CN101928953A - 冷却过滤法水电解制氢工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电解水制氢工艺，冷却过滤法水电解制氢工艺。现有制氢工艺的缺点是：H2、O2混合气体在合适条件下易形成逆反应，减少气体产量；气体可调能力差；使用安全性降低。本发明工艺电解槽(2)中被电解的氢气和氧气，经各自的管道，分别进入一级气水分离器(3)和(4)，再进入冷却器(5)、二级气水分离器(6)和(7)再次进行气水分离；氢气进入洗涤器(10)。二级气水分离器下部被分离的电解液进入电解液储槽(1)，补给泵(9)将储槽(1)中的电解液加压补入系统中。本发明的优点是：避免了气体的可逆反应，产气量及产气效率大大提高；气体使用时调节方便；气体使用时不需添加辅料，安全性提高，降低使用成本。

Description

冷却过滤法水电解制氢工艺
技术领域
本发明属于一种电解水制氢工艺，具体地说是一种冷却过滤法水电解制氢工艺。
背景技术
氢气是现代社会的一种高效、无污染的理想洁净能源，在国防工业、交通运输、金属切割、医药卫生、玻璃行业、电子行业、有色金属的切割、碳钢切割、制药厂水针剂拉丝封口、以及其他各种火焰加工技术等领域有着广泛和重要的应用。随着社会的发展和科学技术的进步，氢气将有着更加广泛的应用。
现有氢氧机流程将电解槽电解出的氢、氧混合气体进入相应气水分离器和冷却器。使用时再添加如汽油、煤气等辅料为助燃剂，这种制氢工艺的缺点是：
1.H2、O2混合气体在温度等合适条件下易在电解槽内部形成逆反应，消耗所产生的氢氧气体、减少气体产量。
2.电解槽产出的氢氧气体严格按2∶1比例产出，气体可调能力差。
3.为了调节氢氧火焰，添加如汽油等添加剂，致使安全性降低。
4.电解电能损耗大大增加；运行成本增大。
因此发明一种提高氢、氧气质量；降低电解能耗的冷却过滤法水电解制氢工艺是制氢工业的一个十分重要的任务。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高氢、氧气质量；降低电解能耗的冷却过滤法水电解制氢工艺。
本发明的目的是这样实现的：
一种冷却过滤法水电解制氢工艺，步骤如下：
(1)水在电解槽中被电解成氢气和氧气，分别进入一级氢气气水分离器和一级氧气气水分离器，分离部分电解液后，从一级氢气气水分离器和一级氧气气水分离器顶部逸出，进入冷却器；
(2)经过冷却的氢气和氧气分别进入二级氢气气水分离器和二级氧气气水分离器再次进行气水分离；氢气从二级氢气气水分离器顶部流出进入洗涤罐，由洗涤罐顶部流出；氧气从二级氧气气水分离器顶部流出，分别进入储存或使用设备；
(3)二级氧气气水分离器的下部设有液位控制开关，二级氢气气水分离器的下部设有液位控制开关，二级气水分离器内被分离的电解液由液位控制开关控制，经电磁阀进入电解液储槽；
(4)电解液补给泵，将储槽中的电解液加压补入一级氢气气水分离器和一级氧气气水分离器中。
冷却器内设有冷却液和冷却盘管。
洗涤罐内装有洗涤液。
电解液补给泵为不锈钢泵。
本发明的要点是：水电解产生的氢气、氧气分别经各自的管道进入各自的气水分离器；经气水分离器分离电解液后，氢气、氧气进入冷却器冷却；冷却后的氢气、氧气进入二级气水分离器再次将氢气、氧气和电解液分离；经过二级气水分离的氢气进入洗涤罐，洗去残存的电解液，制备出纯洁氢气。
二级气水分离器内被分离的电解液在二级气水分离器的底部，由液位控制开关控制，当液位达到一定高度时，电磁阀打开电解液经电磁阀进入电解液储槽；电解液储槽中的电解液通过补给泵加压补入到系统中。
为了保证本发明目的实现，在冷却器内设有两根冷却盘管，氢气、氧气分别在不同的冷却盘管流动。冷却器内充满冷却液，冷却液为现有技术通用的冷却液。冷却液的作用是保证气体冷却，便于进一步气水分离。
为了防止碱性电解液对补给泵的腐蚀，保证补给泵正常工作，本发明中补给泵为不锈钢材料制成。
本发明将所有部件，包括电解槽、一级氢气气水分离器、一级氧气气水分离器、冷却器、二级氢气气水分离器、二级氧气气水分离器、液位控制开关、电磁阀、洗涤罐、电解液储槽、电解液补给泵组合成一个与现有技术不同结构、不同功能的水电解制氢设备。
本发明的技术本质是将一次气水分离器分离的氢气、氧气进入冷却器冷却，便于电解液从氢气、氧气中分离完全；经二次气水分离器分离的氢气进入洗涤罐，洗去残存的电解液，制备出纯洁氢气。
本发明与现有制氢工艺相比，增加了冷却器和洗涤罐，通过一次气水分离、冷却、二次气水分离和洗涤等多个工艺过程，保证了纯洁氢气的制备。本发明与现有制氢工艺的单纯气水分离相比较，具有实质性的技术特点，具有新颖性和创造性，随着社会的发展和科学技术的进步，氢气做为高效、无污染的理想洁净能源必将被更加广泛的应用，因此本发明具有广泛的实用性。
本发明制备的纯洁氢气，对国防工业、交通运输、金属切割、医药卫生、玻璃行业、电子行业、有色金属的切割、碳钢切割、制药厂水针剂拉丝封口、以及其他各种火焰加工技术等领域的技术进步，提供了保证和促进作用。
同时本发明由于实现了电解液封闭循环，带来了水电解过程的一系列变化：电解液无损耗、保证了电解液的浓度、水电解效率高、氢气和氧气产量高、无电解液向环境排放、对环境无污染、降低氢氧机电耗。本发明是一个产生出人意料效果的发明。
提高氢气质量、降低水电解电耗、减轻电解水制氢的环境污染，是一个制氢工艺中长期难以解决的技术难题，本发明有效的解决了上述难题，因此本发明是一个解决人们长期渴望解决的技术难题的发明。本发明也对解决人类迫切需要解决的清洁能源，保护环境具有积极的促进作用。
本发明的优点是：
1、电解槽产生的H2、O2气体为分离式，避免了气体的可逆反应，产气量及产气效率大大提高。
2、气体使用时调节方便。
3、气体使用时不需添加辅料，安全性提高，降低使用成本。
附图说明
图1是本发明冷却过滤法水电解制氢工艺图。
图中：1为电解液储槽；2为电解槽；3为一级氢气气水分离器；4为一级氧气气水分离器；5为冷却器；6为二级氧气气水分离器；7为二级氢气气水分离器；8为二级氧气气水分离器液外位控制开关；9为二级氢气气水分离器液外位控制开关；10为洗涤罐；11为电磁阀；12为电磁阀；13为电解液补给泵；14为冷却液。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明做进一步说明。
实施例一：
冷却过滤法水电解制氢工艺，步骤如下：
(1)向电解槽(2)中加入纯净水，水在电解槽(2)中被电解成氢气和氧气。氢气进入一级氢气气水分离器(3)，氧气进入一级氧气气水分离器(4)，分离电解液后，氢气和氧气从一级氢气气水分离器(3)和一级氧气气水分离器(4)顶部逸出，进入冷却器(5)；冷却器(5)内设有两根铝合金蛇形冷却盘管(15)，氢气和氧气分别从不同的蛇形冷却盘管(15)通过。冷却器(5)内装满冷却液(14)。
(2)经过冷却的氢气和氧气分别进入二级氢气气水分离器(7)和二级氧气气水分离器(6)再次进行气水分离；氢气从二级氢气气水分离器(7)顶部流出进入洗涤罐(10)，洗涤罐(10)内装有洗涤液，洗涤液为水。经过洗涤罐(10)洗去残存的电解液后，纯净氢气由洗涤罐(10)顶部流出，进入氢气储存罐储存备用。氧气从二级氧气气水分离器(6)顶部流出，进入氧气储存罐储存备用。
(3)二级氧气气水分离器(6)的下部设有液位控制开关(8)，二级氢气气水分离器(7)的下部设有液位控制开关(9)，液位控制开关从市场上的现有商品购得。二级气水分离器(6)和(7)内被分离的电解液由液位控制开关(8)和(9)控制，达到设定液位后，电磁阀打开，电解液分别经电磁阀(11)和(12)进入电解液储槽(1)。
(4)电解液补给泵(13)，将储槽(1)中的电解液加压补入一级氢气气水分离器(3)和一级氧气气水分离器(4)中。电解液补给泵(13)为不锈钢泵。
本发明实施时，将本发明工艺需要的所有部件，包括电解槽、一级氢气气水分离器、一级氧气气水分离器、冷却器、二级氢气气水分离器、二级氧气气水分离器、液位控制开关、电磁阀、洗涤罐、电解液储槽、电解液补给泵根据流程组合在一起，保证了本发明方法的实施。
实施例二：
冷却过滤法水电解制氢工艺，步骤如下：
(1)向电解槽(2)中加入蒸馏水，水在电解槽(2)中被电解成氢气和氧气。氢气进入一级氢气气水分离器(3)，氧气进入一级氧气气水分离器(4)，分离电解液后，氢气和氧气从一级氢气气水分离器(3)和一级氧气气水分离器(4)顶部逸出，进入冷却器(5)；冷却器(5)内设有两根不锈钢蛇形冷却盘管(15)，氢气和氧气分别从不同的蛇形冷却盘管(15)通过。冷却器(5)内装满冷却液(14)。
(2)经过冷却的氢气和氧气分别进入二级氢气气水分离器(7)和二级氧气气水分离器(6)再次进行气水分离；氢气从二级氢气气水分离器(7)顶部流出进入洗涤罐(10)，洗涤罐(10)内装有洗涤液，洗涤液为水。经过洗涤罐(10)洗去残存的电解液后，纯净氢气由洗涤罐(10)顶部流出，进入压力为150公斤/平方厘米氢气储存罐储存备用。氧气从二级氧气气水分离器(6)顶部流出，进入压力为150公斤/平方厘米氧气储存罐储存备用。
(3)二级氧气气水分离器(6)的下部设有液位控制开关(8)，二级氢气气水分离器(7)的下部设有液位控制开关(9)，液位控制开关从市场上的现有商品购得。二级气水分离器(6)和(7)内被分离的电解液由液位控制开关(8)和(9)控制，达到设定液位后，电磁阀打开，电解液分别经电磁阀(11)和(12)进入电解液储槽(1)。
(4)电解液补给泵(13)，将储槽(1)中的电解液加压补入一级氢气气水分离器(3)和一级氧气气水分离器(4)中。电解液补给泵(13)为不锈钢泵。
本发明实施时，将本发明工艺需要的所有部件，包括电解槽、一级氢气气水分离器、一级氧气气水分离器、冷却器、二级氢气气水分离器、二级氧气气水分离器、液位控制开关、电磁阀、洗涤罐、电解液储槽、电解液补给泵根据流程组合在一起，保证了本发明方法的实施。
上述实施例仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，凡在本发明的原则之内，所做的任何修改和变化，均在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种冷却过滤法水电解制氢工艺，步骤如下：
(1)水在电解槽(2)中被电解成氢气和氧气，分别进入一级氢气气水分离器(3)和一级氧气气水分离器(4)，分离部分电解液后，从一级氢气气水分离器(3)和一级氧气气水分离器(4)顶部逸出，进入冷却器(5)；
(2)经过冷却的氢气和氧气分别进入二级氢气气水分离器(7)和二级氧气气水分离器(6)再次进行气水分离；氢气从二级氢气气水分离器(7)顶部流出进入洗涤罐(10)，由洗涤罐(10)顶部流出；氧气从二级氧气气水分离器(6)顶部流出，分别进入储存或使用设备；
(3)二级氧气气水分离器(6)的下部设有液位控制开关(8)，二级氢气气水分离器(7)的下部设有液位控制开关(9)，二级气水分离器(6)和(7)内被分离的电解液由液位控制开关(8)和(9)控制，分别经电磁阀(11)和(12)进入电解液储槽(1)；
(4)电解液补给泵(13)，将储槽(1)中的电解液加压补入一级氢气气水分离器(3)和一级氧气气水分离器(4)中。
2.根据权利要求1所述的冷却过滤法水电解制氢工艺，其特征在于：冷却器(5)内设有冷却液(14)和冷却盘管(15)。
3.根据权利要求1所述的冷却过滤法水电解制氢工艺，其特征在于：洗涤罐(10)内装有洗涤液。
4.根据权利要求1所述的冷却过滤法水电解制氢工艺，其特征在于：电解液补给泵(13)为不锈钢泵。
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