CN215209639U - 一种蒸馏制水的制氢设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种蒸馏制水的制氢设备，包括抽水泵、制氢模块和混氢装置，制氢模块包括蒸馏器和制氢机，蒸馏器与制氢机的进水口连接，制氢机包括电解槽，混氢装置用于将氢气与水混合生成氢水，混氢装置的进水口与抽水泵连接，混氢装置的进气口与制氢机的出气口连接。通过设置蒸馏器，蒸馏器能够持续地产生蒸馏水，蒸馏制水的制氢设备不需要手动补水，使用方便，制氢机能够以蒸馏水作为电解用水，蒸馏制水的制氢设备能够生产电解用水。

Description

一种蒸馏制水的制氢设备

技术领域

本实用新型涉及制氢设备研究领域，特别是一种蒸馏制水的制氢设备。

背景技术

以煤、石油天然气为原料制取氢气是当今制取氢气最主要的方法，传统制氢方法还有甲烷裂解、甲醇裂解、氨分解、变压吸附和水电解制氢等。其中化学制氢适合制氢量大、原料易得的场所，变压吸附制氢适用于副产氢气的回收，传统水电解制氢为电解碱液制氢。以上制氢工艺产气量均较大、设备复杂、占地面积大、操作不方便、能耗大并易造成环境污染。因此，具有能耗低、产气量稳定、设备简单、占地面积小且不污染环境等优点的质子交换膜 (PEM)纯水电解制氢技术正逐渐成为新一代的电解水制氢技术。

现有的一些制氢设备通过储水罐向电解模块供应电解用水，使用时需要频繁向储水罐补水，使用不便。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种蒸馏制水的制氢设备，蒸馏制水的制氢设备能够生产电解用水。

根据本实用新型提供的蒸馏制水的制氢设备，包括抽水泵、制氢模块和混氢装置，所述制氢模块包括蒸馏器和制氢机，所述蒸馏器与所述制氢机的进水口连接，所述制氢机包括电解槽，所述混氢装置用于将氢气与水混合生成氢水，所述混氢装置的进水口与所述抽水泵连接，所述混氢装置的进气口与所述制氢机的出气口连接。

根据本实用新型提供的蒸馏制水的制氢设备，至少具有如下技术效果：通过设置蒸馏器，制氢机能够以蒸馏器产生的蒸馏水作为电解用水，蒸馏制水的制氢设备能够生产电解用水，使用方便。

根据本实用新型的一些实施例，所述制氢模块包括第一过滤器，所述第一过滤器与所述蒸馏器的进水口连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述电解槽中设置有质子交换膜，所述制氢机通过质子交换膜水电解方法制取氢气。

根据本实用新型的一些实施例，所述质子交换膜为固体聚合物电解质膜。

根据本实用新型的一些实施例，所述制氢机包括电源和冷却管，所述电源连接所述电解槽，所述电源为所述电解槽供电，所述冷却管通有冷却水，所述冷却管用于冷却所述电源。

根据本实用新型的一些实施例，所述冷却管的一端连接所述制氢机的进水口，所述冷却管的另一端连接所述电解槽。

根据本实用新型的一些实施例，蒸馏制水的制氢设备包括第二过滤器，所述第二过滤器设置在所述抽水泵和所述混氢装置之间。

根据本实用新型的一些实施例，蒸馏制水的制氢设备包括调节模块，所述调节模块包括控制器和用于检测水体氢浓度的传感器，所述控制器与所述制氢机电连接，所述控制器能够打开或关闭所述制氢机。

根据本实用新型的一些实施例，所述传感器与所述控制器形成反馈电路，所述控制器能够根据所述传感器的信号打开或关闭所述制氢机。

根据本实用新型的一些实施例，所述控制器包括时间继电器。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型提供的蒸馏制水的制氢设备的结构示意图。

附图标记：

抽水泵11、第二过滤器12、蒸馏器21、制氢机22、第一过滤器23、混氢装置31。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

根据本实用新型提供的蒸馏制水的制氢设备，包括抽水泵11、制氢模块和混氢装置31，制氢模块包括蒸馏器21和制氢机22，蒸馏器21与制氢机22的进水口连接，制氢机22包括电解槽，混氢装置31用于将氢气与水混合生成氢水，混氢装置31的进水口与抽水泵连接，混氢装置31的进气口与制氢机22的出气口连接。

根据本实用新型提供的蒸馏制水的制氢设备，通过设置蒸馏器21，蒸馏器21能够持续地产生蒸馏水，蒸馏制水的制氢设备不需要手动补水，使用方便，制氢机22能够以蒸馏水作为电解用水，蒸馏制水的制氢设备能够生产电解用水。

传统电解水制氢采用纯净水前置，反渗透的纯净水前置对于水中钙镁离子的去除率达 90％，约剩10％的钙镁离子，这些钙镁离子在电解过程中会变成不易溶于水的钙质附着在电解槽上面，随着使用时间的增加，附着的水垢越来越多，而电解槽的电解面积就会越来越小，导致机器性能的下降，产生的氢水浓度越来越低。如果出现这种情况，需要将电解槽拆卸，使用柠檬酸浸泡清洗电解槽，会增加使用中的成本。使用蒸馏水能够避免这一情况。

根据本实用新型的一些实施例，制氢模块包括第一过滤器23，第一过滤器23与蒸馏器 21的进水口连接。第一过滤器23能够减缓蒸馏器21内的水垢沉积。

根据本实用新型的一些实施例，电解槽中设置有质子交换膜，制氢机22通过质子交换膜水电解方法制取氢气。

可以理解的是，传统电解水生成羟基OHˉ，会提高电解水的PH值，而水产养殖中水体 PH值不宜过高，否则会导致养殖生物应激甚至死亡。

传统电解水酸碱不分离，所以需要阴极产生的碱性氢水，但是阳极产生的酸性废水就需要排出机器，可能会造成环境污染。

传统电解水酸碱不分离，制氢需要电解碱液，会产生大量热量，这些热量会导致电解槽内温度升高，缩短电解槽的使用寿命，更换出的碱液容易污染环境。

质子交换膜水电解方法具有能耗低、产气量稳定、设备简单、占地面积小且不污染环境等优点。通过使用质子交换膜水电解方法制取氢气，能够减小污染。

在一些实施例中，质子交换膜为固体聚合物电解质膜，固体聚合物电解质膜全称为全氟磺酸质子交换膜，是一种坚韧、柔软的全氟化磺酸基聚合物薄片，对氢离子有高的导通性。进行电解时，电解用水被供到电解槽，在阳极侧反应析出氧气、氢离子和电子。电子通过外电路传递到阴极，氢离子以水合离子的形式(H+·XH₂0)通过质子交换膜到达阴极。在阴极，氢离子和电子重新结合形成氢气，同时，部分水也带到了阴极。氢离子的导通是因为磺酸基可传递水合氢离子(H+·XH₂0)。这些水合氢离子从一个磺酸基传递到下一个磺酸基，从而通过聚合物薄片，磺酸基保持不变，聚合物薄片是唯一的电解质，没有游离的酸或碱性液体，用于电解槽中的唯一液体是电解用水，所以称之为固体电解质。由于含有磺酸基，固体聚合物电解质膜的接触面呈中强酸性，所以，固体聚合物电解质膜两边的催化物质一般为铂系金属及其氧化物。阴极侧和阳极侧的可相同也可不同，它要求对氢气的析出过电位和对氧气的析出过电位尽可能低，与固体聚合物电解质膜的结合尽可能牢固。催化物质嵌入到固体聚合物电解质膜中的方法很多，有热压法、刷涂法、化学还原法。这些方法各有利弊，如化学还原法所需设备简单，催化剂附着牢固、均匀，但不易控制沉积量；刷涂法所需设备较简单，较易实现，且容易控制沉积量，但催化剂附着不牢固，制备不好易脱落；热压法所需设备复杂，实际操作有难度，但催化剂附着牢固，不易脱落，且容易控制沉积量，可规模化生产。但是不论采用何种方法，催化物质都不是简单的与固体聚合物电解质膜表面结合，而是有部分渗透到固体聚合物电解质膜的内部，并与固体聚合物电解质膜外部的催化物质形成连接，起着导通电流及催化活性的双重作用。

在一些实施例中，制氢机22包括电源和冷却管，电源连接电解槽，电源为电解槽供电，冷却管通有冷却水，冷却管用于冷却电源。可以理解的是，电解方法需要配置用于电解的电源，电源在长时间使用使容易出现发热现象，甚至造成设备故障。使用冷却管对电源进行水冷降温能够保证电源的正常运行。在一些实施例中，冷却管的一端连接制氢机22的进水口，冷却管的另一端连接电解槽。此时制氢机22将蒸馏器21送来的电解用水作为冷却液，电解用水先对电源进行水冷，再送往电解槽进行制氢，实现了电解用水的充分利用。

根据本实用新型的一些实施例，蒸馏制水的制氢设备包括第二过滤器12，第二过滤器12 设置在抽水泵11和混氢装置31之间。可以理解的是，抽水泵11中的水一般是从水体中直接抽取，很有可能混有大颗粒的泥沙等杂质，通过设置第二过滤器12，能够滤去水中的杂质，避免杂质对蒸馏制水的制氢设备的管路及部件造成影响或损伤。

根据本实用新型的一些实施例，蒸馏制水的制氢设备包括调节模块，调节模块包括控制器和用于检测水体氢浓度的传感器，控制器与制氢机电连接，控制器能够打开或关闭制氢机。通过设置调节模块，根据传感器检测到的水体氢浓度手动或自动控制制氢机22的开启或关闭，进而控制制氢机22的开启时长，从而能够准确地控制水体的氢浓度。

在一些实施例中，传感器与控制器形成反馈电路，控制器能够根据传感器的信号打开或关闭制氢机22。设置反馈电路使得调节模块能够自动控制制氢机22的启停，使用方便且调节准确。在一些实施例中，控制器包括时间继电器。

下面参考图1以一个具体的实施例详细描述根据本实用新型提供的蒸馏制水的制氢设备。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对实用新型的具体限制。

蒸馏制水的制氢设备包括抽水泵11、第二过滤器12、制氢模块、调节模块和混氢装置 31。

制氢模块包括顺序连接的第一过滤器23、蒸馏器21和制氢机22，制氢机22包括电解槽、电源、质子交换膜和冷却管，质子交换膜为固体聚合物电解质膜，质子交换膜设在电解槽中，电源为电解槽供电，冷却管用于冷却电源，冷却管的一端连接制氢机22的进水口，冷却管的另一端连接电解槽。制氢机22使用来自蒸馏器21的蒸馏水产生氢气。

混氢装置31用于将氢气与水混合生成氢水，混氢装置31的进水口与第二过滤器12连接，第二过滤器12与抽水泵11连接，混氢装置31的进气口与制氢机22的出气口连接。抽水泵 11抽取水体中的水。

调节模块包括控制器和用于检测水体氢浓度的传感器，控制器包括时间继电器，控制器与制氢机22电连接，控制器能够打开或关闭制氢机22，传感器与控制器形成反馈电路。

根据本实用新型实施例的蒸馏制水的制氢设备，通过采用以上的设计，至少可以实现这样一些功能：通过设置蒸馏器21，蒸馏器21能够持续地产生蒸馏水，蒸馏制水的制氢设备不需要手动补水，使用方便，制氢机22能够以蒸馏水作为电解用水，蒸馏制水的制氢设备能够生产电解用水。

通过使用质子交换膜水电解方法制取氢气，能够减小污染。

通过设置调节模块，根据传感器检测到的水体氢浓度手动或自动控制制氢机22的开启或关闭，进而控制制氢机22的开启时长，从而能够准确地控制水体的氢浓度，通过将氢气与水混合成氢水后注入水体，能够避免直接向水体注入氢气产生的效率低下问题。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种蒸馏制水的制氢设备，其特征在于，包括：

抽水泵(11)；

制氢模块，所述制氢模块包括蒸馏器(21)和制氢机(22)，所述蒸馏器(21)与所述制氢机(22)的进水口连接，所述制氢机(22)包括电解槽；

混氢装置(31)，所述混氢装置(31)用于将氢气与水混合生成氢水，所述混氢装置(31)的进水口与所述抽水泵(11)连接，所述混氢装置(31)的进气口与所述制氢机(22)的出气口连接。

2.根据权利要求1所述的蒸馏制水的制氢设备，其特征在于：所述制氢模块包括第一过滤器(23)，所述第一过滤器(23)与所述蒸馏器(21)的进水口连接。

3.根据权利要求1所述的蒸馏制水的制氢设备，其特征在于：所述电解槽中设置有质子交换膜，所述制氢机(22)通过质子交换膜水电解方法制取氢气。

4.根据权利要求3所述的蒸馏制水的制氢设备，其特征在于：所述质子交换膜为固体聚合物电解质膜。

5.根据权利要求1或3所述的蒸馏制水的制氢设备，其特征在于：所述制氢机(22)包括电源和冷却管，所述电源连接所述电解槽，所述电源为所述电解槽供电，所述冷却管通有冷却水，所述冷却管用于冷却所述电源。

6.根据权利要求5所述的蒸馏制水的制氢设备，其特征在于：所述冷却管的一端连接所述制氢机(22)的进水口，所述冷却管的另一端连接所述电解槽。

7.根据权利要求1所述的蒸馏制水的制氢设备，其特征在于：蒸馏制水的制氢设备包括第二过滤器(12)，所述第二过滤器(12)设置在所述抽水泵(11)和所述混氢装置(31)之间。

8.根据权利要求1所述的蒸馏制水的制氢设备，其特征在于：蒸馏制水的制氢设备包括调节模块，所述调节模块包括控制器和用于检测水体氢浓度的传感器，所述控制器与所述制氢机(22)电连接，所述控制器能够打开或关闭所述制氢机(22)。

9.根据权利要求8所述的蒸馏制水的制氢设备，其特征在于：所述传感器与所述控制器形成反馈电路，所述控制器能够根据所述传感器的信号打开或关闭所述制氢机(22)。

10.根据权利要求8所述的蒸馏制水的制氢设备，其特征在于：所述控制器包括时间继电器。

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