CN204589317U - 水电解制备纯氢气系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种制备氢气系统，尤其涉及一种水电解制备纯氢气系统。本实用新型包括电解槽、氢液分离器、氢气冷却器和氢气储罐，电解槽分别与纯水装置、碱液装置、氧液分离器和氢液分离器相连，纯水装置与空气置换机相连，纯水装置顶部还设有气体出口；氧液分离器与氧气收集器相连；氢液分离器与洗涤器、氢气冷却器、3A分子筛纯化器、4A分子筛纯化器和氢气储罐依次相连；氢液分离器的底部与电解槽相连；氢气冷却器与3A分子筛纯化器之间的管线上设有丝网捕捉器，丝网捕捉器的底部与氢液分离器相连；洗涤器与洗液收集器相连。本实用新型结构简单、操作便捷，制备出的氢气纯度高，具有较高的经济效益。

Description

水电解制备纯氢气系统
技术领域
本实用新型涉及一种制备氢气系统，尤其涉及一种水电解制备纯氢气系统。
背景技术
水电解法是工业制氢的重要途径之一，一般水电解制氢工业装置的氢气输出纯度为99.6％～99.9％，其杂质比较单纯，主要为氧、饱和水蒸气和微量氮，微量氮杂质主要来自于电解装置所用的水原料。
氢气是主要的工业原料，也是最重要的工业气体和特种气体，在石油化工、电子工业、冶金工业、食品加工、浮法玻璃、精细有机合成、航空航天等方面有着广泛的应用。同时，氢也是一种理想的二次能源(二次能源是指必须由一种初级能源如太阳能、煤炭等来制取的能源)。其中一些领域对氢气的纯度要求很高，如航天工业燃料、色谱测试等需要高纯度的氢气，而现有装置制备的氢气的纯度还达不到要求。
实用新型内容
根据以上现有技术中的不足，本实用新型要解决的技术问题是：提供一种水电解制备纯氢气系统，其结构简单、操作便捷，制备出的氢气纯度高，具有较高的经济效益。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
所述的水电解制备纯氢气系统，包括电解槽、氢液分离器、氢气冷却器和氢气储罐，电解槽分别与纯水装置、碱液装置、氧液分离器和氢液分离器相连，纯水装置与空气置换机相连，纯水装置顶部还设有气体出口；氧液分离器与氧气收集器相连；氢液分离器与洗涤器、氢气冷却器、3A分子筛纯化器、4A分子筛纯化器和氢气储罐依次相连；氢液分离器的底部与电解槽相连；氢气冷却器与3A分子筛纯化器之间的管线上设有丝网捕捉器，丝网捕捉器的底部与氢液分离器相连；洗涤器与洗液收集器相连。
所述纯水装置与电解槽相连的管线上设有流量计。
所述碱液装置与电解槽相连的管线上设有流量计。
所述氢液分离器与电解槽相连的管线上设有流量计。
所述4A分子筛纯化器与氢气储罐相连的管线上设有阻火器，增加系统的安全性。
在纯水进行电解之前，利用空气置换机可以将电解槽中的空气和纯水中溶解的空气通过气体出口置换出来，减少了纯水中的杂质含量。
所述氢液分离器的底部与电解槽相连，是将氢液分离器分离出的电解液回收至电解槽，不但减少了碱液装置补给的碱液用量，而且节能减排。
所述洗涤器将氢液分离器分离出来的气体进行洗涤，以进一步除去气体携带的电解液，提高了气体的纯度。
所述丝网捕捉器可以将氢气中的雾滴捕集下来，并返回到氢液分离器中进行再次分离。
所述3A分子筛纯化器可以吸附氢气中的水分；所述4A分子筛纯化器不但吸附氢气中的水分，还可以吸附氢气中的氧气和氮气，进一步提高了氢气的纯度。
在纯水进行电解之前，利用空气置换机将电解槽中的空气和纯水中溶解的空气通过气体出口置换出来；水电解产生的氢气由电解槽引出，与夹带的电解液一起进入氢液分离器中进行分离，分离出的电解液滞留在氢液分离器内，然后返回到电解槽中进行重新利用；分离出的氢气进入洗涤器进行洗涤，进一步除去了气体携带的电解液，洗涤后产生的液体进入洗液收集器；洗涤后的氢气进入氢气冷却器进行冷却，冷却后的氢气经由丝网捕捉器，把氢气中的雾滴捕集下来，并返回到氢液分离器中进行再次分离。氢气经过丝网捕捉器后依次进入到3A分子筛纯化器和4A分子筛纯化器中，吸附氢气中的水分、氧气和氮气，提纯后的氢气最终进入氢气储罐中进行储存。
本实用新型所具有的有益效果是：
本实用新型中的空气置换机，使得电解槽中和纯水中溶解的空气在水电解之前置换出来，减少了纯水中的杂质含量；本实用新型中的洗涤器将氢液分离器分离出来的气体进行洗涤，进一步除去了气体携带的电解液，提高了气体的纯度；本实用新型中的两种分子筛纯化器的联合应用，对氢气进行了深度的纯化。本实用新型结构简单、操作便捷，制备出的氢气纯度高，具有较高的经济效益。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图；
图中：1、碱液装置；2、纯水装置；3、空气置换机；4、气体出口；5、氧液分离器；6、氧气收集器；7、洗涤器；8、氢气冷却器；9、丝网捕捉器；10、3A分子筛纯化器；11、4A分子筛纯化器；12、阻火器；13、氢气储罐；14、洗液收集器；15、氢液分离器；16、流量计；17、电解槽。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施例做进一步描述：
实施例1
如图1所示，所述的水电解制备纯氢气系统，包括电解槽17、氢液分离器15、氢气冷却器8和氢气储罐13，电解槽17分别与纯水装置2、碱液装置1、氧液分离器5和氢液分离器15相连，纯水装置2与空气置换机3相连，纯水装置2顶部还设有气体出口4；氧液分离器5与氧气收集器6相连；氢液分离器15与洗涤器7、氢气冷却器8、3A分子筛纯化器10、4A分子筛纯化器11和氢气储罐13依次相连；氢液分离器15的底部与电解槽17相连；氢气冷却器8与3A分子筛纯化器10之间的管线上设有丝网捕捉器9，丝网捕捉器9的底部与氢液分离器15相连；洗涤器7与洗液收集器14相连。
所述纯水装置2与电解槽17相连的管线上设有流量计16。
所述碱液装置1与电解槽17相连的管线上设有流量计16。
所述氢液分离器15与电解槽17相连的管线上设有流量计16。
所述4A分子筛纯化器11与氢气储罐13相连的管线上设有阻火器12，增加系统的安全性。
在纯水进行电解之前，利用空气置换机3可以将电解槽17中的空气和纯水中溶解的空气通过气体出口4置换出来，减少了纯水中的杂质含量。
所述氢液分离器15的底部与电解槽17相连，是将氢液分离器15分离出的电解液回收至电解槽17，不但减少了碱液装置1补给的碱液用量，而且节能减排。
所述洗涤器7将氢液分离器15分离出来的气体进行洗涤，以进一步除去气体携带的电解液，提高了气体的纯度。
所述丝网捕捉器9可以将氢气中的雾滴捕集下来，并返回到氢液分离器15中进行再次分离。
所述3A分子筛纯化器10可以吸附氢气中的水分；所述4A分子筛纯化器11不但吸附氢气中的水分，还可以吸附氢气中的氧气和氮气，进一步提高了氢气的纯度。
在纯水进行电解之前，利用空气置换机3将电解槽17中的空气和纯水中溶解的空气通过气体出口4置换出来；水电解产生的氢气由电解槽17引出，与夹带的电解液一起进入氢液分离器15中进行分离，分离出的电解液滞留在氢液分离器15内，然后返回到电解槽17中进行重新利用；分离出的氢气进入洗涤器7进行洗涤，进一步除去了气体携带的电解液，洗涤后产生的液体进入洗液收集器14；洗涤后的氢气进入氢气冷却器8进行冷却，冷却后的氢气经由丝网捕捉器9，把氢气中的雾滴捕集下来，并返回到氢液分离器15中进行再次分离。氢气经过丝网捕捉器9后依次进入到3A分子筛纯化器10和4A分子筛纯化器11中，吸附氢气中的水分、氧气和氮气，提纯后的氢气最终进入氢气储罐13中进行储存。

Claims (5)

1.一种水电解制备纯氢气系统，包括电解槽(17)、氢液分离器(15)、氢气冷却器(8)和氢气储罐(13)，其特征在于：电解槽(17)分别与纯水装置(2)、碱液装置(1)、氧液分离器(5)和氢液分离器(15)相连，纯水装置(2)与空气置换机(3)相连，纯水装置(2)顶部还设有气体出口(4)；氧液分离器(5)与氧气收集器(6)相连；氢液分离器(15)与洗涤器(7)、氢气冷却器(8)、3A分子筛纯化器(10)、4A分子筛纯化器(11)和氢气储罐(13)依次相连；氢液分离器(15)的底部与电解槽(17)相连；氢气冷却器(8)与3A分子筛纯化器(10)之间的管线上设有丝网捕捉器(9)，丝网捕捉器(9)的底部与氢液分离器(15)相连；洗涤器(7)与洗液收集器(14)相连。
2.根据权利要求1所述的水电解制备纯氢气系统，其特征在于：纯水装置(2)与电解槽(17)相连的管线上设有流量计(16)。
3.根据权利要求1或2所述的水电解制备纯氢气系统，其特征在于：碱液装置(1)与电解槽(17)相连的管线上设有流量计(16)。
4.根据权利要求1或2所述的水电解制备纯氢气系统，其特征在于：4A分子筛纯化器(11)与氢气储罐(13)相连的管线上设有阻火器(12)。
5.根据权利要求1或2所述的水电解制备纯氢气系统，其特征在于：氢液分离器(15)与电解槽(17)相连的管线上设有流量计(16)。
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