Производство водорода из зеленого электроэнергии для синтеза аммиака является эффективным решением для масштабного использования возобновляемой ветровой и солнечной энергии и решения проблемы нехватки зеленых топлива и химикатов. Предложена интегрированная система двойного режима работы электролизера с протонно-обменной мембраной, приводимого ветровой и солнечной энергией, для производства водорода и теплрезервного режима с использованием тепла синтеза аммиака, что предотвращает частые пуски и остановы электролизера и рационально решает проблему потерь тепла процесса синтеза аммиака. Результаты показывают: система двойного режима значительно сокращает время запуска электролизера, холодный старт 951 кВт электролизера при 25°С занимает 512 с, а горячий старт из теплрезервного режима при 47,5°С – всего 274 с; в теплрезервном режиме система потребляет электроэнергию только на насос подачи воды, удельная мощность потребления электроэнергии на единицу производства водорода составляет 0,49 кВт; подсистема теплового накопления с двумя баками и 10,8 т теплоносителя Dowtherm-G в состоянии накопления тепла принимает тепло отходящих газов синтеза аммиака с расходом 3 кг/с, что позволяет заполнить тепловой бак за 1,00 ч, а в режиме отдачи тепла с расходом 0,64 кг/с подогревает подачу воды в электролизер, обеспечивая теплрезервную работу в течение 4,68 ч. Кроме того, доходы от работы системы в двух режимах (производство водорода/теплорезерв) превышают инвестиции в подсистему теплового накопления, что свидетельствует о хорошей экономической эффективности.

синтез аммиака; зеленый аммиак; электролизер с протонно-обменной мембраной; тепловой резерв; использование тепла; динамические характеристики; экономическая эффективность