CN114855196A - 一种水电解制氢设备及制氢工艺 - Google Patents

一种水电解制氢设备及制氢工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及水电解制氢技术领域，具体为一种水电解制氢设备及制氢工艺，包括电解槽，电解槽的两侧分别设置有氢侧分离器和氧侧分离器，氢侧分离器的一端连通有氢侧洗涤器，氢侧洗涤器的一端连通有氢侧压力调节器，氢侧压力调节器的一端连通有平衡箱，平衡箱的一端连接有冷却器，冷却器的一端连接有储氢罐；氧侧分离器的一端连通有氧侧洗涤器，氧侧洗涤器的一端连通有氧侧压力调节器，氧侧压力调节器的一端连通有氧侧水封槽；电解槽的一端还连通有碱液过滤器，碱液过滤器的一端连通有碱液箱。本发明中，氢气会经过滤装置进行过滤，从而将大气泡打散，增大气体与纯水的接触面积，使氢气中的电解液溶在氢侧洗涤器中，从而提高氢气的纯度。

Description

一种水电解制氢设备及制氢工艺
技术领域
本发明涉及水电解制氢技术领域，具体为一种水电解制氢设备及制氢工艺。
背景技术
在工业上通常会采用将水蒸气通过灼热的焦炭、灼热的铁制取氢气，或者是由水煤气中提取氢气，以及电解水制取氢气等操作来制取氢气，而通过电解水的方法制取氢气，可使得氢气的纯度达到99％以上，因此电解水制氢是工业上制备氢气的一种重要的方法，在电解水制氢的过程中，为了提高氢气的纯度，需要将电解过程中制得的氢气通入气体洗涤器中，去除氢气中含有的电解液。
目前在将氢气注入氢侧洗涤器的过程中，气体在纯水中产生的气泡较大，使得氢气中仍含有未去除的电解液。因此我们对此做出改进，提出一种水电解制氢设备及制氢工艺。
发明内容
本发明提供了一种水电解制氢设备，包括电解槽，所述电解槽的两侧分别设置有氢侧分离器和氧侧分离器，所述氢侧分离器的一端连通有氢侧洗涤器，所述氢侧洗涤器的一端连通有氢侧压力调节器，所述氢侧压力调节器的一端连通有平衡箱，所述平衡箱的一端连接有冷却器，所述冷却器的一端连接有储氢罐；所述氧侧分离器的一端连通有氧侧洗涤器，所述氧侧洗涤器的一端连通有氧侧压力调节器，所述氧侧压力调节器的一端连通有氧侧水封槽；所述电解槽的一端还连通有碱液过滤器，所述碱液过滤器的一端连通有碱液箱；所述氢侧洗涤器内设置有过滤装置，且氢侧洗涤器与氢侧分离器之间通过通气管连通，氢侧洗涤器与碱液箱之间通过排液管连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述氢侧洗涤器的顶端开设有进气口，所述通气管通过进气口设置在氢侧洗涤器的内部，且通气管的底端呈喇叭形。
作为本发明的一种优选技术方案，所述平衡箱与氢侧洗涤器内均装有纯水，且氢侧洗涤器与平衡箱之间通过通水管连通。
作为本发明的一种优选技术方案，所述氢侧洗涤器的一侧开设有出气口，所述进气口与出气口处均设置有气泵；所述氢侧洗涤器的底端开设有排液口，所述排液管设置在排液口内。
作为本发明的一种优选技术方案，所述过滤装置包括过滤框和过滤网一，所述过滤网一设置在过滤框的顶部，所述过滤框由过滤网二和过滤网三组成，且过滤网二设置在过滤网三的顶部。
作为本发明的一种优选技术方案，所述过滤网一上铰接有多个波浪板，所述过滤网一、过滤网二、过滤网三上的孔径依次增大，且过滤网二与过滤网三之间设置有连接板，所述连接板与氢侧洗涤器内壁滑动连接，且连接板上开设有通孔。
作为本发明的一种优选技术方案，所述过滤网二的底端设置有摆动弹簧，所述摆动弹簧的底端与连接板固定连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述通气管的底端通过连接杆铰接有摆动板，所述摆动板上开设有通气孔且摆动板的底端的两侧设置有连接弹簧，所述连接弹簧的底端铰接有弹性板，且弹性板的一端与氢侧洗涤器的内壁铰接。
作为本发明的一种优选技术方案，还包括以下步骤：
S1：将平衡箱内的纯水通过通水管注入氢侧洗涤器，将电解槽中产生的氢气通过通气管通入氢侧洗涤器中；
S2：氢气吹动摆动板摆动，摆动板通过连接弹簧带动弹性板摆动，使得氢气穿过通气孔向上运动；
S3：气体穿过过滤网三向上运动，气体注入到纯水中使纯水搅动，纯水运动使得摆动弹簧摆动，摆动弹簧带动连接板摆动，将产生的气泡打散；
S4：纯水运动使得波浪板摆动，波浪板再次将向上运动的气泡打散，最后使得纯净的氢气从出气口排出。
本发明的有益效果是：本发明中，在将氢气注入氢侧洗涤器中时，氢气会经过滤装置进行过滤，过滤装置可以将大气泡打散，从而增大气体与纯水的接触面积，使得氢气中的电解液溶在氢侧洗涤器的纯水中，从而提高氢气的纯度。
本发明中，氢气在排入氢侧洗涤器中时，会首先带动摆动板摆动，并通过摆动板、连接弹簧带动弹性板摆动，从而将大气泡打散，之后产生的小气泡会依次被过滤网三、过滤网二以及过滤网一打散，从而增大气体与纯水的接触面积，更好地去除氢气中的电解液。
本发明中，电解液溶于纯水中成为浓度低的碱液，并通过氢侧洗涤器下方的排液管排入至碱液箱中，从而实现碱液的循环利用。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明一种水电解制氢设备工艺的流程示意图；
图2是本发明一种水电解制氢设备的结构示意图；
图3是图2中A处的放大图；
图4是图2中B处的放大图。
图中：1、电解槽；2、氢侧分离器；3、氢侧洗涤器；4、平衡箱；5、通气管；6、排液管；7、进气口；8、出气口；9、气泵；10、过滤框；11、过滤网一；12、过滤网二；13、过滤网三；14、连接板；15、摆动弹簧；16、摆动板；17、连接弹簧；18、弹性板；19、波浪板。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：如图1至图4所示，本发明一种水电解制氢设备及制氢工艺，包括电解槽1，电解槽1中有电解液，电解液可以电解出氢气和氧气，电解槽1的两侧分别设置有氢侧分离器2和氧侧分离器，氢侧分离器2的一端连通有氢侧洗涤器3，氢侧洗涤器3的一端连通有氢侧压力调节器，氢侧压力调节器的一端连通有平衡箱4，平衡箱4的一端连接有冷却器，冷却器的一端连接有储氢罐；氧侧分离器的一端连通有氧侧洗涤器，氧侧洗涤器的一端连通有氧侧压力调节器，氧侧压力调节器的一端连通有氧侧水封槽，电解槽电解出的氢气会依次通过氢侧分离器2、氢侧洗涤器3、氢侧压力调节器、平衡箱4、冷却器，之后便可存入储氢罐中进行储存备用；由电解槽1电解出的氧气则会依次通过氧侧分离器、氧侧洗涤器、氧侧压力调节器、水封槽，之后可将其存入氧气罐中储存备用；电解槽1的一端还连通有碱液过滤器，碱液过滤器的一端连通有碱液箱，氢侧分离器2、氢侧洗涤器3、氢侧压力调节器、氧侧分离器、氧侧洗涤器以及氧侧压力调节器中分离以及洗涤的碱液都会通过碱液过滤器过滤后进入到碱液箱中，实现碱液的循环利用；氢侧洗涤器3内设置有过滤装置，且氢侧洗涤器3与氢侧分离器2之间通过通气管5连通，氢侧洗涤器3与碱液箱之间通过排液管6连接，在氢气产生之后，氢气会从氢侧分离器2通过通气管5进入到氢侧洗涤器3中，将氢气中含有的电解液去除，以便得到纯度更高的氢气。
氢侧洗涤器3的顶端开设有进气口7，通气管5通过进气口7设置在氢侧洗涤器3的内部，且通气管5的底端呈喇叭形，喇叭形的底端可以增大氢气与氢侧洗涤器3中纯水的接触面积。平衡箱4与氢侧洗涤器3内均装有纯水，且氢侧洗涤器3与平衡箱4之间通过通水管连通，氢侧洗涤器3中的纯水由平衡箱4供给，当氢气进入到氢侧洗涤器3中时，既可以对氢气降温，同时也可以去除氢气中的电解液。
氢侧洗涤器3的一侧开设有出气口8，进气口7与出气口8处均设置有气泵9，气泵9便于气体进入与排出；氢侧洗涤器3的底端开设有排液口，排液管6设置在排液口内，氢气中含有的电解液留在氢侧洗涤器3中，成为浓度低的碱液，可通过排液管6将该碱液排至碱液箱中，实现循环利用。
过滤装置包括过滤框10和过滤网一11，过滤网一11设置在过滤框10的顶部，过滤框10由过滤网二12和过滤网三13组成，且过滤网二12设置在过滤网三13的顶部，过滤网一11、过滤网二12和过滤网三13均可将大气泡打散，增加气体与纯水的接触面积，更好地去除氢气中的电解液，且过滤网二12与过滤网三13之间存在间隙。过滤网一11上铰接有多个波浪板19，波浪板19由弹性材料制成；过滤网一11、过滤网二12、过滤网三13上的孔径依次增大，且过滤网二12与过滤网三13之间设置有连接板14，连接板14与氢侧洗涤器3内壁滑动连接，且连接板14上开设有通孔。过滤网二12的底端设置有摆动弹簧15，摆动弹簧15的底端与连接板14固定连接。通气管5的底端通过连接杆铰接有摆动板16，连接杆起到连接的作用；摆动板16上开设有通气孔且摆动板16的底端的两侧设置有连接弹簧17，连接弹簧17的底端铰接有弹性板18，且弹性板18的一端与氢侧洗涤器3的内壁铰接，当氢气被大量注入氢侧洗涤器3中时，会使得氢侧洗涤器3中的纯水晃动，且使得摆动板16摆动，摆动板16摆动的过程中通过连接弹簧17带动弹性板18摆动，从而使纯水搅动幅度增大，使得产生的气泡增多，气泡向上运动，首先通过过滤网三13，此时纯水的搅动会使得摆动弹簧15带动连接板14运动，且从图中可知，过滤框10设置有两个，便于消灭产生的气泡，之后气体继续向上运动，纯水的运动使得波浪板19也开始摆动，气泡依次经过过滤网三13、过滤网二12、过滤网一11，使得气泡越来越小，越来越少，从而更好地去除氢气中的电解液。
包括以下步骤：
S1：将平衡箱4内的纯水通过通水管注入氢侧洗涤器3，将电解槽1中产生的氢气通过通气管5通入氢侧洗涤器3中，使得氢气中的电解液溶在纯水中，从而去除氢气中的电解液，提高氢气的纯度；
S2：氢气吹动摆动板16摆动，摆动板16通过连接弹簧17带动弹性板18摆动，使得氢气穿过通气孔向上运动，摆动板16摆动可以增大纯水运动的幅度，可以使氢气更好地与纯水接触；
S3：气体穿过过滤网三13向上运动，气体注入到纯水中使纯水搅动，纯水运动使得摆动弹簧15摆动，摆动弹簧15带动连接板14摆动，将产生的气泡打散，摆动弹簧15带动连接板14运动，同样可以起到搅动纯水的作用，从而将气泡打散；
S4：纯水运动使得波浪板19摆动，波浪板19再次将向上运动的气泡打散，最后使得纯净的氢气从出气口8排出，气泡依次通过过滤网三13、过滤网二12和过滤网一11，从而可以将产生的气泡打碎打散，增大氢气与纯水的接触面积。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种水电解制氢设备，包括电解槽(1)，其特征在于，所述电解槽(1)的两侧分别设置有氢侧分离器(2)和氧侧分离器，所述氢侧分离器(2)的一端连通有氢侧洗涤器(3)，所述氢侧洗涤器(3)的一端连通有氢侧压力调节器，所述氢侧压力调节器的一端连通有平衡箱(4)，所述平衡箱(4)的一端连接有冷却器，所述冷却器的一端连接有储氢罐；所述氧侧分离器的一端连通有氧侧洗涤器，所述氧侧洗涤器的一端连通有氧侧压力调节器，所述氧侧压力调节器的一端连通有氧侧水封槽；所述电解槽(1)的一端还连通有碱液过滤器，所述碱液过滤器的一端连通有碱液箱；所述氢侧洗涤器(3)内设置有过滤装置，且氢侧洗涤器(3)与氢侧分离器(2)之间通过通气管(5)连通，氢侧洗涤器(3)与碱液箱之间通过排液管(6)连接。
2.根据权利要求1所述的一种水电解制氢设备，其特征在于，所述氢侧洗涤器(3)的顶端开设有进气口(7)，所述通气管(5)通过进气口(7)设置在氢侧洗涤器(3)的内部，且通气管(5)的底端呈喇叭形。
3.根据权利要求1所述的一种水电解制氢设备，其特征在于，所述平衡箱(4)与氢侧洗涤器(3)内均装有纯水，且氢侧洗涤器(3)与平衡箱(4)之间通过通水管连通。
4.根据权利要求1所述的一种水电解制氢设备，其特征在于，所述氢侧洗涤器(3)的一侧开设有出气口(8)，所述进气口(7)与出气口(8)处均设置有气泵(9)；所述氢侧洗涤器(3)的底端开设有排液口，所述排液管(6)设置在排液口内。
5.根据权利要求1所述的一种水电解制氢设备，其特征在于，所述过滤装置包括过滤框(10)和过滤网一(11)，所述过滤网一(11)设置在过滤框(10)的顶部，所述过滤框(10)由过滤网二(12)和过滤网三(13)组成，且过滤网二(12)设置在过滤网三(13)的顶部。
6.根据权利要求5所述的一种水电解制氢设备，其特征在于，所述过滤网一(11)上铰接有多个波浪板(19)，所述过滤网一(11)、过滤网二(12)、过滤网三(13)上的孔径依次增大，且过滤网二(12)与过滤网三(13)之间设置有连接板(14)，所述连接板(14)与氢侧洗涤器(3)内壁滑动连接，且连接板(14)上开设有通孔。
7.根据权利要求6所述的一种水电解制氢设备，其特征在于，所述过滤网二(12)的底端设置有摆动弹簧(15)，所述摆动弹簧(15)的底端与连接板(14)固定连接。
8.根据权利要求7所述的一种水电解制氢设备，其特征在于，所述通气管(5)的底端通过连接杆铰接有摆动板(16)，所述摆动板(16)上开设有通气孔且摆动板(16)的底端的两侧设置有连接弹簧(17)，所述连接弹簧(17)的底端铰接有弹性板(18)，且弹性板(18)的一端与氢侧洗涤器(3)的内壁铰接。
9.根据权利要求8所述的一种水电解制氢工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将平衡箱(4)内的纯水通过通水管注入氢侧洗涤器(3)，将电解槽(1)中产生的氢气通过通气管(5)通入氢侧洗涤器(3)中；
S2：氢气吹动摆动板(16)摆动，摆动板(16)通过连接弹簧(17)带动弹性板(18)摆动，使得氢气穿过通气孔向上运动；
S3：气体穿过过滤网三(13)向上运动，气体注入到纯水中使纯水搅动，纯水运动使得摆动弹簧(15)摆动，摆动弹簧(15)带动连接板(14)摆动，将产生的气泡打散；
S4：纯水运动使得波浪板(19)摆动，波浪板(19)再次将向上运动的气泡打散，最后使得纯净的氢气从出气口(8)排出。
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