CN113637992A - 一种电解水制氢冷却装置 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种电解水制氢冷却装置，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，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，脱除氢气中携带的碱液，通过对氢气里面的碱液进行冷凝实现氢气和与液体的分离，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装置，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，脱除氢气中携带的碱液，通过对氢气里面的碱液进行冷凝实现氢气和与液体的分离，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，本申请提出的一种电解水制氢冷却装置，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。

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，所述喇叭状开口的底角的范围为：30°～75°。

进一步地，所述壳体的底端设置有出液口。

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的下方。

进一步地，所述过滤器内以其中心呈发散状等角度均匀设置格栅片。

进一步地，所述格栅片相对于水平面倾斜设置。

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装置的结构示意图；

图2是是图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装置的过滤器的结构示意图。

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装置的结构示意图。

参见图1，一种电解水制氢冷却装置，包括壳体3；具体地，壳体3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。壳体可以由上下两部分组合形成，以便于对壳体进行拆卸，在其内部装配零部件。当然在其他实施例中，壳体3也可以为其他形状，在此不作限制。

通气管8，所述通气管8设置于所述壳体3内，所述通气管8用于通入氢气；具体地，通气管8竖直插入壳体4内，氢气由上向下通入通气管8内。

冷却管4，所述冷却管4套设于所述通气管8外侧，所述冷却管4和所述通气管8间隔设置，所述冷却管4用于通入冷却水以对所述通气管8降温。可以理解地，冷却管4的直径大于通气管8的直径，冷却管4套设于通气管8外侧，冷却管4内壁和通气管8外壁形成环形腔结构，用于通入冷却水。具体地，冷却管4的上端伸出壳体3顶端，且冷却管4的外壁和壳体3的顶端结合处通过焊接固定连接在一起，在其他实施方式里，冷却管和壳体也可以通过卡接等方式可拆卸连接，冷却管4的顶端和通气管8的顶端通过法兰10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。

所述冷却管4的下端设置有上水口7，所述冷却管4的上端设置有出水口1。为便于对冷却管4进行上水和排水，可以理解地，上水口7和出水口1均延伸至壳体3的外侧，可以理解地，氢气从通气管8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4和所述通气管8之间设置有多个鳍片5，多个所述鳍片5在所述通气管8的外周壁上等角度均匀设置。鳍片5的数量可以根据通气管8的外径的尺寸进行设定，在此不作限制。鳍片5与通气管8是一体结构，可方便的进行整体抽离拆卸和检修。鳍片5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5的一端和所述通气管8的外侧壁固定连接，所述鳍片5的另一端和所述冷却管4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5与所述冷却管4内侧壁的间隔距离为所述鳍片5的长度的1/4。以便为冷却水在冷却管4和通气管8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。

所述通气管8纵向穿设于所述壳体3中部，所述通气管8进气端11伸出所述壳体顶端，所述通气管8出气端6伸入所述壳体3内部。通气管8安装在壳体3中部一方面方便在壳体3上加工安装孔，通气管8穿过安装孔和壳体3焊接固定，优选地，为提高通气管8和壳体3的连接强度，也可以在通气管8和壳体3之间设置加强筋。另一方面通气管8安装在壳体3后，通气管8的位置与壳体3的中心线重合，通气管8能够稳定安装在壳体3内。为便于对通气管8进行通气，通气管8凸出壳体3设置，通气管8的出气端6竖直延伸到壳体3的底部，这样方便对氢气进行降沉和冷却。

所述壳体3的上端设置有出气口2。经过冷却后的氢气最后达到出气口2，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2设置在壳体3的上部的侧壁，以便为氢气内的液体提供足够降沉距离。

所述通气管8的下端设置喇叭状开口，所述冷却管4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，冷却管4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8内的全过程冷却，冷却效果好。

所述喇叭状开口的底角的范围为：30°～75°。在此角度范围内，可以使冷凝后的碱液能够汇聚成大的液滴而沉落罐体底部。

所述壳体3的底端设置有出液口12。从出液口12排出洗涤后的碱液，可以送电解槽回收利用。

一种电解水制氢冷却装置还包括过滤器9，所述过滤器9套设于所述冷却管4的外侧且位于所述出气口2的下方。过滤器9为圆形密集栅格过滤器，卡套套在冷却管4外壁上，可以理解地，为达到较好的过滤效果，过滤器9的外径和壳体3的内径相适配，从而使得所有冷却后的氢气均经过过滤器9进行去除水汽，冷却后氢气中携带的液体通过过滤器9时，水蒸汽与栅格片13充分碰撞，以便汇集成大的液滴析出在过滤器9内，液滴在重力的作用下沉落于壳体底部，氢气中的液体得到了过滤和清除。

参见图3，所述过滤器9内以其中心呈发散状等角度均匀设置格栅片13，栅格片13的数量可以根据需要尽可能的多一些，以提高其过滤效果，在此不作限制。

所述格栅片13相对于水平面倾斜设置。可以理解地，栅格片13应该为斜面设计，保证氢气通过圆形密集栅格过滤器9的过程中水蒸汽与栅格片充分碰撞，以便汇集成大的液滴而沉落于罐体底部。

热氢气携带碱液从通气管8的进气端，经通气管8进入壳体3下部；冷却水由冷却管4上水口送入，冷却管4是外套在通气管8上，冷却管4通过循环的冷却水对氢气进行冷却，并由冷却管4出水口1排出，使得热氢气中的碱液冷凝析出，冷却后氢气在上升过程中，再次经过过滤器9的过滤，进一步脱除氢气中携带的碱液，碱液可以通过出液口12进行回收再利用，过滤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过滤的作用。

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 (13)

1.一种电解水制氢冷却装置，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。

2.如权利要求1所述的电解水制氢冷却装置，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。

3.如权利要求1所述的电解水制氢冷却装置，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。

4.如权利要求3所述的电解水制氢冷却装置，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。

5.如权利要求4所述的电解水制氢冷却装置，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。

6.如权利要求1所述的电解水制氢冷却装置，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。

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

8.如权利要求1所述的电解水制氢冷却装置，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。

9.如权利要求8所述的电解水制氢冷却装置，其特征在于，所述喇叭状开口的底角的范围为：30°～75°。

10.如权利要求1所述的电解水制氢冷却装置，其特征在于，所述壳体的底端设置有出液口。

11.如权利要求7所述的电解水制氢冷却装置，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的下方。

12.如权利要求11所述的电解水制氢冷却装置，其特征在于，所述过滤器内以其中心呈发散状等角度均匀设置格栅片。

13.如权利要求12所述的电解水制氢冷却装置，其特征在于，所述格栅片相对于水平面倾斜设置。

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