CN204589321U - 利用水电解制备纯氢及氧回收系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种水电解制备氢气系统，尤其涉及一种利用水电解制备纯氢及氧回收系统。本实用新型包括电解槽、氢气冷却器、氢液分离器、氢汽水分离器和氢气储罐，电解槽分别与纯水装置、碱液装置、氧气冷却器和氢气冷却器相连，氢气冷却器与氢液分离器、氢汽水分离器、硅胶纯化器、分子筛除氧器、脱氮纯化器和氢气储罐依次相连，氢气冷却器的底部与电解槽相连；氢液分离器底部与液体收集器相连；氧气冷却器与氧液分离器、硅胶纯化器、脱氮纯化器和氧气储罐依次相连；分子筛除氧器还分别与加压器和氧气储罐相连。本实用新型结构简单、操作便捷，制备出的氢气纯度高，同时对氧气进行了纯化回收，具有较高的经济效益。

Description

利用水电解制备纯氢及氧回收系统
技术领域
本实用新型涉及一种水电解制备氢气系统，尤其涉及一种利用水电解制备纯氢及氧回收系统。
背景技术
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，而现有水电解装置制备的氢气的纯度还达不到要求。
水电解制备氢气的过程中，副产物为氧气，纯度为99.3％，由于所产生的氧气的纯度太低，工业用氧气要求的最低纯度也要99.7％，所以这部分氧气不能很好的利用，一般都会选择直接排放掉，如果对于小型的水电解制氢装置来说，这样的浪费可能是微乎其微的，但是对于大中型的水电解制氢设备，它产生的副产物氧气的量是不能忽视的，如果还是选择直接排入大气的话，会造成了很大的浪费，另外，如果单独做一套氧气的后处理设备的话，材料的费用和占地的空间都有很大程度的浪费。
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：提供一种利用水电解制备纯氢及氧回收系统，其结构简单、操作便捷，制备出的氢气纯度高，同时对氧气进行了纯化回收，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：
所述的利用水电解制备纯氢及氧回收系统，包括电解槽、氢气冷却器、氢液分离器、氢汽水分离器和氢气储罐，电解槽分别与纯水装置、碱液装置、氧气冷却器和氢气冷却器相连，氢气冷却器与氢液分离器、氢汽水分离器、硅胶纯化器、分子筛除氧器、脱氮纯化器和氢气储罐依次相连，氢气冷却器的底部与电解槽相连；氢液分离器底部与液体收集器相连；氧气冷却器与氧液分离器、硅胶纯化器、脱氮纯化器和氧气储罐依次相连；分子筛除氧器还分别与加压器和氧气储罐相连。
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。
所述脱氮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。
所述氢气冷却器与电解槽相连的管线上设有流量计。
所述氢气冷却器的底部与电解槽相连，是将氢气冷却器中冷却得到的水和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。
氧气冷却器与氧液分离器、硅胶纯化器、脱氮纯化器和氧气储罐依次相连，实现了对氧气的纯化和回收，节约了能源，具有显著的经济效益。
所述分子筛除氧器还分别与加压器和氧气储罐相连，当氢气收集完毕时，启动加压器对分子筛除氧器中的分子筛进行加压，以释放分子筛中吸附的氧气至氧气储罐中，进一步回收氧气。
所述硅胶纯化器可以分别吸附氢气和氧气中的水分；所述分子筛除氧器吸附氢气中的氧气，脱氮纯化器分别吸附氢气和氧气中的氮气，进一步提高了氢气和氧气的纯度。
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气冷却器进行冷却，冷却后的电解液和水返回到电解槽中进行重新利用；向上升起的氢气经氢液分离器进行分离，产生的液体进入液体收集器进行收集，分离后的氢气进入氢汽水分离器进一步分离，然后氢气依次进入分子筛除氧器和脱氮纯化器，分别吸附氢气中掺杂的氧气和氮气，进一步提高了氢气的纯度，提纯后的氢气最终进入氢气储罐进行储存。
水电解产生的氧气由电解槽引出，与夹带的电解液一起进入氧气冷却器进行冷却，冷却后的电解液和水滞留在氧气冷却器中，而冷却后的氧气进入氧液分离器中进行进一步的分离，分离后的氧气依次进入硅胶纯化器和脱氮纯化器，分别吸附氧气中的水分和氮气，提高了氧气的纯度，提纯后的氧气最终进入氧气储罐进行储存。当氢气收集完毕时，启动加压器对分子筛除氧器中的分子筛进行加压，以释放分子筛中吸附的氧气至氧气储罐中，进一步回收氧气。
本实用新型所具有的有益效果是：
本实用新型结构简单、操作便捷，制备出的氢气纯度高，同时对氧气进行了纯化回收，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、氧气冷却器；4、氧液分离器；5、硅胶纯化器；6、脱氮纯化器；7、氧气储罐；8、氢液分离器；9、氢汽水分离器；10、分子筛除氧器；11、阻火器；12、氢气储罐；13、加压器；14、液体收集器；15、氢气冷却器；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，所述的利用水电解制备纯氢及氧回收系统，包括电解槽17、氢气冷却器15、氢液分离器8、氢汽水分离器9和氢气储罐12，电解槽17分别与纯水装置2、碱液装置1、氧气冷却器3和氢气冷却器15相连，氢气冷却器15与氢液分离器8、氢汽水分离器9、硅胶纯化器5、分子筛除氧器10、脱氮纯化器6和氢气储罐12依次相连，氢气冷却器15的底部与电解槽17相连；氢液分离器8底部与液体收集器14相连；氧气冷却器3与氧液分离器4、硅胶纯化器5、脱氮纯化器6和氧气储罐7依次相连；分子筛除氧器10还分别与加压器13和氧气储罐7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。
所述脱氮纯化器6与氢气储罐12相连的管线上设有阻火器11，增加系统的安全性。
所述氢气冷却器15与电解槽17相连的管线上设有流量计16。
所述氢气冷却器15的底部与电解槽17相连，是将氢气冷却器15中冷却得到的水和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。
氧气冷却器3与氧液分离器4、硅胶纯化器5、脱氮纯化器6和氧气储罐7依次相连，实现了对氧气的纯化和回收，节约了能源，具有显著的经济效益。
所述分子筛除氧器10还分别与加压器13和氧气储罐7相连，当氢气收集完毕时，启动加压器13对分子筛除氧器10中的分子筛进行加压，以释放分子筛中吸附的氧气至氧气储罐7中，进一步回收氧气。
所述硅胶纯化器5可以分别吸附氢气和氧气中的水分；所述分子筛除氧器10吸附氢气中的氧气，脱氮纯化器6分别吸附氢气和氧气中的氮气，进一步提高了氢气和氧气的纯度。
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气冷却器15进行冷却，冷却后的电解液和水返回到电解槽17中进行重新利用；向上升起的氢气经氢液分离器8进行分离，产生的液体进入液体收集器14进行收集，分离后的氢气进入氢汽水分离器9进一步分离，然后氢气依次进入分子筛除氧器10和脱氮纯化器6，分别吸附氢气中掺杂的氧气和氮气，进一步提高了氢气的纯度，提纯后的氢气最终进入氢气储罐12进行储存。
水电解产生的氧气由电解槽17引出，与夹带的电解液一起进入氧气冷却器3进行冷却，冷却后的电解液和水滞留在氧气冷却器3中，而冷却后的氧气进入氧液分离器4中进行进一步的分离，分离后的氧气依次进入硅胶纯化器5和脱氮纯化器6，分别吸附氧气中的水分和氮气，提高了氧气的纯度，提纯后的氧气最终进入氧气储罐7进行储存。当氢气收集完毕时，启动加压器13对分子筛除氧器10中的分子筛进行加压，以释放分子筛中吸附的氧气至氧气储罐7中，进一步回收氧气。

Claims (5)

1.一种利用水电解制备纯氢及氧回收系统，包括电解槽(17)、氢气冷却器(15)、氢液分离器(8)、氢汽水分离器(9)和氢气储罐(12)，其特征在于：电解槽(17)分别与纯水装置(2)、碱液装置(1)、氧气冷却器(3)和氢气冷却器(15)相连，氢气冷却器(15)与氢液分离器(8)、氢汽水分离器(9)、硅胶纯化器(5)、分子筛除氧器(10)、脱氮纯化器(6)和氢气储罐(12)依次相连，氢气冷却器(15)的底部与电解槽(17)相连；氢液分离器(8)底部与液体收集器(14)相连；氧气冷却器(3)与氧液分离器(4)、硅胶纯化器(5)、脱氮纯化器(6)和氧气储罐(7)依次相连；分子筛除氧器(10)还分别与加压器(13)和氧气储罐(7)相连。
2.根据权利要求1所述的利用水电解制备纯氢及氧回收系统，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所述的利用水电解制备纯氢及氧回收系统，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所述的利用水电解制备纯氢及氧回收系统，其特征在于：脱氮纯化器(6)与氢气储罐(12)相连的管线上设有阻火器(11)。
5.根据权利要求1或2所述的利用水电解制备纯氢及氧回收系统，其特征在于：氢气冷却器(15)与电解槽(17)相连的管线上设有流量计(16)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021056423A1 (zh) * 2019-09-24 2021-04-01 国电龙源电力技术工程有限责任公司 一种电解水制氢耦合锅炉富氧燃烧系统
CN114481161A (zh) * 2022-01-28 2022-05-13 上海羿沣氢能科技有限公司 电解水制氢系统及制氧子系统
CN114592199A (zh) * 2022-03-03 2022-06-07 上海丹通新材料有限公司 一种采用变压吸附制备高纯氢气的系统

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