CN213924038U - 一种缓压进水产氢系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种缓压进水产氢系统，涉及水解制氢技术领域。包括相互连接的供水组件和产氢组件，所述供水组件包括储水箱，以及与所述储水箱顶部连通的加压气泵，所述储水箱的底部设置有出水口，所述出水口与所述产氢组件通过第一连接通道连通，所述第一连接通道上设置有第一截止阀，所述产氢组件上设置有第二连接通道，所述第二连接通道用于和用氢设备连接，所述第二连接通道上设置有第二截止阀。能够根据制氢的压力调节进水流量，以控制反应速率，进而提升制氢时的安全性。

Description

一种缓压进水产氢系统

技术领域

本实用新型涉及水解制氢技术领域，具体而言，涉及一种缓压进水产氢系统。

背景技术

随着社会的进步，科学技术和工业生产的发展以及人们物质生活水平的提高，人类对能源的需求与日俱增。为了克服未来能源缺乏和环境污染问题，寻找可再生的绿色能源是当前全球函待解决的任务。目前，氢能被认为是未来能源结构中最理想的清洁能源之一，其原因主要包括：氢气的能量密度高，氢气燃烧生成水，环境友好，是绿色能源。氢气的这些特点决定了它可能成为一种代替汽油或柴油等传统能源的新型清洁气体燃料。

在化工生产和化学实验中，经常会遇到固液反应产生气体的试验，而大部分反应都非常剧烈，且伴随着大量的热量产生。如在制氢过程中，常用的试验方法为，在反应釜内一次性放入所有的物料，并让其充分接触进行反应，由于反应初始状态因温度低，初始反应速率将较慢，而随着反应时间的增加，反应放热增加，温度升高，反应速率急剧升高，导致反应过程难以控制，易造成高压、飞温等危险状况，进而造成生命或财产损失。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种缓压进水产氢系统，能够根据制氢的压力调节进水流量，以控制反应速率，进而提升制氢时的安全性。

本实用新型的实施例是这样实现的：

本申请实施例提供一种缓压进水产氢系统，包括相互连接的供水组件和产氢组件，所述供水组件包括储水箱，以及与所述储水箱顶部连通的加压气泵，所述储水箱的底部设置有出水口，所述出水口与所述产氢组件通过第一连接通道连通，所述第一连接通道上设置有第一截止阀，所述产氢组件上设置有第二连接通道，所述第二连接通道用于和用氢设备连接，所述第二连接通道上设置有第二截止阀。

可选地，所述储水箱上设置有第一安全阀、第一压力传感器和第一温度传感器，所述储水箱的顶部还设置有进水口。

可选地，所述第一连接通道上还设置有单向阀。

可选地，所述产氢组件包括密闭腔体，以及间隔设置在所述密闭腔体内的多个隔板，相邻所述隔板之间形成储料仓，所述储料仓内用于放置水解制氢材料，所述储料仓的顶部具有开口，以使所述储料仓之间相互连通，所述密闭腔体上设置有第二安全阀。

可选地，所述产氢组件包括第一腔室和第二腔室，所述第一腔室和所述第二腔室之间并联设置有多个反应仓，所述反应仓内用于放置水解制氢材料，所述第一腔室和所述储水箱连接，且所述第一腔室与所述反应仓之间设置有第三截止阀，所述反应仓上设置有第二安全阀。

可选地，所述产氢组件包括多个依次串联设置的反应腔室，所述反应腔室内用于放置水解制氢材料，且所述反应腔室上设置有第二安全阀。

可选地，第二连接通道上还设置有缓冲罐和冷凝器，所述冷凝器位于所述缓冲罐与所述产氢组件之间。

可选地，所述缓冲罐上设置有第三安全阀、第二压力传感器和第二温度传感器，所述缓冲罐的底部还设置有排水口。

可选地，所述第二连接通道上还设置有减压阀和节流阀。

可选地，所述第二连接通道上还设置有干燥器，所述干燥器位于所述缓冲罐之后。

本实用新型实施例的有益效果包括：

本申请实施例提供的缓压进水产氢系统，通过互相连接的供水组件和产氢组件，以向产氢组件供应所需的反应用水。通过供水组件的储水箱，以及与储水箱顶部连通的加压气泵，在通过加压气泵向储水箱进行充气加压时，打开第一截止阀，储水箱内的水从出水口流经第一连接通道，并流向产氢组件，产氢组件内填充有水解制氢材料，当水与水解制氢材料接触后产生所需的氢气。随着反应的进行，当产氢组件内的气压大于或等于储水箱内的气压时，储水箱内的水不能再流出，直至通过第二连接通道与产氢组件连接的用氢设备将氢气消耗至一定程度时，才能使水再次流向产氢组件产氢。采用上述形式，水的流量是由产氢组件和储水箱内气体的压力差来决定的，而产氢组件的压力又由用氢设备需氢量来决定，从而可以有效控制参与反应的水量，可以克服因加压气泵控制精度不高造成压力波动大，从而引起的安全性和稳定性方面的问题。另外，因为空气具有很高的压缩比，通过控制压缩空气的办法，可以以最小的功耗达到所需要的压力，从而实现整套系统稳定运行。并最终实现根据制氢的压力调节进水流量，以控制反应速率，进而提升制氢时的安全性。

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为本实用新型实施例提供的缓压进水产氢系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的储水箱的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的产氢组件的结构示意图之一；

图4为本实用新型实施例提供的产氢组件的结构示意图之二；

图5为本实用新型实施例提供的产氢组件的结构示意图之三；

图6为本实用新型实施例提供的缓冲罐的结构示意图。

图标：100－缓压进水产氢系统；110－供水组件；112－储水箱；1122－出水口；1124－第一安全阀；1126－第一压力传感器；1128－第一温度传感器；1129－进水口；114－加压气泵；120－产氢组件；121－密闭腔体；1212－隔板；1214－储料仓；1216－开口；123－第二安全阀；124－第一腔室；125－第二腔室；126－反应仓；127－第三截止阀；128－反应腔室；130－第一连接通道；132－第一截止阀；134－单向阀；140－第二连接通道；142－第二截止阀；143－缓冲罐；1432－第三安全阀；1434－第二压力传感器；1436－第二温度传感器；1438－排水口；144－冷凝器；145－减压阀；146－节流阀。

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。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。

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”、“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。

请参照图1，本实施例提供一种缓压进水产氢系统100，包括相互连接的供水组件110和产氢组件120，供水组件110包括储水箱112，以及与储水箱112顶部连通的加压气泵114，储水箱112的底部设置有出水口1122，出水口1122与产氢组件120通过第一连接通道130连通，第一连接通道130上设置有第一截止阀132，产氢组件120上设置有第二连接通道140，第二连接通道140用于和用氢设备连接，第二连接通道140上设置有第二截止阀142。

具体的，本申请实施例对加压气泵114的设置形式不做具体限制，示例的，加压气泵114可以采用隔膜泵、柱塞泵和齿轮泵等，以便于在电气控制作用下对储水箱112进行充气加压。

示例的，本申请实施例提供的缓压进水产氢系统100在使用时，启动加压气泵114，开始给储水箱112充气加压至0.05－0.1MPa，此时停止加压气泵114，并打开第一截止阀132，水由储水箱112流入到产氢组件120中，并与固体制氢材料进行反应，生成氢气，此时产氢组件120中压力增高至大于储水箱112的压力值后，再次启动加压气泵114，将储水箱112中的空气加压至0.3－0.5MPa，此时在储水箱112在加压过程中，产氢组件120内的压力同时增加，在达到0.3MPa时，打开第二截止阀142，开始给予用氢设备供气。当储水箱112压力小于一定数值时，打开加压气泵114对储水箱112进行充气加压，当储水箱112压力大于设定数值时，则关闭加压气泵114。以此反复循环，利用储水箱112中的空气的压力和产氢组件120中的氢气压力的压力差，将储水箱112中的水自然流入至产氢组件120中，以持续产出所需的氢气。

本申请实施例提供的缓压进水产氢系统100，通过互相连接的供水组件110和产氢组件120，以向产氢组件120供应所需的反应用水。通过供水组件110的储水箱112，以及与储水箱112顶部连通的加压气泵114，在通过加压气泵114向储水箱112进行充气加压时，打开第一截止阀132，储水箱112内的水从出水口1122流经第一连接通道130，并流向产氢组件120，产氢组件120内填充有水解制氢材料，当水与水解制氢材料接触后产生所需的氢气。随着反应的进行，当产氢组件120内的气压大于或等于储水箱112内的气压时，储水箱112内的水不能再流出，直至通过第二连接通道140与产氢组件120连接的用氢设备将氢气消耗至一定程度时，才能使水再次流向产氢组件120产氢。采用上述形式，水的流量是由产氢组件120和储水箱112内气体的压力差来决定的，而产氢组件120的压力又由用氢设备需氢量来决定，从而可以有效控制参与反应的水量，可以克服因加压气泵114控制精度不高造成压力波动大，从而引起的安全性和稳定性方面的问题。另外，因为空气具有很高的压缩比，通过控制压缩空气的办法，可以以最小的功耗达到所需要的压力，从而实现整套系统稳定运行。并最终实现根据制氢的压力调节进水流量，以控制反应速率，进而提升制氢时的安全性。

如图2所示，储水箱112上设置有第一安全阀1124、第一压力传感器1126和第一温度传感器1128，所述储水箱112的顶部还设置有进水口1129。

具体的，第一安全阀1124设置在储水箱112的顶部，当储水箱112内的气压过大，达到第一安全阀1124设定的压力值时，储水箱112内的气体可以从第一安全阀1124排出，以保证储水箱112使用时的安全性。通过设置在第一储水箱112上的第一压力传感器1126，可以实时监测储水箱112内的气压，有利于相关工作人员根据该压力值确定缓压进水产氢系统100的工作状态。通过设置在储水箱112上的第一温度传感器1128，可以获知当前储水箱112内的环境温度，有利于确定缓压进水产氢系统100的工作状态。

如图1所示，第一连接通道130上还设置有单向阀134。这样一来，使得储水箱112内的水只能流向产氢组件120，当产氢组件120内的压力大于储水箱112的压力时，产氢组件120内的水或氢气不能回流至储水箱112，有利于提升缓压进水产氢系统100使用时的安全性。

如图3所示，在本申请的可选实施例中，产氢组件120包括密闭腔体121，以及间隔设置在密闭腔体121内的多个隔板1212，相邻隔板1212之间形成储料仓1214，储料仓1214内用于放置水解制氢材料，储料仓1214的顶部具有开口1216，以使储料仓1214之间相互连通，密闭腔体121上设置有第二安全阀123。

具体的，采用上述结构，在将储水箱112内的水注入至产氢组件120内时，当其中一个储料仓1214内的水解制氢材料反应之后，水箱内的水可以依次流经其他储料仓1214，从而实现氢气的持续产出。同时，由于储料仓1214的顶部具有开口1216，以使储料仓1214之间相互连通，在氢气流动时，其他储料仓1214内的水解制氢材料可以对氢气中含有的水汽起到吸附作用，有利于提升排出氢气的干燥程度。另外，通过设置在密闭腔体121上的第二安全阀123，可以提升密闭腔体121使用时的安全性，避免密闭腔体121内压力过大产生危险。

如图4所示，在本申请的可选实施例中，产氢组件120包括第一腔室124和第二腔室125，第一腔室124和第二腔室125之间并联设置有多个反应仓126，反应仓126内用于放置水解制氢材料，第一腔室124和储水箱112连接，且第一腔室124与反应仓126之间设置有第三截止阀127，反应仓126上设置有第二安全阀123。

具体的，在使用时，储水箱112内的水先流经第一腔室124，再从第一腔室124流向反应仓126。第一腔室124与反应仓126之间设置有第三截止阀127，这样一来，可以分别控制每个反应仓126内水的流入，以控制不同的反应仓126进行制氢反应。产生的氢气汇集至第二腔室125，并排水，以供用氢设备使用。另外，通过设置在反应仓126上的第二安全阀123，可以提升反应仓126使用时的安全性，避免反应仓126内压力过大产生危险。

如图5所示，在本申请的可选实施例中，产氢组件120包括多个依次串联设置的反应腔室128，反应腔室128内用于放置水解制氢材料，且反应腔室128上设置有第二安全阀123。

具体的，在将储水箱112内的水注入至产氢组件120内时，当其中一个反应腔室128内的水解制氢材料反应之后，水箱内的水可以依次流经其他反应腔室128，从而实现氢气的持续产出。同时，由于反应腔室128之间相互串联设置，在氢气流动时，其他反应腔室128内的水解制氢材料可以与氢气中含有的水汽进行反应，有利于提升排出氢气的干燥程度，并有利于材料的综合利用。另外，通过设置在反应腔室128上的第二安全阀123，可以提升反应腔室128使用时的安全性，避免反应腔室128内压力过大产生危险。

可以理解的，为了更好的监控产氢组件120的工作状态，产氢组件120也可以包括温度传感器和压力传感器等检测控件，从而可以直观的确定产氢组件120的工作状态。

如图1所示，第二连接通道140上还设置有缓冲罐143和冷凝器144，冷凝器144位于缓冲罐143与产氢组件120之间。

具体的，冷凝器144是将产生的含有水汽的高温氢气进行冷凝降温，冷凝器144可采用翅片式，管壳式或者盘管等，并可增加风扇进行强制散热，以达到更好的散热目的。缓冲罐143为常用的空腔结构，可以有效的将氢气进行暂时存储，以保证后端供气气流的稳定。

如图6所示，缓冲罐143上设置有第三安全阀1432、第二压力传感器1434和第二温度传感器1436，缓冲罐143的底部还设置有排水口1438。

具体的，在将氢气进行暂时存储时，随着产生氢气的冷却，冷凝水也可以在缓冲罐143下部沉积，并由排水口1438定时排出，氢气经过缓冲，可以给予后端输出更稳定的氢气。缓冲罐143上设置第三安全阀1432，有利于提升缓冲罐143使用时的安全性，另外，通过设置在缓冲罐143上的第二压力传感器1434和第二温度传感器1436，可以更好的检测缓冲罐143使用时的状态。

如图1所示，第二连接通道140上还设置有减压阀145和节流阀146。这样一来，可以保证对用氢设备供气是的氢气品质以及压力和流量的需求，以保证供气的稳定性。

在本申请的可选实施例中，第二连接通道140上还设置有干燥器，干燥器位于缓冲罐143之后。这样一来，可以供应所需的干燥气体，有利于更好的提升产生氢气的品质。

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 (10)

1.一种缓压进水产氢系统，其特征在于，包括相互连接的供水组件和产氢组件，所述供水组件包括储水箱，以及与所述储水箱顶部连通的加压气泵，所述储水箱的底部设置有出水口，所述出水口与所述产氢组件通过第一连接通道连通，所述第一连接通道上设置有第一截止阀，所述产氢组件上设置有第二连接通道，所述第二连接通道用于和用氢设备连接，所述第二连接通道上设置有第二截止阀。

2.根据权利要求1所述的缓压进水产氢系统，其特征在于，所述储水箱上设置有第一安全阀、第一压力传感器和第一温度传感器，所述储水箱的顶部还设置有进水口。

3.根据权利要求1所述的缓压进水产氢系统，其特征在于，所述第一连接通道上还设置有单向阀。

4.根据权利要求1－3任意一项所述的缓压进水产氢系统，其特征在于，所述产氢组件包括密闭腔体，以及间隔设置在所述密闭腔体内的多个隔板，相邻所述隔板之间形成储料仓，所述储料仓内用于放置水解制氢材料，所述储料仓的顶部具有开口，以使所述储料仓之间相互连通，所述密闭腔体上设置有第二安全阀。

5.根据权利要求1－3任意一项所述的缓压进水产氢系统，其特征在于，所述产氢组件包括第一腔室和第二腔室，所述第一腔室和所述第二腔室之间并联设置有多个反应仓，所述反应仓内用于放置水解制氢材料，所述第一腔室和所述储水箱连接，且所述第一腔室与所述反应仓之间设置有第三截止阀，所述反应仓上设置有第二安全阀。

6.根据权利要求1－3任意一项所述的缓压进水产氢系统，其特征在于，所述产氢组件包括多个依次串联设置的反应腔室，所述反应腔室内用于放置水解制氢材料，且所述反应腔室上设置有第二安全阀。

7.根据权利要求1所述的缓压进水产氢系统，其特征在于，第二连接通道上还设置有缓冲罐和冷凝器，所述冷凝器位于所述缓冲罐与所述产氢组件之间。

8.根据权利要求7所述的缓压进水产氢系统，其特征在于，所述缓冲罐上设置有第三安全阀、第二压力传感器和第二温度传感器，所述缓冲罐的底部还设置有排水口。

9.根据权利要求1所述的缓压进水产氢系统，其特征在于，所述第二连接通道上还设置有减压阀和节流阀。

10.根据权利要求7所述的缓压进水产氢系统，其特征在于，所述第二连接通道上还设置有干燥器，所述干燥器位于所述缓冲罐之后。

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