CN212669205U

CN212669205U - 制氢系统

Info

Publication number: CN212669205U
Application number: CN202021360530.4U
Authority: CN
Inventors: 刘洪新; 李长庆
Original assignee: Shenzhen Zhonghydrogen Technology Co ltd; Henan China Hydrogen Power Research Institute Co ltd
Current assignee: Shenzhen Zhonghydrogen Technology Co ltd; Henan China Hydrogen Power Research Institute Co ltd
Priority date: 2020-07-10
Filing date: 2020-07-10
Publication date: 2021-03-09
Anticipated expiration: 2030-07-10

Abstract

本实用新型提供一种制氢系统，涉及制氢技术领域，本实用新型的方案，该系统包括：壳体、供水组件、设置在壳体内部的多个料筒及控制器；多个料筒中相邻料筒的顶部设置有导流槽；壳体的外壁设置有进水口和排气口；供水组件与进水口连通，控制器与供水组件通信连接，用以控制供水组件通过进水口向第一个料筒供水，在第一个料筒反应结束后，通过进水口继续供水，经第一个料筒溢出通过导流槽流至第二个料筒，并在第二个料筒反应结束后，通过进水口持续供水，直至多个料筒均反应结束，通过排气口将产生的氢气排出。本实用新型的方案中，一次反应一个料筒，互不干扰，具有氢气即时制备，即时输出，安全性高，并提高了反应速率。

Description

制氢系统

技术领域

本实用新型涉及制氢技术领域，具体而言，涉及一种制氢系统。

背景技术

氢能是公认的清洁能源，利用氢氧燃料电池可以将其直接转化为电能，且反应产物仅为水，对环境没有任何负面影响。近年来，环境保护、减少有害气体排放等日益受到世界各国关注，船舶能源种类正在从以化石能源为主的局面逐渐向低碳化能源转变，氢能作为零碳能源有望被广泛应用于船舶领域。然而，氢气难以储运的问题却限制了氢能船舶的发展。

现有船用氢能源动力系统，主要依赖于高压氢气瓶供氢，使用过程中存在加氢困难、储氢密度低以及安全性低等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种制氢系统，以便解决现有技术中，制氢系统存在加氢困难、储氢密度低以及安全性低等问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本实用新型实施例提供了制氢系统，包括：壳体、供水组件、设置在所述壳体内部的多个料筒，以及控制器；其中，每个料筒内设置有反应包，所述多个料筒中相邻料筒的顶部设置有导流槽；

所述壳体的外壁设置有进水口和排气口，所述进水口朝向所述多个料筒中的第一个料筒的开口处；

所述供水组件与所述进水口连通，所述控制器与所述供水组件通信连接，用以控制所述供水组件通过所述进水口向所述第一个料筒供水，在所述第一个料筒反应结束后，控制所述供水组件通过所述进水口继续供水，使得所述进水口的供水经所述第一个料筒溢出通过导流槽流至第二个料筒，并在所述第二个料筒反应结束后，控制所述供水组件通过所述进水口持续供水，直至所述多个料筒均反应结束；

所述多个料筒在反应过程中产生的氢气通过所述排气口排出。

可选地，所述多个料筒沿所述壳体的圆周方向均匀排布。

可选地，所述壳体和所述料筒之间的空隙处，还设置有冷却液，所述冷却液内设置有换热盘管。

可选地，所述散热盘管螺旋环绕所述料筒设置。

可选地，所述系统还包括：第一水泵，所述壳体上还设置有第一开孔和第二开孔；

所述第一水泵的进水口与冷却水源连接，所述第一水泵的出水口连接第一水管的一端，所述第一水管的另一端穿过所述第一开孔与所述散热盘管进水口连接；

所述散热盘管的出水口连接第二水管的一端，所述第二水管的另一端穿过所述第二开孔与排水池相连接。

可选地，所述进水口和所述排气口均设置在所述壳体的侧壁的上部。

可选地，所述系统还包括：压力传感器，所述压力传感器设置在所述排气口；

所述压力传感器与所述控制器通信连接，用以将所述压力传感器采集的所述排气口的气体压力值传输给所述控制器，使得所述控制器根据所述气体压力值控制所述供水组件向所述进水口的供水量。

可选地，所述供水组件包括：第二水泵；所述第二水泵的进口与水源相连通，所述水泵的出口通过第三水管与所述进水口连通。

可选地，所述多个料筒在所述壳体内沿所述壳体的圆周方向均匀分布。

可选地，所述多个料筒为一体可拆卸料筒。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供了一种制氢系统，该系统包括：壳体、供水组件、设置在壳体内部的多个料筒，以及控制器；其中，每个料筒内设置有反应包，多个料筒中相邻料筒的顶部设置有导流槽；壳体的外壁设置有进水口和排气口，进水口朝向多个料筒中的第一个料筒的开口处；供水组件与进水口连通，控制器与供水组件通信连接，用以控制供水组件通过进水口向第一个料筒供水，在第一个料筒反应结束后，控制供水组件通过进水口继续供水，使得进水口的供水经第一个料筒溢出通过导流槽流至第二个料筒，并在第二个料筒反应结束后，控制供水组件通过进水口持续供水，直至多个料筒均反应结束；多个料筒在反应过程中产生的氢气通过排气口排出。本实用新型的方案中，通过在多个料筒中相邻料筒的顶部设置有导流槽，使得在第一个料筒反应结束后，控制供水组件通过进水口继续供水，使得进水口的供水经第一个料筒溢出通过导流槽流至第二个料筒，并在第二个料筒反应结束后，控制供水组件通过进水口持续供水，直至多个料筒均反应结束；多个料筒在反应过程中产生的氢气通过排气口排出，一次反应一个料筒，互不干扰，具有氢气即时制备，即时输出，安全性高，并提高了反应速率，简单可行。

另外，壳体和料筒之间的空隙处，还设置有冷却液，冷却液内设置有散热盘管，使得壳体内能够进行热量交换，如此，可以一边反应产生氢气，一边进行散热，将热量及时分散散出，有效的降低了制氢系统内部的温度，提高了制氢系统的安全性。

其次，散热盘管螺旋环绕料筒设置，增大散热盘管与多个料筒的接触面积，加快散热，提高了制氢系统的散热效率。

然后，排气口均设置在壳体的侧壁的上部，有利于氢气快速排出壳体的外部，提高了氢气输出效率。

最后，该制氢系统还包括：压力传感器，压力传感器设置在排气口；压力传感器与控制器通信连接，用以将压力传感器采集的排气口的气体压力值传输给控制器，使得控制器根据气体压力值控制供水组件向进水口的供水量，使得制氢系统中整个制氢过程安全、可靠、产氢速率可控，安全性高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型一实施例提供的制氢系统的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例提供的第一个料筒内反应的示意图；

图3为本实用新型一实施例提供的第二个料筒内反应的示意图；

图4为本实用新型一实施例提供的第三个料筒内反应的示意图；

图5为本实用新型又一实施例提供的制氢系统的结构示意图；

图6为本实用新型另一实施例提供的制氢系统的结构示意图；

图7为本实用新型又一实施例提供的制氢系统的结构示意图；

图8为本实用新型另一实施例提供的制氢系统的结构示意图。

图标：100-制氢系统；101-壳体；102-供水组件；103-多个料筒；104-控制器；105-盖子；106-进水口；107-排气口；201-第一个料筒；202-第二个料筒；203-第三个料筒；204-第四个料筒；205-第五个料筒；206-第六个料筒；207-第七个料筒；208-导流槽；501-散热盘管；601-第一水泵；602-第一水管；603-第二水管；701-压力传感器；801-第二水泵；802-第三水管。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1为本实用新型一实施例提供的制氢系统的结构示意图；如图1所示，该制氢系统100包括：壳体101、供水组件102、设置在壳体101内部的多个料筒103，以及控制器104。

其中，壳体101的形状不限于圆柱体，还可以是长方体、正方体等，只要壳体101的内部具备容纳多个料筒103的容纳空间即可，壳体101还设置有盖子105，以保证壳体101内部的密封性。

需要说明的是，控制器104可以具有液晶显示屏和控制键，液晶显示屏上可以显示氢气压力值信息，通过在控制器104上设定程序，使得制氢系统实现程序化、自动化。应理解，还可以在排气口107处设置其他监测器，监测氢气流量、温度等其他信息，以此来判断是否需要控制产生氢气的速率。

还有，每个料筒内设置的反应包可以为遇水反应产生氢气的反应包，该反应包可以是固体水解材料或者是粉末状任一形态的反应包。

另外，壳体101的外壁设置有进水口106和排气口107，以便于通过进水口106向设置与壳体101内的第一料筒进水，排气口107用于将产生的氢气排出壳体101的外部。

图2为本实用新型一实施例提供的第一个料筒内反应的示意图；如图2所示，在上述实施例的基础上，进水口106朝向多个料筒103中的第一个料筒201的开口处，以及多个料筒103中相邻料筒的顶部设置有导流槽208。

继续参考图1，供水组件102与进水口106连通，供水组件102与进水口106的连接不作限定，连接形式可以为螺纹连接、连接器连接、法兰连接等。可选的，供水组件102与进水口106的连接处还可以设置橡胶密封圈，以防止水从连接部分流出，也可有效保证制氢系统100的密封性，进一步的防止产生的氢气泄露。

示例的，图2至图4依次是第一个料筒201、第二个料筒202和第三个料筒203等多个料筒逐级溢水的反应示意图。

结合图1和图2，控制器104与供水组件102通信连接，用以控制供水组件102通过进水口106向第一个料筒201供水，使得第一个料筒201内的反应包与水进行反应，产生氢气，并通过排气口107排出到壳体101的外部。

图3为本实用新型一实施例提供的第二个料筒内反应的示意图；如图3所示，在第一个料筒201反应结束后，控制供水组件102通过进水口106继续供水，使得进水口106的供水经第一个料筒201溢出并通过导流槽208流至第二个料筒202，使得第二个料筒202内的反应包与水进行反应，产生氢气，并通过排气口107输出到壳体101的外部。

图4为本实用新型一实施例提供的第三个料筒内反应的示意图；如图4所示，在第二个料筒202反应结束后，控制供水组件102通过进水口106持续供水，使得进水口106的供水经第一个料筒201溢出通过导流槽208流至第二个料筒202，再经第二个料筒202溢出通过导流槽208流至第三个料筒203，使得第三个料筒203内的反应包与水进行反应，在第三个料筒203反应结束后，控制供水组件102通过进水口106持续供水，如此循环，直至第四个料筒204、第五个料筒205、第六个料筒206、第七个料筒207内的反应包均与水进行充分的反应结束，产生氢气，并即时通过壳体101的外壁排气口107将产生的氢气输出。

需要指出的是，上述图2-图4是以壳体101内设置的7个料筒为例进行示例解释，在实际应用中，制氢系统中壳体内所设置的料筒还可以为其它数量，少于7个或者多于7个均可，本实用新型对此不做限制。

综上所述，本实用新型提供了一种制氢系统，该系统包括：壳体、供水组件、设置在壳体内部的多个料筒，以及控制器；其中，每个料筒内设置有反应包，多个料筒中相邻料筒的顶部设置有导流槽；壳体的外壁设置有进水口和排气口，进水口朝向多个料筒中的第一个料筒的开口处；供水组件与进水口连通，控制器与供水组件通信连接，用以控制供水组件通过进水口向第一个料筒供水，在第一个料筒反应结束后，控制供水组件通过进水口继续供水，使得进水口的供水经第一个料筒溢出通过导流槽流至第二个料筒，并在第二个料筒反应结束后，控制供水组件通过进水口持续供水，直至多个料筒均反应结束；多个料筒在反应过程中产生的氢气通过排气口排出。本实用新型的方案中，通过在多个料筒中相邻料筒的顶部设置有导流槽，使得在第一个料筒反应结束后，控制供水组件通过进水口继续供水，使得进水口的供水经第一个料筒溢出通过导流槽流至第二个料筒，并在第二个料筒反应结束后，控制供水组件通过进水口持续供水，直至多个料筒均反应结束；多个料筒在反应过程中产生的氢气通过排气口排出，一次反应一个料筒，互不干扰，具有氢气即时制备，即时输出，安全性高，并提高了反应速率，简单可行。

可选地，多个料筒103沿壳体101的圆周方向均匀排布，避免壳体101内部局部热量聚集过大，出现局部温度过高的现象。

在上述图1所示的制氢系统的基础上，本实用新型还可提供一种制氢系统的实现示例。图5为本实用新型又一实施例提供的制氢系统的结构示意图；如图5所示，壳体101和料筒之间的空隙处，还设置有冷却液，冷却液内设置有散热盘管501。

设置于冷却液内的散热盘管501内可流通有冷却水，通过散热盘管501内可流通的有冷却水进行热量交换，来降低制氢系统内部的温度，提高制氢系统的安全性。

可以理解，壳体101内的多个料筒103在进行逐一反应时，会产生氢气，并释放出热量，若不及时进行降温处理，会存在安全隐患。

所以，在本实施例中，在壳体101和料筒之间的空隙处，设置有冷却液，以及冷却液内设置有散热盘管501，散热盘管501内用于流通冷却水，使得余留在壳体101内部的热量被冷却液吸收，冷却液与散热盘管501内部的冷却水之间发生热量交换，进而使得热量被散热盘管501内的冷却水吸收，并排出壳体101，如此，可以一边反应产生氢气，一边进行散热，将热量及时分散散出，有效的降低了制氢系统内部的温度，提高制氢系统的安全性。

可选地，散热盘管501螺旋环绕料筒设置，增大了散热盘管501与多个料筒103的接触面积，加快散热，提高了制氢系统的散热效率。

图6为本实用新型另一实施例提供的制氢系统的结构示意图；如图6所示，该制氢系统100还包括：第一水泵601，壳体101上还设置有第一开孔和第二开孔。

其中，第一水泵601的进水口与冷却水源连接，第一水泵601的出水口连接第一水管602的一端，第一水管602的另一端穿过第一开口与散热盘管501进水口连接，可选的，冷却水为低温冷水，即低于预设温度的水。

散热盘管501的出水口连接第二水管603的一端，第二水管603的另一端穿过第二开孔与排水池相连接，使得带走热量的水排出壳体101的内部，加快散热。

可选地，进水口106和排气口107均设置在壳体101的侧壁的上部。

其中，氢气的密度小且不易溶于水，因此，水解反应产生的氢气主要集中在壳体101内部的上方，因此，排气口107设置在壳体101的侧壁的上部，有利于氢气快速排出壳体101的外部，提高了氢气输出效率。

图7为本实用新型又一实施例提供的制氢系统的结构示意图；如图5所示，该制氢系统100还包括：压力传感器701，压力传感器701设置在排气口107。

压力传感器701与控制器104通信连接，用以将压力传感器701采集的排气口107的气体压力值传输给控制器104，使得控制器104根据气体压力值控制供水组件102向进水口106的供水量。

在本实施例中，例如，通过压力传感器701来检测排气口107的气体压力值，并将该压力值传输给控制器104，若该压力值小于预设的压力值，则控制器104控制供水组件102的供水量增多，提高反应速率，增加氢气产生量；若该压力值大于预设的压力值，则控制器104控制供水组件102的供水量减少，降低反应速率，减少产生的氢气量。

图8为本实用新型另一实施例提供的制氢系统的结构示意图；如图8所示，供水组件包括：第二水泵801。

其中，第二水泵801的进口与水源相连通，第二水泵801的出口通过第三水管802与进水口连通。

例如，当压力传感器701检测到当前壳体101内的压力值是0.13Mpa，预设的压力值是0.16Mpa，则控制器104可以确定当前壳体101内的压力值小于预设的压力值，即0.13Mpa<0.16Mpa，则控制器104控制第二水泵801向第一个料筒201进行供水。

又例如，还可以包括时间继电器，例如，控制器104与时间继电器通信连接，可以通过控制器104来控制时间继电器的通断时长，另外，时间继电器与第二水泵801电连接。也就是说，可以通过控制器104来控制时间继电器的通断时长，使得可以根据通断时长来控制第二水泵801向第一个料筒201进行供水的水量。举例说明，当前壳体101内的压力值小于预设的压力值时，控制器104可以控制时间继电器的开关闭合2分钟，在此不做具体闭合时长限制，即可以实现第二水泵801向第一个料筒的供水量，此时水经由第三水管802进入第一个料筒201内，使得第一个料筒201内的反应包与水进行充分反应，产生氢气，壳体101内的压力值逐渐升高，并通过排气口107将氢气排出，2分钟后，时间继电器断开，第二水泵801停止向料筒进行供水。

当压力传感器701检测到壳体101内的压力值再次低于预设的值压力值时，控制器104通过控制时间继电器的闭合，使得第二水泵801继续进行供水，此时水经由第一个料筒201溢入第二个料筒202内，并与第二个料筒202内的反应包进行反应，产生氢气。

当压力传感器701检测到壳体101内气压第8次低于预设的压力值时，控制器104发出控制指示，关闭电源，反应结束。

需要说明的是，压力传感器701在2分钟之内不可重复触发！这时壳体101内的压力值会升高后降低到预设的压力值，控制器104控制第二水泵801开始进行供水，直至第七个料筒内反应结束，壳体101内的压力值升高后降低到预设的压力值时，此时控制器104发出控制指令，关闭电源，反应结束。

可选地，多个料筒103在壳体101内沿壳体101的圆周方向均匀分布。

可选地，多个料筒103为一体可拆卸料筒，使得反应完毕后，把包括多个料筒103的一体可拆卸料筒拿出来，把已反应完的反应物倒出来，进行清洗后重新放回壳体101内，以便下一次进行反应，简单可行，换料方便。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种制氢系统，其特征在于，包括：壳体、供水组件、设置在所述壳体内部的多个料筒，以及控制器；其中，每个料筒内设置有反应包；

所述供水组件与所述进水口连通，所述控制器与所述供水组件通信连接，用以控制所述供水组件通过所述进水口向所述第一个料筒供水；

所述多个料筒中相邻料筒的顶部设置有导流槽，所述导流槽，用以将所述第一个料筒中的供水依次流至所述多个料筒；

所述排气口，用以将所述多个料筒在反应过程中产生的氢气排出。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个料筒沿所述壳体的圆周方向均匀排布。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述壳体和所述料筒之间的空隙处，还设置有冷却液，所述冷却液内设置有散热盘管。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述散热盘管螺旋环绕所述料筒设置。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：第一水泵，所述壳体上还设置有第一开孔和第二开孔；

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述进水口和所述排气口均设置在所述壳体的侧壁的上部。

7.根据权利要求1-6任一所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：压力传感器，所述压力传感器设置在所述排气口；

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述供水组件包括：第二水泵；

所述第二水泵的进口与水源相连通，所述水泵的出口通过第三水管与所述进水口连通。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个料筒在所述壳体内沿所述壳体的圆周方向均匀分布。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个料筒为一体可拆卸料筒。