CN213507226U - 环保型水解制高纯氢及隔膜增压一体机 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种环保型水解制高纯氢及隔膜增压一体机，包括相连通的制氢单元、收集单元和加氢单元，以及用于控制三者的控制单元，所述制氢单元包括相连通的用于净化生活用水的纯水机和电解槽，所述电解槽电解出的氢气和氧气由所述收集单元收集后输送至所述加氢单元内的隔膜压缩机内进行增压输出，所述隔膜压缩机连接有高压加氢软管，所述加氢单元内还设置有用于供电的电源。本实用新型的有益效果主要体现在：有效利用了生活废水，减轻了生产成本，缓解了用水紧张，在直流电源的作用下，经电解、气液分离、脱氧、除水后的高纯氢气进入隔膜压缩机增压经自动稳压装置稳定输出，满足无人机、燃料电池等用氢单元的加氢使用。

Description

环保型水解制高纯氢及隔膜增压一体机

技术领域

本实用新型涉及清洁能源技术领域，具体地涉及一种环保型水解制高纯氢及隔膜增压一体机。

背景技术

氢能源因其来源广、高效和清洁收到广泛的关注，被认为是人类未来的理想能源。利用氢气为燃料电池充电，可以将电能通过高效电解制氢的方式转换成氢气存储起来，之后直接通过燃料电池转换为电能。氢气作为可再生能源，不仅能效高，而且几乎不产生废弃物，发展氢气有望成为提高能效，降低石油消费、改善生态环境、保障能源安全的重要途径，那么可持续、高效率的规模制氢技术的开发，已成为氢能时代的迫切需求。

目前研发、试验及生产氢燃料电池的企事业单位、科研单位等一般坐落在孵化基地、研发中心、大学院校等人员较集中的区域。氢燃料电池或新能源汽车实验需要大量的高品质氢气，目前市场氢源较少且购买费用高。实际购买后氢气运输存在时间上的不确定性及安全性，影响试验计划，且在人员集中区域堆放氢气瓶存在安全隐患。例如中国专利201721111407.7和201810608791.4揭示的制氢加氢系统都是将制备的氢气存储在气瓶中，仍然会有很大的隐患。另外，目前的制氢设备大都直接采用纯水制氢，使得氢气制备的成本较高，并且加剧了可饮用水资源的紧张。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种环保型水解制高纯氢及隔膜增压一体机。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

环保型水解制高纯氢及隔膜增压一体机，包括相连通的制氢单元、收集单元和加氢单元，以及用于控制三者的控制单元，所述制氢单元包括相连通的用于净化生活用水的纯水机和电解槽，所述电解槽电解出的氢气和氧气由所述收集单元收集后输送至所述加氢单元内的隔膜压缩机内进行增压输出，所述隔膜压缩机连接有高压加氢软管，所述加氢单元内还设置有用于供电的电源。

优选的，所述电解槽包括由固定板和一组紧固机构共同限定的容置空间，所述容置空间内连续设置有一组电解单元，所述电解单元包括纯镍主极板，所述纯镍主极板上的电极头相对设置，两个相对所述电极头形成面接触；所述电极头之间设置有间隔层。

优选的，所述收集单元包括氢气液分离器和氧气液分离器，所述氢气液分离器和氧气液分离器分别通过管路与所述电解槽相连通。

优选的，所述氢气液分离器连接有干燥器，所述干燥器内设置有脱氧器和除水器。

优选的，所述干燥器连接有缓存器，所述缓存器与所述隔膜压缩机的输入端相连通。

优选的，所述隔膜压缩机的输出端与所述高压加氢软管相连通。

优选的，所述高压加氢软管的前端设置有安全总阀。

优选的，所述高压加氢软的前端设置有流量计和压力表，与控制单元进行数据交互。

优选的，所述电源采用直流电源。

本实用新型的有益效果主要体现在：

1、设置纯水机净化生活废水，有效利用了生活废水，减轻了生产成本，缓解了用水紧张，在直流电源的作用下，经电解、气液分离、脱氧、除水后的高纯氢气进入隔膜压缩机增压经自动稳压装置稳定输出，满足无人机、燃料电池等用氢单元的加氢使用；

2、结构紧凑、占地面积小，集成化程度高；

3、控制自动化程度高，节约了人工成本，控制单元可以根据终端用氢的需求变化智能调节输出氢气流量和氢气压力，具有安全可靠。

附图说明

下面结合附图对本实用新型技术方案作进一步说明：

图1：本实用新型实施例的结构示意图；

图2：本实用新型实施例中电解槽的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限于本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

在方案的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“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，仅是为了便于描述和简化描述，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。并且，在方案的描述中，以操作人员为参照，靠近操作者的方向为近端，远离操作者的方向为远端。

如图1所示，本实用新型揭示了一种环保型水解制高纯氢及隔膜增压一体机，包括相连通的制氢单元2、收集单元3和加氢单元4，以及用于控制三者的控制单元1，所述制氢单元2包括相连通的用于净化生活用水的纯水机21和电解槽22，所述电解槽22电解出的氢气和氧气由所述收集单元3收集后输送至所述加氢单元4内的隔膜压缩机41内进行增压输出，所述隔膜压缩机41连接有高压加氢软管5，所述加氢单元4内还设置有用于供电的电源6。所述纯水机21具有进水口211，输入城市生活水，通过所述纯水机21的净化，有效利用了生活废水，减轻了氢气制备的生产成本，缓解了用水紧张。

如图2所示，所述电解槽22包括由固定板221和一组紧固机构共同限定的容置空间222。所述紧固机构包括压板226、螺杆227、螺母228和蝶形弹簧229，所述蝶形弹簧229套设于螺杆227上并与所述压板226相抵，所述螺杆227穿过所述压板226与所述固定板221相抵接，所述螺母228与所述螺杆227螺接。

所述容置空间222内连续设置有一组电解单元，所述电解单元包括纯镍主极板223，所述纯镍主极板223上的电极头224相对设置，两个相对所述电极头224形成面接触；所述电极头224之间设置有间隔层225，所述间隔层225为可透水隔膜。本实用新型中的所述纯镍主极板223降低其表面的所述电极头224的高度，缩小所述电极头224的直径，以增大所述纯镍主极板223的表面的电极头224的密度，也使得相对设置的所述纯镍主极板223之间的间距，在增大电流的同时，减轻主极板自身的重量，实现小型化的效果。

所述收集单元3包括氢气液分离器31和氧气液分离器32，所述氢气液分离器31和氧气液分离器32通过管路分别与所述电解槽22相连通，使得所述电解槽22分离出的氧气进入所述氧气液分离器32中，并由所述氧气分离器32输入氧气回收罐中或放空。所述电解槽22分离出的氢气进入所述氢气液分离器31中。

进一步的，所述氢气液分离器31连接有干燥器33，所述干燥器33内设置有脱氧器（图中未示出）和两个除水器（图中未示出）。所述脱氧器和所述除水器将氢气进行纯化，将其中夹带的氧气和水分分离出去。所述干燥器33连接有缓存器34，经过所述干燥器33净化后的氢气被输入所述缓存器34中，所述缓存器34与所述隔膜压缩机41的输入端411相连通，以将其内的氢气输入所述隔膜压缩机41中进行压缩。

如图1所示，所述隔膜压缩机41的输出端412与所述高压加氢软管5相连通，被压缩后的氢气由所述高压加氢软管5输入外部的用氢单元。

为了提高所述高压加氢软管5的使用安全性，所述高压加氢软管5的前端设置有安全总阀7，来控制所述高压加氢软管5的氢气输出。

进一步的，所述隔膜压缩机41内部具有自动稳压装置（图中未示出），并且所述高压加氢软管5的前端设置有流量计和压力表（图中未示出），与所述控制单元1进行数据交互。所述控制单元1可以根据所述高压加氢软管5的终端用氢单元的需求变化智能调节其输出的氢气流量和氢气压力，此为现有技术不是本实用新型的重点，此处不做赘述。

本实用新型中的所述电源6采用直流电源，在所述直流电源的作用下，经电解、气液分离、脱氧、除水后的高纯氢气进入所述隔膜压缩机41增压，并经自动稳压装置稳定输出，满足无人机、燃料电池等用氢单元的加氢使用。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.环保型水解制高纯氢及隔膜增压一体机，包括相连通的制氢单元（2）、收集单元（3）和加氢单元（4），以及用于控制三者的控制单元（1），其特征在于：所述制氢单元（2）包括相连通的用于净化生活用水的纯水机（21）和电解槽（22），所述电解槽（22）电解出的氢气和氧气由所述收集单元（3）收集后输送至所述加氢单元（4）内的隔膜压缩机（41）内进行增压输出，所述隔膜压缩机（41）连接有高压加氢软管（5），所述加氢单元（4）内还设置有用于供电的电源（6）。

2.根据权利要求1所述的环保型水解制高纯氢及隔膜增压一体机，其特征在于：所述电解槽（22）包括由固定板（221）和一组紧固机构共同限定的容置空间（222），所述容置空间（222）内连续设置有一组电解单元，所述电解单元包括纯镍主极板（223），所述纯镍主极板（223）上的电极头（224）相对设置，两个相对所述电极头（224）形成面接触；所述电极头（224）之间设置有间隔层（225）。

3.根据权利要求2所述的环保型水解制高纯氢及隔膜增压一体机，其特征在于：所述收集单元（3）包括氢气液分离器（31）和氧气液分离器（32），所述氢气液分离器（31）和氧气液分离器（32）分别通过管路与所述电解槽（22）相连通。

4.根据权利要求3所述的环保型水解制高纯氢及隔膜增压一体机，其特征在于：所述氢气液分离器（31）连接有干燥器（33），所述干燥器（33）内设置有脱氧器和除水器。

5.根据权利要求4所述的环保型水解制高纯氢及隔膜增压一体机，其特征在于：所述干燥器（33）连接有缓存器（34），所述缓存器（34）与所述隔膜压缩机（41）的输入端（411）相连通。

6.根据权利要求1所述的环保型水解制高纯氢及隔膜增压一体机，其特征在于：所述隔膜压缩机（41）的输出端（412）与所述高压加氢软管（5）相连通。

7.根据权利要求6所述的环保型水解制高纯氢及隔膜增压一体机，其特征在于：所述高压加氢软管（5）的前端设置有安全总阀（7）。

8.根据权利要求7所述的环保型水解制高纯氢及隔膜增压一体机，其特征在于：所述高压加氢软管（5）的前端设置有流量计和压力表，与控制单元（1）进行数据交互。

9.根据权利要求1所述的环保型水解制高纯氢及隔膜增压一体机，其特征在于：所述电源（6）采用直流电源。

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