当电解槽的氢、氧两侧压力达到电解槽额定工作所承受的压力的100％时，氢侧活塞3和氧侧活塞5均朝向缓冲管4中部压缩缓冲管4总体积的四分之一达到新的平衡。

  37.在s3中，当氢、氧两侧中任意一侧压力突然升高时，对应该侧的氢侧活塞3或氧侧活塞5向缓冲管4内部移动，另一侧的氧侧活塞5或氢侧活塞3向缓冲管4端部方向挪动，以使电解槽氢、氧两侧重新达到平衡。本实施例中，以氢侧压力升高20％为例，假设电解槽额定压力为1mpa，电解槽氢侧压力由额定压力1mpa突然升高至1.2mpa，根据气体状态方程计算可知，氢侧活塞3向缓冲管4中部压缩移动缓冲管4总容积的五分之一，氧气侧活塞向缓冲管4端部移动缓冲管4总容积的十分之一，从而重新达到压力平衡。

  38.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书里面，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书里面描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

  39.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

  40.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员能够理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

  技术研发人员：王鹏杰 王韬 巩玉栋 王凡 刘丽萍 郭海礁 吴展 潘龙 王金意 任志博 余智勇 张畅 徐显明 张欢

  技术所有人：四川华能氢能科技有限公司 华能集团技术创新中心有限公司 四川华能太平驿水电有限责任公司 四川华能宝兴河水电有限责任公司 四川华能嘉陵江水电有限责任公司 四川华能东西关水电股份有限公司 四川华能康定水电有限责任公司 四川华能涪江水电有限责任公司 华能明台电力有限责任公司

  设计和制备新能源电极材料研究材料在氢气、氧气、二氧化碳等能源小分子电催化转化中的应用，通过先进表征手段和理论模拟计算理解催化位点和反应机理，力图发展几种具有应用前景的电催化剂材料。

  多酸团簇、金属有机框架材料的合成性能研究与计算模拟，最重要的包含： 1.多酸团簇-无机晶核共组装进行光催化分解水制氢与二氧化碳还原； 2.低维多孔材料的结构与催化性能的研究。

  低维纳米材料（纳米颗粒、纳米线/管/框/片、二维材料）的电子显微分析以及基于电子显微分析结果的先进能源材料设计、制备和器件应用。

  新能源材料设计、合成及应用研究。最重要的包含：1二氧化碳电催化还原、电催化分解水制氢等；2原子界面电极材料的制备及能量转换技术探讨研究。