CN108692185A - 高压高纯氢气制氢加氢一体机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高压高纯氢气制氢加氢一体机，所述一体机里包括纯化装置、电解装置、气液分离装置、缓冲装置、增压装置以及智能控制装置，所述纯化装置与电解装置连接，随后连接气液分离装置，气液分离装置连接缓冲装置，缓冲装置连接增压装置，所述的智能控制装置通过电源线或者信号线连接电解装置和增压装置，所述纯化装置接水源，增压装置后面接氢气充装装置。该高压高纯氢气制氢加氢一体机能够自动输出设定压力的高压氢气、制氢安全且纯度高。

Description

高压高纯氢气制氢加氢一体机
技术领域
本发明涉及一种直接制取30兆帕以上燃料电池用高压高纯氢气制氢加氢一体机。
背景技术
利用氢气为燃料电池充电，可以将电能通过高效电解制氢的方式转换成氢气存储起来，之后直接通过燃料电池转换为电能。氢气作为可再生能源，不仅能效高，而且几乎不产生废弃物，发展氢气有望成为提高能效，降低石油消费、改善生态环境、保障能源安全的重要途径，那么可持续、高效率的规模制氢技术的开发，已成为氢能时代的迫切需求。
现有的燃料电池加氢站一般为外供氢加氢站。外供氢加氢站采用工业副产氢气进行提纯，并将提纯后的氢气采用高压气态进行存储。然而，工业副产氢气一般需要从生产场地通过高压气态运输到加氢站，氢气运输成本较高，且长距离运输也存在一定的交通安全隐患；同时对工业副产氢气进行提纯的成本较高；采用高压气态存储氢气，储氢罐成本高，也存在较大的安全隐患。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够自动输出设定压力的高压氢气、制氢安全且纯度高的高压高纯氢气制氢加氢一体机。
本发明的技术方案如下：高压高纯氢气制氢加氢一体机，所述一体机里包括纯化装置、电解装置、气液分离装置、缓冲装置、增压装置以及智能控制装置，所述纯化装置与电解装置连接，随后连接气液分离装置，气液分离装置连接缓冲装置，缓冲装置连接增压装置，所述的智能控制装置通过电源线或者信号线连接电解装置和增压装置，所述纯化装置接水源，增压装置后面接氢气充装装置。
作为其中一种改进，所述纯化装置为净水器。
作为其中一种改进，所述电解装置为电解槽，采用碱性水电解或者PEM水电解。
作为其中一种改进，所述气液分离装置为气液分离器，连接电解槽的气液分离器有两个，一个为水氧混合物气液分离器，一个为水氢混合物气液分离器，所述水氧混合物气液分离器分离出来的氧气直接释放到一体机外面，所述水氢混合物气液分离器分离出来的氢气送往缓冲装置。
作为其中一种改进，所述缓冲装置为缓冲罐，所述缓冲罐具有0.5兆帕以上正压，缓冲罐上设有压力传感器，所述压力传感器与智能控制装置连接。
作为其中一种改进，所述增压装置为增压机，所述增压机对氢气进行一级增压或多级增压，所述增压机可与一体机主机分离。
作为其中一种改进，所述增压机为气驱增压机、电驱增压机、液驱增压机，或为活塞式增压机、隔膜式增压机、螺杆式增压机。
作为其中一种改进，所述智能控制装置上设有压力表、按键以及触屏，通过触屏和按键可设定出口压力，系统到压自动停机，并发出信号。
作为其中一种改进，所述氢气充装装置为高压气瓶组，高压气瓶组的每个高压气瓶的进气管上分别设有电磁控制阀。
作为其中一种改进，所述一体机里还设有交流直流转换器，所述交流直流转换器外接交流电，在一体机内通过导线连接电解槽。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、通过智能控制装置接收带压力传感器的缓冲罐发出的信号，同时控制水电解装置和增压装置的产气和压气的速率，使得供需平衡；智能控制装置上设有压力表、按键以及触屏，用户可通过触屏和按键可设定出口压力，系统到压自动停机，并发出信号；
2、本一体机既可以给一个气瓶充气也可以给多个气瓶同时充气，在给多个气瓶同时充气时，既可以同时给多个气瓶按照同一个压力充气，也可以通过电磁阀控制给气瓶逐个充满氢气；这一功用使得在紧急需要氢气时可以尽快得到一瓶达到需求压力的氢气；
3、本一体机下的增压装置一般通过电源线和信号线和控制单元连接在一起组合使用。但在用户需要时也可以断开和主机的连接，从主机分离单独作为一个增压机使用。这一功用使得在水电解单元有故障时或野外作业没有合适的水电解用电源水源时，用户仍可以通过外接氢气瓶或氢气管路来增压，满足紧急需求。
附图说明：
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一体机的整体结构示意图；
其中，1、纯化装置；2、电解装置；3、气液分离装置；4、缓冲装置；5、增压装置；6、智能控制装置；7、氢气充装装置；8、交流直流转换器。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。
如图1所示，高压高纯氢气制氢加氢一体机，一体机里包括纯化装置1、电解装置2、气液分离装置3、缓冲装置4、增压装置5以及智能控制装置6，纯化装置1与电解装置2连接，随后连接气液分离装置3，气液分离装置3连接缓冲装置4，缓冲装置4连接增压装置5，智能控制装置6通过电源线或者信号线连接电解装置2和增压装置5，纯化装置1接水源，增压装置5后面接氢气充装装置7。
纯化装置1为净水器，电解装置2为电解槽，采用碱性水电解或者PEM水电解，一体机里还设有交流直流转换器8，所述交流直流转换器8外接交流电，在一体机内通过导线连接电解槽；气液分离装置3为气液分离器，连接电解槽的气液分离器有两个，一个为水氧混合物气液分离器，一个为水氢混合物气液分离器，水氧混合物气液分离器分离出来的氧气直接释放到一体机外面，水氢混合物气液分离器分离出来的氢气送往缓冲装置；缓冲装置4为缓冲罐，所述缓冲罐具有0.5兆帕以上正压，缓冲罐上设有压力传感器，压力传感器与智能控制装置6连接，增压装置5为增压机，增压机对氢气进行一级增压或多级增压，增压机可与一体机主机分离；增压机为气驱增压机、电驱增压机、液驱增压机，或为活塞式增压机、隔膜式增压机、螺杆式增压机；智能控制装置6上设有压力表、按键以及触屏，通过触屏和按键可设定出口压力，系统到压自动停机，并发出信号；氢气充装装置7为高压气瓶组，高压气瓶组的每个高压气瓶的进气管上分别设有电磁控制阀；
其中，净水器主要负责把用户接入的水源净化成电解槽可以使用的纯水；电解槽通过交流直流转化器将交流电转化为直流电给其供电，电解槽生成的氢气和氧气气液混合物分别进入氢气分离器和氧气分离器，氢气分离出来之后，进入一个0.5兆帕以上正压的缓冲罐，缓冲罐介于电解槽和增压机之间，是为了增压吸气的时候不至于在电解出气口压力过低，把电解槽出口压力保持在一个设定的范围内，缓冲罐上的压力传感器用于系统检测其中的压力，并调节电解池和增压机之间的供需平衡。
增压机主要作用是把电解槽产生的较低压力的氢气通过一级增压或多级增压变成用户需要压力的氢气，增压模块一般通过电源线和信号线和控制单元连接在一起组合使用。但在用户需要时也可以断开和主机的连接，从主机分离单独作为一个增压机使用。这一功用使得在水电解单元有故障时或野外作业没有合适的水电解用电源水源时，用户仍可以通过外接氢气瓶或氢气管路来增压，满足紧急需求。
智能控制装置用于收集系统中所有电压、电流、温度、压力等传感器信号，协调电解水供气速率和增压机压缩速率使得整个系统能够平衡稳定的工作，另外，它还能通过预设以及学习的逻辑，判断系统可能的故障，实现自动起停以及故障时自动停机报警等功能。
氢气充装装置既可以给一个气瓶充气也可以给多个气瓶同时充气，在给多个气瓶同时充气时，既可以同时给多个气瓶按照同一个压力充气，也可以通过电磁阀控制给气瓶逐个充满氢气；这一功用使得在紧急需要氢气时可以尽快得到一瓶达到需求压力的氢气。
本发明高压高纯氢气制氢加氢一体机是一种直接制取30兆帕以上燃料电池用高压高纯氢气的装置。本装置接入电源、水源后，通过智能控制模块统一管理下，经由水净化纯化模块、水电解模块、缓冲装置、增压模块自动输出用户设定压力的高压高纯氢气，用于给燃料电池无人机或燃料电池汽车充氢。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.高压高纯氢气制氢加氢一体机，其特征在于：所述一体机里包括纯化装置、电解装置、气液分离装置、缓冲装置、增压装置以及智能控制装置，所述纯化装置与电解装置连接，随后连接气液分离装置，气液分离装置连接缓冲装置，缓冲装置连接增压装置，所述的智能控制装置通过电源线或者信号线连接电解装置和增压装置，所述纯化装置接水源，增压装置后面接氢气充装装置。
2.根据权利要求1所述的高压高纯氢气制氢加氢一体机，其特征在于：所述纯化装置为净水器。
3.根据权利要求2所述的高压高纯氢气制氢加氢一体机，其特征在于：所述电解装置为电解槽，采用碱性水电解或者PEM水电解。
4.根据权利要求3所述的高压高纯氢气制氢加氢一体机，其特征在于：所述气液分离装置为气液分离器，连接电解槽的气液分离器有两个，一个为水氧混合物气液分离器，一个为水氢混合物气液分离器，所述水氧混合物气液分离器分离出来的氧气直接释放到一体机外面，所述水氢混合物气液分离器分离出来的氢气送往缓冲装置。
5.根据权利要求4所述的高压高纯氢气制氢加氢一体机，其特征在于：所述缓冲装置为缓冲罐，所述缓冲罐具有0.5兆帕以上正压，缓冲罐上设有压力传感器，所述压力传感器与智能控制装置连接。
6.根据权利要求5所述的高压高纯氢气制氢加氢一体机，其特征在于：所述增压装置为增压机，所述增压机对氢气进行一级增压或多级增压，所述增压机可与一体机主机分离。
7.根据权利要求6所述的高压高纯氢气制氢加氢一体机，其特征在于：所述增压机为气驱增压机、电驱增压机、液驱增压机，或为活塞式增压机、隔膜式增压机、螺杆式增压机。
8.根据权利要求6所述的高压高纯氢气制氢加氢一体机，其特征在于：所述智能控制装置上设有压力表、按键以及触屏，通过触屏和按键可设定出口压力，系统到压自动停机，并发出信号。
9.根据权利要求8所述的高压高纯氢气制氢加氢一体机，其特征在于：所述氢气充装装置为高压气瓶组，高压气瓶组的每个高压气瓶的进气管上分别设有电磁控制阀。
10.根据权利要求1-9任一项所述的高压高纯氢气制氢加氢一体机，其特征在于：所述一体机里还设有交流直流转换器，所述交流直流转换器外接交流电，在一体机内通过导线连接电解槽。
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