CN106953110A - 一种制氢储氢加注一体机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制氢储氢加注一体机，其特征在于：包括箱体，所述箱体中部设有一竖向隔板，所述竖向隔板将所述箱体分隔为制氢腔及加注控制腔，所述加注控制腔内设有与横向隔板，所述横板隔板将所述加注控制腔分隔为加注腔及控制腔；所述制氢腔内设有制氢装置，所述控制腔内设有控制装置，所述加注腔内设有加注装置，且所述控制装置与所述加注装置及制氢装置相连，所述控制装置控制所述加注装置及制氢装置工作。本发明实现了制氢与氢气加注的一体化设置，既保证了制氢效率，也保证了制氢的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及一种制氢设备，尤其涉及一种制氢储氢加注一体机。
背景技术
氢燃料电池汽车需要氢气，氢气的来源及加注是否便捷是否安全使我们所需要面对的。
而在现有技术中，制氢与氢液的加注，都是分离的，一般是制氢之后，通过储存设备储存，再将装有氢液的储存设备运输至加气站，加入到加气站的储气设备内，然后利用氢气加注设备进行加注。而在这些机构中，制氢设备都比较大，成本特别高，而且还需要储存、运输，非常的不方便。
发明内容
本发明目的是提供一种制氢储氢加注一体机，通过使用该结构，减小了制氢设备的占地面积，降低了制氢设备的成本，同时实现了制氢及加注的一体化，实用性强。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种制氢储氢加注一体机，包括箱体，所述箱体中部设有一竖向隔板，所述竖向隔板将所述箱体分隔为制氢腔及加注控制腔，所述加注控制腔内设有与横向隔板，所述横板隔板将所述加注控制腔分隔为加注腔及控制腔；所述制氢腔内设有制氢装置，所述控制腔内设有控制装置，所述加注腔内设有加注装置，且所述控制装置与所述加注装置及制氢装置相连，所述控制装置控制所述加注装置及制氢装置工作；
所述制氢装置包括液体电解槽、冷却装置、氢分离器及氧分离器，所述液体电解槽内设有电解机构，所述液体电解槽上设有一进液口，所述进液口经进液管与一进液装置相连，所述冷却装置设置于所述液体电解槽的外壁外部；所述液体电解槽上设有氧气出口及氢气出口，所述氧气出口经管路与所述氧分离器相连，所述氢气出口经管路与所述氢分离器相连；
所述加注装置包括加注机构、加注枪、压缩机及氢气缓冲罐，所述加注枪与所述加注机构的出液口相连，所述氢气缓冲罐的进气口经管路与所述氢分离器的出气口相连，所述氢气缓冲罐的出气口经管路与所述压缩机的进气口相连，所述压缩机的出气口与所述加注机构的进液口相连。
上述技术方案中，所述箱体上还设有一氮气进口，所述氮气进口经一管路与一氮气罐相连，所述氮气罐与所述控制装置相连，所述控制装置控制所述氮气罐的开启与关闭。
上述技术方案中，所述冷却装置包括复数块散热片及一散热风机，所述制氢腔的侧壁上设有一透风口，所述透风口连通所述箱体的外部，所述散热风机的出风口安装于所述透风口内；复数块所述散热片相互平行设置，所述散热片安装于所述液体电解槽的正上方，所述散热片垂直于所述箱体的底部设置，所述散热风机的进风口正对所述散热片设置。
上述技术方案中，所述氢分离器与氢气缓冲罐之间的管路上还设有一阻火器。
上述技术方案中，所述箱体上设有一氧气出口及氧气放空口，所述氧分离器的出气口经管路分别与所述氧气出口及氧气放空口相连。
上述技术方案中，所述氧分离器及氢分离器均包括一罐体，所述罐体中部设有第一进气口，所述第一进气口上设有第一进气管，所述第一进气管的一端设置于所述罐体的外部，另一端插于所述罐体内部；所述罐体顶部设有第一出气口，底部设有第一出液口；所述罐体中部还设有一倒锥形挡板，所述倒锥形挡板的正中心设有一过气孔，所述倒锥形挡板的外缘面与所述罐体的内壁相连，且所述倒锥形挡板设置于所述第一进气管的上方。
上述技术方案中，所述第一进气管为弧形管，所述第一进气管的进气端安装于所述第一进气口内，出气端正对所述第一进气口旁侧的罐体内壁，且所述出气管垂直于所述罐体的内壁设置，所述出气端靠近所述罐体的内壁设置。
上述技术方案中，所述过气孔的直径为所述罐体直径的1/10～1/5。
上述技术方案中，所述罐体顶部还设有一补液口，所述补液口上连接有一补液管，所述补液管的一端与所述补液口相连，另一端穿过所述过气孔，设置于所述第一出液口的正上方；所述罐体侧壁上设有一回流口，所述回流口设置于所述第一进气管的下方，且所述回流口靠近所述罐体底部设置。
上述技术方案中，所述氧分离器的罐体上分别设有两个压差变送器接口，分别为上压差变送器接口及下压差变送器接口，所述上压差变送器接口设置于所述罐体顶部，所述下压差变送器接口设置于所述罐体底部。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1.本发明中通过利用电解机构对液体电解槽内的液体进行电解，将电解所产生的氢气与氧气分别送入氢分离器及氧分离器进行分离，利用氢分离器及氧分离器将含有水分的氢气及氧气进行快速的分离，再将氢气输送于氢气缓冲罐内进行储存，最后通过压缩机增压，增压后的氢气通过加注机构及加注枪将氢气对汽车进行补气，方便快捷，与以往分离的结构相比，能够减小占地面积，提高加气效率，降低加气成本；
2.本发明中通过在氧分离器、氢分离器内设置倒锥形挡板，利用倒锥形挡板的设置，这样含有水份的氢气或氧气进入罐体之后，通过倒锥形挡板的设置，能够阻止液体向上移动，使液体会加速滴落于罐体的底部，而氧气或者氢气则通过倒锥形挡板上过气孔通过倒锥形挡板，再通过第一出气口从氧、氢分离器送出，与以往依靠自身重力自由分离的结构相比，能够提高气液分离效率，同时，也能够减小设备的体积，降低成本，降低空间占用率；
3.本发明中通过在箱体上设置氮气进口，能够冲散掉箱体内部氧气、氢气的浓度，保证使用时的安全性。
附图说明
图1是本发明实施例一中的结构示意图；
图2是本发明实施例一中氢分离器的结构示意图；
图3是本发明实施例一中氧分离器的结构示意图；
图4是本发明实施例一中氢分离器的剖视结构示意图。
其中：1、箱体；2、竖向隔板；3、制氢腔；4、横向隔板；5、加注腔；6、控制腔；7、液体电解槽；8、氢分离器；9、氧分离器；10、加注机构；11、加注枪；12、压缩机；13、氢气缓冲罐；14、散热片；15、散热风机；16、透风口；17、阻火器；18、氧气出口；19、氧气放空口；20、罐体；21、第一进气口；22、第一进气管；23、第一出气口；24、第一出液口；25、倒锥形挡板；26、过气孔；27、补液口；28、补液管；29、回流口；30、吹氮口；31、上压差变送器接口；32、下压差变送器接口。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：参见图1～4所示，一种制氢储氢加注一体机，包括箱体1，所述箱体1中部设有一竖向隔板2，所述竖向隔板2将所述箱体1分隔为制氢腔3及加注控制腔，所述加注控制腔内设有与横向隔板4，所述横板隔板4将所述加注控制腔分隔为加注腔5及控制腔6；所述制氢腔3内设有制氢装置，所述控制腔6内设有控制装置，所述加注腔5内设有加注装置，且所述控制装置与所述加注装置及制氢装置相连，所述控制装置控制所述加注装置及制氢装置工作；
所述制氢装置包括液体电解槽7、冷却装置、氢分离器8及氧分离器9，所述液体电解槽7内设有电解机构，所述液体电解槽7上设有一进液口，所述进液口经进液管与一进液装置相连，所述冷却装置设置于所述液体电解槽7的外壁外部；所述液体电解槽7上设有氧气出口及氢气出口，所述氧气出口经管路与所述氧分离器9相连，所述氢气出口经管路与所述氢分离器8相连；
所述加注装置包括加注机构10、加注枪11、压缩机12及氢气缓冲罐13，所述加注枪11与所述加注机构10的出液口相连，所述氢气缓冲罐13的进气口经管路与所述氢分离器8的出气口相连，所述氢气缓冲罐13的出气口经管路与所述压缩机12的进气口相连，所述压缩机12的出气口与所述加注机构10的进液口相连。
在本实施例中，通过横向隔板及竖向隔板的设置，将箱体分隔成多个腔室，控制腔、加注腔及制氢腔内的机构工作互不干涉，保证各个部件工作的安全性。其中，电解机构采用220V/380V的交流电源作为整个设备的动力，液体电解槽内采用纯净水、二次蒸馏水或碱液。在使用时，通过控制装置将交流电转换成直流电，给电解机构通电之后，就能够将液体电解槽中的水分解出氧气和氢气，其中，电解机构采用PEM电解技术，电解所产生的氧气会通过管道进入到氧分离器内，氢气会通过管道进入到氢分离器内，其中，氧分离器所分离出的氧气，会将其释放于箱体外部的空气中，氢分离器分离出的氢气则通过管道输送于氢气缓冲罐内，再利用压缩机将氢气缓冲罐内的氢气进行加压，使其液化，通过加注机构的加注枪加入到汽车中，完成氢气的加注。在这个过程中，为了保证制氢的安全性，制氢装置的氢气产量为2m3/h。
在电解制氢的过程中，会产生热量，通过冷却装置的设置，能够降低液体电解槽的温度，保证制氢效率，同时保证使用时的安全性。
所述箱体1上还设有一氮气进口(图中未画出)，所述氮气进口经一管路与一氮气罐相连，所述氮气罐与所述控制装置相连，所述控制装置控制所述氮气罐的开启与关闭。在本实施例中，由于电解制氢，所产生的氢气及氧气都极易出现安全隐患，安全无小事，不管密封性如何强，都不可能完全密封住，因此，设置氮气进口及氮气罐，在制氢过程中，可以吹入氮气，能够降低箱体内、外的氧气、氢气浓度，保证使用时的安全性。
参见图1所示，所述冷却装置包括复数块散热片14及一散热风机15，所述制氢腔3的侧壁上设有一透风口16，所述透风口16连通所述箱体1的外部，所述散热风机15的出风口安装于所述透风口16内；复数块所述散热片14相互平行设置，所述散热片安装于所述液体电解槽的正上方，所述散热片垂直于所述箱体的底部设置，所述散热风机的进风口正对所述散热片设置。
通过将散热片安装于液体电解槽的上方，这样液体电解槽所产生的热量，能够通过散热片及时的散发出来，再通过散热风机将热量散发出去，保证电解的效率及安全性。
其中，所述氢分离器8与氢气缓冲罐13之间的管路上还设有一阻火器17，保证氢气输送过程中的安全性，防止火灾出现。
所述箱体1上设有一氧气出口18及氧气放空口19，所述氧分离器9的出气口经管路分别与所述氧气出口及氧气放空口相连。在本实施例中，所电解出来的氧气并不用做收集，因此通过氧气出口及氧气放空口将其释放出去，保证安全性。
而电解制氢过程中，氢气及氧气从液体电解槽内送出时，都会携带一些水分，为了保证其浓度，则需要对气液进行分离。
参见图2～4所示，氧分离器及氢分离器的结构基本一样，只有一点点区别，其中，类似处为：所述氧分离器9及氢分离器8均包括一罐体20，所述罐体20中部设有第一进气口21，所述第一进气口21上设有第一进气管22，所述第一进气管22的一端设置于所述罐体20的外部，另一端插于所述罐体20内部；所述罐体20顶部设有第一出气口23，底部设有第一出液口24；所述罐体20中部还设有一倒锥形挡板25，所述倒锥形挡板25的正中心设有一过气孔26，所述倒锥形挡板25的外缘面与所述罐体20的内壁相连，且所述倒锥形挡板25设置于所述第一进气管22的上方。
在以往结构中，带有水份的氧气或氢气从罐体的中部进入，然后利用密度以及重力的不同，经过一定的分离面及分离高度之后，水分与氧气或氢气实现完全分离，也就是二者分离完全依靠设备在有足够大空间内依靠二者自身重力在不加外力干涉情况下实现分离，这样完全依靠设备有足够分离空间来实现分离，设备体积庞大。而在本实施例中，通过在罐体中部设置倒锥形挡板，在倒锥形挡板的中部设置过气孔，如果水份向上运动，倒锥形挡板能够主动液体向上运动，使液体向下流动，而气体则可以通过过气孔送入到倒锥形挡板的上方，通过第一出气口离开氧分离器或氢分离器，与以往结构相比，气液分离的效率更好，而且设备体积更小，成本更低廉。
参见图4所示，所述第一进气管22为弧形管，所述第一进气管的进气端安装于所述第一进气口内，出气端正对所述第一进气口旁侧的罐体内壁，且所述出气管垂直于所述罐体的内壁设置，所述出气端靠近所述罐体的内壁设置。
其中，通过将第一进气管设置成弧形管，气液一起进入到罐体内之后，气液会先撞击到罐体的内壁上，撞击在罐体内壁上的气液，会加速气液向上或者向下移动，如果向下移动，由于液体的重力会大于气体的重力，液体会加速向下移动，气体降落到一定程度之后，还是会向上运动，通过过气孔从第一出气口送出。如果气液向上运动，气液会撞击到倒锥形挡板上，这样液体会被阻挡住，然后由于重力大，液体会向下滴落，而气体会从过气孔内上升，通过第一出气口送出。如果液体也从过气孔上升到倒锥形挡板上方之后，也会逐渐的降落，这样的话，由于倒锥形挡板的锥形结构，液体会从过气孔滴落，有效提高气液分离效率及分离质量。
其中，所述过气孔26的直径为所述罐体直径的1/10～1/5。这样能够保证倒锥形挡板的面积，保证对液体的阻挡效果。
所述罐体20顶部还设有一补液口27，所述补液口27上连接有一补液管28，所述补液管28的一端与所述补液口相连，另一端穿过所述过气孔，设置于所述第一出液口的正上方，通过设置补液管，用于补充罐体底部的液体；所述罐体侧壁上设有一回流口29，所述回流口设置于所述第一进气管的下方，且所述回流口靠近所述罐体底部设置。
在罐体的底部，还设置有液位检测口，用于检测罐体底部液体量。
同时，在罐体底部还设有吹氮口30，这样在罐体进行清理时，先将罐体内的氧气或氢气吹掉，保证安全性。
氧分离器与氢分离器的区别为：其中，所述氧分离器的罐体上分别设有两个压差变送器接口，分别为上压差变送器接口31及下压差变送器接口32，所述上压差变送器接口设置于所述罐体顶部，所述下压差变送器接口设置于所述罐体底部。其中，氧分离器的压差变送器接口上需要连接压差变送器。
在本实施例中，氢分离器上则不需要设置压差变送器接口，也就是氢分离器上不需要连接压差变送器。
Claims (10)
1.一种制氢储氢加注一体机，其特征在于：包括箱体，所述箱体中部设有一竖向隔板，所述竖向隔板将所述箱体分隔为制氢腔及加注控制腔，所述加注控制腔内设有与横向隔板，所述横板隔板将所述加注控制腔分隔为加注腔及控制腔；所述制氢腔内设有制氢装置，所述控制腔内设有控制装置，所述加注腔内设有加注装置，且所述控制装置与所述加注装置及制氢装置相连，所述控制装置控制所述加注装置及制氢装置工作；
所述制氢装置包括液体电解槽、冷却装置、氢分离器及氧分离器，所述液体电解槽内设有电解机构，所述液体电解槽上设有一进液口，所述进液口经进液管与一进液装置相连，所述冷却装置设置于所述液体电解槽的外壁外部；所述液体电解槽上设有氧气出口及氢气出口，所述氧气出口经管路与所述氧分离器相连，所述氢气出口经管路与所述氢分离器相连；
所述加注装置包括加注机构、加注枪、压缩机及氢气缓冲罐，所述加注枪与所述加注机构的出液口相连，所述氢气缓冲罐的进气口经管路与所述氢分离器的出气口相连，所述氢气缓冲罐的出气口经管路与所述压缩机的进气口相连，所述压缩机的出气口与所述加注机构的进液口相连。
2.根据权利要求1所述的制氢储氢加注一体机，其特征在于：所述箱体上还设有一氮气进口，所述氮气进口经一管路与一氮气罐相连，所述氮气罐与所述控制装置相连，所述控制装置控制所述氮气罐的开启与关闭。
3.根据权利要求1所述的制氢储氢加注一体机，其特征在于：所述冷却装置包括复数块散热片及一散热风机，所述制氢腔的侧壁上设有一透风口，所述透风口连通所述箱体的外部，所述散热风机的出风口安装于所述透风口内；复数块所述散热片相互平行设置，所述散热片安装于所述液体电解槽的正上方，所述散热片垂直于所述箱体的底部设置，所述散热风机的进风口正对所述散热片设置。
4.根据权利要求1所述的制氢储氢加注一体机，其特征在于：所述氢分离器与氢气缓冲罐之间的管路上还设有一阻火器。
5.根据权利要求1所述的制氢储氢加注一体机，其特征在于：所述箱体上设有一氧气出口及氧气放空口，所述氧分离器的出气口经管路分别与所述氧气出口及氧气放空口相连。
6.根据权利要求1所述的制氢储氢加注一体机，其特征在于：所述氧分离器及氢分离器均包括一罐体，所述罐体中部设有第一进气口，所述第一进气口上设有第一进气管，所述第一进气管的一端设置于所述罐体的外部，另一端插于所述罐体内部；所述罐体顶部设有第一出气口，底部设有第一出液口；所述罐体中部还设有一倒锥形挡板，所述倒锥形挡板的正中心设有一过气孔，所述倒锥形挡板的外缘面与所述罐体的内壁相连，且所述倒锥形挡板设置于所述第一进气管的上方。
7.根据权利要求6所述的制氢储氢加注一体机，其特征在于：所述第一进气管为弧形管，所述第一进气管的进气端安装于所述第一进气口内，出气端正对所述第一进气口旁侧的罐体内壁，且所述出气管垂直于所述罐体的内壁设置，所述出气端靠近所述罐体的内壁设置。
8.根据权利要求6所述的制氢储氢加注一体机，其特征在于：所述过气孔的直径为所述罐体直径的1/10～1/5。
9.根据权利要求6所述的制氢储氢加注一体机，其特征在于：所述罐体顶部还设有一补液口，所述补液口上连接有一补液管，所述补液管的一端与所述补液口相连，另一端穿过所述过气孔，设置于所述第一出液口的正上方；所述罐体侧壁上设有一回流口，所述回流口设置于所述第一进气管的下方，且所述回流口靠近所述罐体底部设置。
10.根据权利要求6所述的制氢储氢加注一体机，其特征在于：所述氧分离器的罐体上分别设有两个压差变送器接口，分别为上压差变送器接口及下压差变送器接口，所述上压差变送器接口设置于所述罐体顶部，所述下压差变送器接口设置于所述罐体底部。
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