CN114277384A - 一种用于碱性电解制氢装置电解液循环的系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提出一种用于碱性电解制氢装置电解液循环的系统，包括至少两台通过管路相互并联连接的电解槽、分别连接于至少两台所述电解槽氢侧出口的氢分离器、分别连接于至少两台所述电解槽氧侧出口的氧分离器，所述氢分离器和所述氧分离器的出液口共连于回液管路，至少两台所述电解槽的回液侧通过管路共连于所述回液管路，多台电解槽通过管路并联连接，当其中一台电解槽启动工作后，温度达到要求，可以将电解液直接输送给其他轮动待启动电解槽，降低系统整体的启动时的能耗，另外也省去了碱液回流过程中的冷却和加热过程，而且多个电解槽可以共用一套氢氧分离系统，降低系统组装成本。
Description
技术领域
本申请涉及电解制氢技术领域，尤其涉及一种用于碱性电解制氢装置电解液循环的系统。
背景技术
目前工业化应用的碱性电解水装置中，电解槽工作温度一般为70℃～90℃，电解槽开始起动时，由于电解槽的温度不高，达不到产生氢气的温度条件，此时消耗的功率都用来产生热量以此提升电解槽的温度；当电解槽的功率不断提升至可以产生氢气，此时的功率为电解槽的保温功率。所以碱性电解槽第一次起动时需要耗时较长，在多台电解槽轮动制氢的系统中同样如此，需要分别启动，能耗高，启动效率低。
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用于碱性电解制氢装置电解液循环的系统，多台电解槽通过管路并联连接，当其中一台电解槽启动工作后，温度达到要求，可以将电解液直接输送给其他轮动待启动电解槽，降低系统整体的启动时的能耗，另外也省去了碱液回流过程中的冷却和加热过程，而且多个电解槽可以共用一套氢氧分离系统，降低系统组装成本。
为达到上述目的，本申请提出的一种用于碱性电解制氢装置电解液循环的系统，包括至少两台通过管路相互并联连接的电解槽、分别连接于至少两台所述电解槽氢侧出口的氢分离器、分别连接于至少两台所述电解槽氧侧出口的氧分离器，所述氢分离器和所述氧分离器的出液口共连于回液管路，至少两台所述电解槽的回液侧通过管路共连于所述回液管路，所述回液管路上设置碱水泵。
进一步地，所述回液管路上还设置有过滤器。
进一步地，还包括氢洗涤器和氧洗涤器，所述氢洗涤器通过管路和所述氢分离器双向连接形成第一循环回路，所述氧洗涤器通过管路和所述氧分离器双向连接形成第二循环回路。
进一步地，还包括氢冷却器，所述氢冷却器进液口和所述氢洗涤器连接，所述氢冷却器的出液口和所述氢分离器连接。
进一步地，还包括氧冷却器，所述氧冷却器进液口和所述氧洗涤器连接，所述氧冷却器的出液口和所述氧分离器连接。
进一步地，还包括补水箱，所述补水箱通过管路分别和所述氢洗涤器和所述氧洗涤器连接。
进一步地，还包括水泵，所述水泵设置于所述补水箱的出水侧。
进一步地，至少两台所述电解槽的氢侧出口和氧侧出口分别设置出液阀门。
进一步地，至少两台所述电解槽的回液侧分别设置回液阀门。
进一步地，所述氢洗涤器和所述氧洗涤器的进水侧分别设置有进水阀门。
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一种用于碱性电解制氢装置电解液循环的系统的结构示意图。
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一种用于碱性电解制氢装置电解液循环的系统的结构示意图。
参见图1，一种用于碱性电解制氢装置电解液循环的系统，包括至少两台通过管路相互并联连接的电解槽1、分别连接于至少两台所述电解槽1氢侧出口的氢分离器2、分别连接于至少两台所述电解槽1氧侧出口的氧分离器3，所述氢分离器2和所述氧分离器3的出液口共连于回液管路4，至少两台所述电解槽1的回液侧通过管路共连于所述回液管路4，所述回液管路4上设置碱水泵6。碱水泵6的启动可以加快碱液的回流速度，提高碱液的循环效率。
本实施例中，电解槽1的数量不进行限制，可以根据实际产量需要进行设置，为方便表述多个电解槽和氢分离器与氧分离器的连接关系，本申请中将以3台电解槽相互并联连接进行示例性说明，3台电解槽相互并联连接，并且通过管路与氢氧分离器连接，可以交替轮换对氢氧分离器供气。
3台电解槽1共用同一氧分离器和氢分离器，减少系统的冗余设置，只对电解槽进行切换轮换即可，氢分离器和氧分离器通过管路分别连接各个电解槽的回液口，可以实现电解液的回流。
具体地，本申请中包括第一电解槽A、第二电解槽B和第三电解槽C，当第一电解槽A已经启动，温度达到要求时，第一电解槽A可以将电解液直接输送给第二电解槽B，这样第二电解槽B就不需要有启动消耗的能耗，第一电解槽A阵列就退出运行，当第三电解槽C需要运行时，第二电解槽B把电解液给第三电解槽C，第二电解槽B停止运行，满足额定产氢量的系统要求。
在其他应用场景中，本申请的电解槽的结构布置也可以进行实施，比如电解槽制备厂商出厂前对设备进行调试，要出厂100台电解槽，可以只用一批电解液，依次注入到不同的电解槽中进行调试，可以降低能耗。
在其他实施例中，对于只需要额定产氢量的厂房来说，一台电解槽就可以满足产氢量要求，可以配备5台电解槽，让五台电解槽轮流使用，这样也可以延长电解槽使用寿命。
所述回液管路4上还设置有过滤器5，过滤器5对回流的碱液进行过滤，有效保护电解槽的正常运行。
一种用于碱性电解制氢装置电解液循环的系统还包括氢洗涤器7和氧洗涤器8，所述氢洗涤器7通过管路和所述氢分离器2双向连接形成第一循环回路，所述氧洗涤器8通过管路和所述氧分离器3双向连接形成第二循环回路。电解槽1产出的氢气和氧气分别通过氢分离器2和氧分离器3进行碱液分离，再次经过氢洗涤器和氧洗涤器进行洗涤，对气体进行纯化，通过氢洗涤器和氧洗涤器洗涤后的含碱冷却水可以分别回流到氢分离器和氧分离器，进而回流到电解槽内，实现碱液的循环利用，降低制氢成本。
一种用于碱性电解制氢装置电解液循环的系统还包括氢冷却器9，所述氢冷却器9进液口和所述氢洗涤器7连接，所述氢冷却器9的出液口和所述氢分离器2连接。氢冷却器9对于洗涤后的氢气进一步冷却，使其便于存储利用，冷却后的冷却水可以回流至氢分离器内，进而供应到电解槽进行补液，由于冷却换热后的冷却水具有一定的温度，节省了电解槽的加热能耗。
一种用于碱性电解制氢装置电解液循环的系统还包括氧冷却器10，所述氧冷却器10进液口和所述氧洗涤器8连接，所述氧冷却器10的出液口和所述氧分离器3连接。氧冷却器10对于洗涤后的氧气进一步冷却，使其便于存储利用，冷却后的冷却水可以回流至氧分离器内，进而供应到电解槽进行补液，由于冷却换热后的冷却水具有一定的温度，节省了电解槽的加热能耗。
一种用于碱性电解制氢装置电解液循环的系统还包括补水箱11，所述补水箱11通过管路分别和所述氢洗涤器7和所述氧洗涤器8连接。通过设置补水箱11对氢洗涤器和氧洗涤器进行供水，以对氢气和氧气中的碱液进行洗涤。
一种用于碱性电解制氢装置电解液循环的系统还包括水泵12，所述水泵12设置于所述补水箱11的出水侧。水泵12的设置可以提高补水箱对氢洗涤器和氧洗涤器的供水压力，实现对氢气和氧气的充分洗涤。
至少两台所述电解槽1的氢侧出口和氧侧出口分别设置出液阀门13。通过各自电解槽的出液阀门的启闭控制，实现对电解槽轮动启动的控制。
至少两台所述电解槽1的回液侧分别设置回液阀门14。通过各自电解槽的回液阀门的控制，实现对碱液回流流向的控制，使其流向运行中的电解槽，实现电解槽的可持续工作。
所述氢洗涤器7和所述氧洗涤器8的进水侧分别设置有进水阀门15。通过设置进水阀门，实现对氢洗涤器和氧洗涤器补水过程的控制，在没有氢气和氧气通过洗涤器时，可以关闭进水阀门，节约用水。
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 (10)
1.一种用于碱性电解制氢装置电解液循环的系统，其特征在于，包括至少两台通过管路相互并联连接的电解槽、分别连接于至少两台所述电解槽氢侧出口的氢分离器、分别连接于至少两台所述电解槽氧侧出口的氧分离器，所述氢分离器和所述氧分离器的出液口共连于回液管路，至少两台所述电解槽的回液侧通过管路共连于所述回液管路，所述回液管路上设置碱水泵。
2.如权利要求1所述的用于碱性电解制氢装置电解液循环的系统，其特征在于，所述回液管路上还设置有过滤器。
3.如权利要求1所述的用于碱性电解制氢装置电解液循环的系统，其特征在于，还包括氢洗涤器和氧洗涤器，所述氢洗涤器通过管路和所述氢分离器双向连接形成第一循环回路，所述氧洗涤器通过管路和所述氧分离器双向连接形成第二循环回路。
4.如权利要求3所述的用于碱性电解制氢装置电解液循环的系统，其特征在于，还包括氢冷却器，所述氢冷却器进液口和所述氢洗涤器连接，所述氢冷却器的出液口和所述氢分离器连接。
5.如权利要求3所述的用于碱性电解制氢装置电解液循环的系统，其特征在于，还包括氧冷却器，所述氧冷却器进液口和所述氧洗涤器连接，所述氧冷却器的出液口和所述氧分离器连接。
6.如权利要求3所述的用于碱性电解制氢装置电解液循环的系统，其特征在于，还包括补水箱，所述补水箱通过管路分别和所述氢洗涤器和所述氧洗涤器连接。
7.如权利要求6所述的用于碱性电解制氢装置电解液循环的系统，其特征在于，还包括水泵，所述水泵设置于所述补水箱的出水侧。
8.如权利要求1所述的用于碱性电解制氢装置电解液循环的系统，其特征在于，至少两台所述电解槽的氢侧出口和氧侧出口分别设置出液阀门。
9.如权利要求1所述的用于碱性电解制氢装置电解液循环的系统，其特征在于，至少两台所述电解槽的回液侧分别设置回液阀门。
10.如权利要求6所述的用于碱性电解制氢装置电解液循环的系统，其特征在于，所述氢洗涤器和所述氧洗涤器的进水侧分别设置有进水阀门。
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