CN113637985A - 一种电解水制氢冷却洗涤一体化装置 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种电解水制氢冷却洗涤一体化装置，包括壳体；通气管，所述通气管设置于所述壳体内，所述通气管用于通入氢气；冷却管，所述冷却管螺旋缠绕在所述通气管外侧，所述冷却管用于注入冷却水以对所述通气管降温，通过在通气管外侧螺栓缠绕冷却管，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，实现氢气和液体的分离，结构简单、紧凑，冷却分离效果优良，同时有效的实现了碱液回收。

Description

一种电解水制氢冷却洗涤一体化装置

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一体化装置。

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一体化装置，通过在通气管外侧螺栓缠绕冷却管，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，实现氢气和液体的分离，结构简单、紧凑，冷却分离效果优良，同时有效的实现了碱液回收。

为达到上述目的，本申请提出的电解水制氢冷却洗涤一体化装置，包括壳体；通气管，所述通气管设置于所述壳体内，所述通气管用于通入氢气；冷却管，所述冷却管螺旋缠绕在所述通气管外侧，所述冷却管用于注入冷却水以对所述通气管降温。

进一步地，所述通气管纵向穿设于所述壳体中部，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部。

进一步地，所述冷却管包括进水段、螺旋段和出水段，所述螺旋段螺旋缠绕在所述通气管外侧，所述进水段连通于所述螺旋段的下端，所述出水段连通于所述螺旋段的上端，所述进水段和所述出水段分别伸出所述壳体外部。

进一步地，还包括洗涤组件，所述洗涤组件沿着所述壳体的截面方向进行布置，所述洗涤装置用于对氢气进行洗涤。

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，所述壳体的上端设置有出气口。

进一步地，所述分布器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，所述壳体的底端设置有出液口。

进一步地，所述通气管的出气端为喇叭口结构。

进一步地，所述喇叭口结构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一体化装置的结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图。

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一体化装置的结构示意图。

参见图1，一种电解水制氢冷却洗涤一体化装置，包括壳体5；壳体5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5也可以为其他形状，在此不作限制。通气管11，所述通气管11设置于所述壳体5内，所述通气管11用于通入氢气；具体地，通气管11竖直插入壳体5内，氢气由上向下通入通气管11内。冷却管4，所述冷却管4螺旋缠绕在所述通气管11外侧，可以理解地，冷却管4整体为螺旋蜿蜒状，缠绕在通气管11外侧，冷却管4在通气管11外侧缠绕的疏密可以冷却温度的需要和冷却水流量大小进行适应性调整，优选地，为提高冷却管4的冷却效果，冷却管4贴合通气管的侧壁可以为弧面结构，与通气管11的外侧壁相吻合，以提高冷却管和通气管的接触面积，最大程度的对通气管进行吸热冷却，所述冷却管4用于注入冷却水以对所述通气管降温。

所述通气管11纵向穿设于所述壳体5中部，通气管11安装在壳体5中部一方面方便在壳体上加工安装孔，通气管穿过安装孔和壳体焊接固定，优选地，为提高通气管和壳体的连接强度，也可以在通气管和壳体之间设置加强筋。另一方面通气管安装在壳体后，通气管的位置与壳体的中心线重合，通气管11能够稳定安装在壳体内。所述通气管11进气端1伸出所述壳体5顶端，所述通气管11出气端10伸入所述壳体5内部，为便于对通气管11进行通气，通气管11凸出壳体设置，通气管11的出气端竖直延伸到壳体的底部，这样方便对氢气进行降沉和冷却。

所述冷却管4包括进水段、螺旋段和出水段，进水段具有上水口12，出水段具有排水口2，所述螺旋段螺旋缠绕在所述通气管11外侧，所述进水段连通于所述螺旋段的下端，所述出水段连通于所述螺旋段的上端，所述进水段和所述出水段分别伸出所述壳体5外部。为便于对冷却管4进行上水和排水，可以理解地，上水口12和排水口2均延伸至壳体5的外侧，这样在壳体5外侧即可对冷却管进行上水和排水，便于操作控制。这样氢气从通气管11由上向下输入，冷却水由冷却管4的下端泵入冷却管4内，由下到上流出，氢气和冷却水相向逆向运行方式更有利于氢气的充分快速冷却。

一种电解水制氢冷却洗涤一体化装置还包括洗涤组件，所述洗涤组件沿着所述壳体5的截面方向进行布置，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通气管11和冷却管4，本实施例中，优选地，洗涤组件位于冷却管的下方且绕过通气管布置，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。

所述洗涤组件包括分布器和设置于所述分布器上的喷嘴7。洗涤液被分布器分布后经过多支喷嘴7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7中心采用平滑过渡，避开氢气输入管11。

参见图2，所述分布器包括进液管6、输液管和多个分布管8，所述进液管6沿径向水平伸出所述壳体5的侧壁，进液管6用于输入洗涤液，为方便进液，进液管6凸出壳体的侧壁设置，所述进液管和所述输液管垂直连接，多个所述分布管8分别和所述输液管垂直连接且对称布置，各分布管8的两端尽可能的延伸至壳体的内周侧壁，布满壳体内，且为了平衡分布管的压力，分布管8通常为偶数设置，如2个或者4个等等，所述喷嘴7设置于所述分布管8的下侧，喷嘴7连通于分布管8下端，实现对洗涤液的雾化，实现与氢气的充分混合。分布管8为几何对称结构，且各分布管8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7布置的数量和喷雾角度使洗涤液在壳体5截面充满，避免出现气体短路通道。

所述壳体5的上端设置有出气口3。经过洗涤冷却后的氢气最后达到出气口3，便于进行回收，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3设置在壳体5的上部的侧壁，以便为氢气内的液体提供足够降沉距离。

所述分布器到所述出气口3的竖直距离为所述壳体5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。

所述壳体5的底端设置有出液口9。从出液口9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，可以对出液口进行封堵，在壳体底部存储洗涤液，使得通气管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的出气端10为喇叭口结构，喇叭口的结构可以降低气体流速，使得氢气和洗涤液充分进行接触，以便更好的对氢气进行洗涤。优选地，喇叭口结构的边缘设置齿形结构，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的进气端，经通气管进入壳体下部；冷却水由冷却水上水口送入，冷却管是螺旋缠绕输气管上，冷却管通过循环的冷却水对氢气进行冷却，并由冷却管出水口排出，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排出到下一道工序。

本实施方式的电解水制氢冷却洗涤一体化装置也可以设置多个组、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一体化装置，其特征在于，包括

壳体；

通气管，所述通气管设置于所述壳体内，所述通气管用于通入氢气；

冷却管，所述冷却管螺旋缠绕在所述通气管外侧，所述冷却管用于注入冷却水以对所述通气管降温。

2.如权利要求1所述的电解水制氢冷却洗涤一体化装置，其特征在于，所述通气管纵向穿设于所述壳体中部，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部。

3.如权利要求1所述的电解水制氢冷却洗涤一体化装置，其特征在于，所述冷却管包括进水段、螺旋段和出水段，所述螺旋段螺旋缠绕在所述通气管外侧，所述进水段连通于所述螺旋段的下端，所述出水段连通于所述螺旋段的上端，所述进水段和所述出水段分别伸出所述壳体外部。

4.如权利要求1所述的电解水制氢冷却洗涤一体化装置，其特征在于，还包括洗涤组件，所述洗涤组件沿着所述壳体的截面方向进行布置，所述洗涤装置用于对氢气进行洗涤。

5.如权利要求4所述的电解水制氢冷却洗涤一体化装置，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。

6.如权利要求5所述的电解水制氢冷却洗涤一体化装置，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。

7.如权利要求1所述的电解水制氢冷却洗涤一体化装置，其特征在于，所述壳体的上端设置有出气口。

8.如权利要求7所述的电解水制氢冷却洗涤一体化装置，其特征在于，所述分布器到所述出气口的竖直距离为所述壳体高度至少1/3。

9.如权利要求1所述的电解水制氢冷却洗涤一体化装置，其特征在于，所述壳体的底端设置有出液口。

10.如权利要求1所述的电解水制氢冷却洗涤一体化装置，其特征在于，所述通气管的出气端为喇叭口结构。

11.如权利要求10所述的电解水制氢冷却洗涤一体化装置，其特征在于，所述喇叭口结构的边缘设置有齿形结构。

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