CN113617176A - 一种电解水制氢冷却洗涤器 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种电解水制氢冷却洗涤器，包括壳体，所述壳体具有出气口；通气管，所述通气管设置于所述壳体内，所述通气管进气端伸出所述壳体顶端，所述通气管出气端伸入所述壳体内；冷却管，所述冷却管套设于所述通气管外侧，所述冷却管和所述通气管间隔设置，所述冷却管用于通入冷却水以对所述通气管降温；洗涤组件，所述洗涤组件沿着所述壳体的截面方向进行布置，通过在通气管外侧套设冷却管，冷却管注入冷却水，氢气在从上到下输送的过程中同时得到冷却管的冷却降温，氢气中携带的碱液在冷却后凝结成水滴滴入壳体底部得到回收，结构简单、紧凑，冷却、洗涤与分离效果优良，同时有效的实现了碱液回收。

Description

一种电解水制氢冷却洗涤器

技术领域

本申请涉及制氢设备技术领域，尤其涉及一种电解水制氢冷却洗涤器。

背景技术

电解水制氢是在电解槽电极两端施加一定的直流电压，这个电压必须大于水的分解电压，水分子将在阳极发生氧化反应产生氧气，在阴极发生还原反应产生氢气。在电解水制氢过程中通常会加入一些容易电离的电解质以增加电解液的导电性。碱性电解质制氢效果强，且不会腐蚀电极和电解槽等设备，通常采用KOH或者NaOH溶液作为电解质，将碱液泵入电解槽，电解后产生氢气和氧气，由于通过电解槽的额定工作电流较大，电解槽的温度较高，电解出的氢气温度较高且携带一定量的碱液，影响氢气的纯度，造成碱液的流失。

发明内容

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请的目的在于提出一种电解水制氢冷却洗涤器，通过在通气管外侧套设冷却管，冷却管注入冷却水，氢气在从上到下输送的过程中同时得到冷却管的冷却降温，氢气中携带的碱液在冷却后凝结成水滴滴入壳体底部得到回收，并且壳体的截面方向设置有洗涤组件，可以对冷却后的洗涤液进行洗涤，冷凝后的氢气经过与洗涤液充分接触洗涤，进一步脱除氢气中携带的碱液，通过对氢气里面的碱液进行冷凝洗涤充分实现氢气和与液体的分离，结构简单、紧凑，冷却、洗涤与分离效果优良，同时有效的实现了碱液回收。

为达到上述目的，本申请提出的一种电解水制氢冷却洗涤器，包括壳体，所述壳体具有出气口；通气管，所述通气管设置于所述壳体内，所述通气管进气端伸出所述壳体顶端，所述通气管出气端伸入所述壳体内；冷却管，所述冷却管套设于所述通气管外侧，所述冷却管和所述通气管间隔设置，所述冷却管用于通入冷却水以对所述通气管降温；洗涤组件，所述洗涤组件沿着所述壳体的截面方向进行布置，所述洗涤组件位于所述出气口的下方，所述洗涤装置用于对氢气进行洗涤。

进一步地，所述洗涤组件到所述出气口的竖直距离为所述壳体高度至少1/3。

进一步地，所述洗涤组件包括分布器和设置于所述分布器上的喷嘴。

进一步地，所述分布器包括进液管、输液管和多个分布管，所述进液管沿径向水平伸出所述壳体的侧壁，所述进液管和所述输液管垂直连接，多个所述分布管分别和所述输液管垂直连接且对称布置，所述喷嘴设置于所述分布管的下侧。

进一步地，还包括过滤器，所述过滤器套设于所述冷却管的外侧且位于所述出气口和所述洗涤组件之间。

进一步地，所述冷却管的下端设置有上水口，所述冷却管的上端设置有出水口。

进一步地，所述冷却管和所述通气管之间设置有多个鳍片，多个所述鳍片在所述通气管的外周壁上等角度均匀设置。

进一步地，所述鳍片的一端和所述通气管的外侧壁固定连接，所述鳍片的另一端和所述冷却管的内侧壁间隔设置。

进一步地，所述鳍片与所述冷却管内侧壁的间隔距离为所述鳍片的长度的1/4。

进一步地，所述通气管的下端设置喇叭状开口，所述冷却管的下边缘和所述喇叭状开口外壁密封连接。

进一步地，所述喇叭状开口的边缘设置有齿形结构。

本申请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，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/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：

图1是本申请一实施例提出的电解水制氢冷却洗涤器的结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是本申请一实施例提出的电解水制氢冷却洗涤器的分布器的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，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，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

图1是本申请一实施例提出的电解水制氢冷却洗涤器的结构示意图。

参见图1和图3，一种电解水制氢冷却洗涤器，包括壳体4，所述壳体4具有出气口2；壳体4为罐状的容器，其内部中空，采用抗氢腐蚀的材料或抗氢材料内衬，以提高其使用寿命。当然在其他实施例中，壳体4也可以为其他形状，在此不作限制。出气口2用于对氢气进行回收，氢气可以通过后续的干燥装置和纯化装置进一步处理得到纯净的氢气。可以理解地，出气口2设置在壳体4的上部的侧壁，以便为氢气内的液体提供足够降沉距离。

通气管11，所述通气管11设置于所述壳体4内，所述通气管11进气端7伸出所述壳体4顶端，所述通气管11出气端9伸入所述壳体4内；本实施例中，通气管11为直筒状的管状结构，其上端为进气端7，凸出壳体4顶端，下端为出气端9。为便于对通气管11进行通气，通气管11凸出壳体4设置，通气管11的出气端9竖直延伸到壳体4的底部，这样方便对氢气进行降沉和冷却，可以理解地，由于通气管11长期与氢气接触，优选使用抗氢腐蚀的材料制成。

冷却管13，所述冷却管13套设于所述通气管11外侧，所述冷却管13和所述通气管11间隔设置，所述冷却管13用于通入冷却水以对所述通气管11降温；可以理解地，冷却管13的直径大于通气管11的直径，冷却管13套设于通气管11外侧，冷却管13内壁和通气管11外壁形成环形腔结构，用于通入冷却水。具体地，冷却管13的上端伸出壳体4顶端，冷却管13安装在壳体4中部一方面方便在壳体4上加工安装孔，另一方面冷却管13安装在壳体4后，冷却管13的位置与壳体4的中心线重合，冷却管13能够稳定安装在壳体4内，冷却管13的外壁和壳体4的顶端结合处通过焊接固定连接在一起，冷却管13的顶端和通气管11的顶端通过法兰固定连接在一起，方便进行拆卸，具体地，通气管和法兰螺纹连接，冷却管的顶端具有边沿，冷却管的边沿通过螺栓和法兰连接。

洗涤组件，所述洗涤组件沿着所述壳体4的截面方向进行布置，所述洗涤组件位于所述出气口2的下方，所述洗涤组件用于对氢气进行洗涤。洗涤液采用凝结水或纯水，凝结水是制氢系统冷凝水回用，凝结水是不含杂质的纯净水，凝结水不足时补入纯水，洗涤组件的布置避开冷却管13，本实施例中，优选地，洗涤组件绕过冷却管13布置，且和通气管9出气端间隔一定距离设置，为洗涤组件降淋通气管出口端的氢气留下足够的空间。

此种洗涤降淋方式节水，且保证了洗涤液始终为纯水，不被碱化，对含碱热氢气具有较好的洗涤效果。

所述洗涤组件到所述出气口2的竖直距离为所述壳体4高度至少1/3。这样在洗涤液对氢气进行降淋后，氢气在上升过程中具有足够空间与洗涤液混合冷却，使得氢气携带液滴进一步沉降，达到最佳的降沉效果。

参见图3，所述洗涤组件包括分布器和设置于所述分布器上的喷嘴14。洗涤液被分布器分布后经过多支喷嘴14下喷，形成雾滴状，与底部上行的氢气充分接触，脱除氢气携带的碱液。所述分布器中心采用平滑过渡，避开冷却管13。

所述分布器包括进液管5、输液管和多个分布管10，所述进液管5沿径向水平伸出所述壳体4的侧壁，进液管5用于输入洗涤液，为方便进液，进液管5凸出壳体4的侧壁设置，所述进液管5和所述输液管垂直连接，多个所述分布管10分别和所述输液管垂直连接且对称布置，各分布管10的两端尽可能的延伸至壳体4的内周侧壁，布满壳体4内，且为了平衡分布管的压力，分布管10通常为偶数设置，如2个或者4个等等，所述喷嘴14设置于所述分布管10的下侧。喷嘴14连通于分布管10下端，实现对洗涤液的雾化，实现与氢气的充分混合。分布管10为几何对称结构，且各分布管10液体压力尽可能相等，使各喷嘴流量分配均匀，达到较好的降淋效果。喷嘴14布置的数量和喷雾角度使洗涤液在壳体4截面充满，避免出现气体短路通道。

一种电解水制氢冷却洗涤器还包括过滤器12，所述过滤器12套设于所述冷却管13的外侧且位于所述出气口2和所述洗涤组件之间。过滤器12为圆形密集栅格过滤器，卡套套在冷却管13外壁上，可以理解地，为达到较好的过滤效果，过滤器12的外径和壳体4的内径相适配，从而使得所有冷却后的栅格片氢气均经过过滤器12进行去除水汽，冷却后氢气中携带的液体通过过滤器12时，水蒸汽与充分碰撞，以便汇集成大的液滴析出在过滤器12内，液滴在重力的作用下沉落于壳体4底部，氢气中的液体得到了过滤和清除。

所述冷却管13的下端设置有上水口8，所述冷却管13的上端设置有出水口1。为便于对冷却管13进行上水和排水，可以理解地，上水口8和出水口1均延伸至壳体4的外侧，可以理解地，氢气从通气管11由上向下输入，冷却水由冷却管13的下端泵入冷却管13内，由下到上流出，氢气和冷却水这样的逆向运行方式更有利于氢气的充分快速冷却。

参见图2，所述冷却管13和所述通气管11之间设置有多个鳍片3，多个所述鳍片3在所述通气管11的外周壁上等角度均匀设置。鳍片3的数量可以根据通气管11的外径的尺寸进行设定，在此不作限制。鳍片3与通气管11是一体结构，可方便的进行整体抽离拆卸和检修。鳍片3的作用是加强散热，中间管道是热氢气，增大其散热面，加强导热，把热氢气的热量快速传导冷水进行冷却。

所述鳍片3的一端和所述通气管11的外侧壁固定连接，所述鳍片3的另一端和所述冷却管13的内侧壁间隔设置。在实现增大通气管的散热面的同时，保证通过管道的冷却水在每个鳍片间能够均匀分布，达到更好的冷却效果。

所述鳍片3与所述冷却管13内侧壁的间隔距离为所述鳍片3的长度的1/4。以便为冷却水在冷却管13和通气管11之间的流动提供足够的空间，使得通入的冷却水可以很快的均匀充入冷却管内，达到较为稳定的冷却效果。

所述壳体4的底端设置有出液口6。从出液口6排出洗涤后的碱液，可以送电解槽回收利用。

在其他实施例中，为提高对氢气的洗涤效果，可以对出液口6进行封堵，在壳体底部存储洗涤液，使得通气管13的出气端浸没于洗涤液中，实现对氢气的多次洗涤，增强洗涤效果。

所述通气管11的下端设置喇叭状开口，所述冷却管13的下边缘和所述喇叭状开口外壁密封连接。喇叭口的结构可以降低气体流速，以便更好的对氢气进行冷却和洗涤，冷却管13和喇叭状开口密封连接，避免冷却水渗出，实现对氢气在通气管11内的全过程冷却，冷却效果好。

所述喇叭状开口的边缘设置有齿形结构。在氢气通入洗涤液中产生的大气泡逸出外侧时会被齿形结构刺破，避免氢气上翻时产生大气泡，使氢气均匀向上流动，从而更加充分对氢气洗涤。所述喇叭口结构的底角的范围为：30°～75°，在此角度范围内，氢气可以更加快速的扩散到洗涤液中，缓和氢气对洗涤液的冲击，避免过多大气泡的形成。

热氢气携带碱液从通气管11的进气端，经通气管11进入壳体4下部；冷却水由冷却管13上水口8送入，冷却管13是外套在通气管11上，冷却管13通过循环的冷却水对氢气进行冷却，并由冷却管13出水口1排出，使得热氢气中的碱液冷凝析出，冷却后去氢气在上升过程中，再次经过洗涤组件的降淋，洗涤液与氢气充分接触洗涤，脱除氢气中携带的碱液，碱液可以通过出液口进行回收再利用，洗涤后的氢气从出气口2排出到下一道工序。

本实施方式的电解水制氢冷却洗涤器也可以设置多个组、串联地进行排列使用，以达到多次对氢气进行冷却洗涤的作用。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

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申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种电解水制氢冷却洗涤器，其特征在于，包括

壳体，所述壳体具有出气口；

通气管，所述通气管设置于所述壳体内，所述通气管进气端伸出所述壳体顶端，所述通气管出气端伸入所述壳体内；

冷却管，所述冷却管套设于所述通气管外侧，所述冷却管和所述通气管间隔设置，所述冷却管用于通入冷却水以对所述通气管降温；

洗涤组件，所述洗涤组件沿着所述壳体的截面方向进行布置，所述洗涤组件位于所述出气口的下方，所述洗涤装置用于对氢气进行洗涤。

2.如权利要求1所述的电解水制氢冷却洗涤器，其特征在于，所述洗涤组件到所述出气口的竖直距离为所述壳体高度至少1/3。

3.如权利要求2所述的电解水制氢冷却洗涤器，其特征在于，所述洗涤组件包括分布器和设置于所述分布器上的喷嘴。

4.如权利要求3所述的电解水制氢冷却洗涤器，其特征在于，所述分布器包括进液管、输液管和多个分布管，所述进液管沿径向水平伸出所述壳体的侧壁，所述进液管和所述输液管垂直连接，多个所述分布管分别和所述输液管垂直连接且对称布置，所述喷嘴设置于所述分布管的下侧。

5.如权利要求1所述的电解水制氢冷却洗涤器，其特征在于，还包括过滤器，所述过滤器套设于所述冷却管的外侧且位于所述出气口和所述洗涤组件之间。

6.如权利要求1所述的电解水制氢冷却洗涤器，其特征在于，所述冷却管的下端设置有上水口，所述冷却管的上端设置有出水口。

7.如权利要求1所述的电解水制氢冷却洗涤器，其特征在于，所述冷却管和所述通气管之间设置有多个鳍片，多个所述鳍片在所述通气管的外周壁上等角度均匀设置。

8.如权利要求7所述的电解水制氢冷却洗涤器，其特征在于，所述鳍片的一端和所述通气管的外侧壁固定连接，所述鳍片的另一端和所述冷却管的内侧壁间隔设置。

9.如权利要求8所述的电解水制氢冷却洗涤器，其特征在于，所述鳍片与所述冷却管内侧壁的间隔距离为所述鳍片的长度的1/4。

10.如权利要求1所述的电解水制氢冷却洗涤器，其特征在于，所述通气管的下端设置喇叭状开口，所述冷却管的下边缘和所述喇叭状开口外壁密封连接。

11.如权利要求10所述的电解水制氢冷却洗涤器，其特征在于，所述喇叭状开口的边缘设置有齿形结构。

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