CN217026088U - 一种一体式水纯化电解制氢系统 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种一体式水纯化电解制氢系统，包括通过管路首尾连接的冷却水供给系统、电解水制氢系统、太阳能纯化系统和热调节系统，所述太阳能纯化系统向所述电解水制氢系统通入纯化水进行补液，所述冷却水供给系统内的未纯化水经过所述电解水制氢系统进行换热并通入所述太阳能纯化系统，该系统的太阳能纯化系统使用加热的循环水作为水源，通过太阳能对冷却水纯化，产生的水可直接输入电解水制氢系统进行电解反应，既提高了纯化效率，还减少了能量的消耗，是一种节能环保的一体式水纯化电解制氢方法，为国家提供了绿色环保的氢能，也为国家的能源安全提供了保障。

Description

一种一体式水纯化电解制氢系统

技术领域

本申请涉及电解制氢技术领域，尤其涉及一种一体式水纯化电解制氢系统。

背景技术

电解水制氢是目前工业上常用的制氢方法。其以水为原料，在碱性环境中，将纯水电解为氢气和氧气。为保证氢气的纯度，避免电解过程中产生氯气等杂质气体，水在通入电解池之前常需多步的纯化处理。目前较常用的水纯化技术为反渗透膜淡化法。该技术处理效率高，装置简单，易于维修，得到了一定程度的推广。然而，这种方法所需的反渗透膜材料成本较高，能耗较高，并且其对水资源的利用率低。这些问题严重制约了电解水技术的进一步推广。

发明内容

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请的目的在于提出一种一体式水纯化电解制氢系统，该系统的太阳能纯化系统使用加热的循环水作为水源，通过利用太阳能来实现冷却水的纯化，产生的水可作为原料直接输入电解水制氢系统进行电解反应，既提高了纯化效率，也减少了能量的消耗，是一种节能环保的一体式水纯化电解制氢方法，为国家提供了绿色环保的氢能，也为国家的能源安全提供了保障。

为达到上述目的，本申请提出的一种一体式水纯化电解制氢系统，包括通过管路首尾连接的冷却水供给系统、电解水制氢系统、太阳能纯化系统和热调节系统，所述冷却水供给系统内的未纯化水经过所述电解水制氢系统进行换热并通入所述太阳能纯化系统，所述太阳能纯化系统向所述电解水制氢系统通入纯化水进行补液，所述太阳能纯化系统通过管路向所述热调节系统通入多余未纯化水，所述热调节系统用于将冷却后的未纯化水通入所述冷却水供给系统。

进一步地，还包括电力供应系统，所述电力供应系统与所述电解水制氢系统电连接以向所述电解水制氢系统供电。

进一步地，还包括储氢系统，所述储氢系统通过管路和所述电解水制氢系统连通，所述储氢系统用于对所述电解水制氢系统产出的氢气进行存储。

进一步地，所述太阳能纯化系统包括太阳能蒸发组件、设置于所述太阳能蒸发组件外周侧的淡水槽和罩设于所述淡水槽外周侧的透明罩，所述太阳能蒸发组件、所述淡水槽和所述透明罩围合形成蒸发空间。

进一步地，所述太阳能纯化系统还包括淡水储存装置，所述淡水槽通过管路和所述淡水储存装置连通。

进一步地，所述太阳能蒸发组件包括依次层叠设置的隔热层、蒸发层和太阳能吸收层。

进一步地，所述的电解水制氢系统包括碱性电解水装置和PEM电解水装置中的至少一种。

进一步地，所述的储氢系统包括高压气态储氢装置、液氢储存装置、金属氢化物储氢装置或有机液态储氢装置中的至少一种。

进一步地，所述热调节系统包括喷淋降温塔、对流降温塔、自然冷却塔中的至少一种。

进一步地，所述的冷却水供给系统适于通入自来水、湖水和海水中的至少一种。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请一实施例提出的一种一体式水纯化电解制氢系统的结构示意图；

图2是本申请另一实施例提出的一种一体式水纯化电解制氢系统的太阳能纯化系统的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，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，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

图1是本申请一实施例提出的一种一体式水纯化电解制氢系统的结构示意图。

参见图1，一种一体式水纯化电解制氢系统，包括通过管路首尾连接的冷却水供给系统6、电解水制氢系统2、太阳能纯化系统1和热调节系统5，所述冷却水供给系统6内的未纯化水经过所述电解水制氢系统2进行换热并通入所述太阳能纯化系统1，所述太阳能纯化系统1向所述电解水制氢系统2通入纯化水进行补液，所述太阳能纯化系统1通过管路向所述热调节系统5通入多余未纯化水，所述热调节系统5用于将冷却后的未纯化水通入所述冷却水供给系统6。

本实施例中，太阳能纯化系统1产生的水完全供给电解水制氢系统2，电力供应系统4对电解水制氢系统2进行电力供应，产生的氢气储存在储氢系统3。电解水制氢系统2需通过冷却水供给系统6进行冷却，冷却水供给系统6产生的温度较高的水输送至太阳能纯化系统1进行纯化冷却。热调节系统5可对冷却水供给系统6的水温进行调控。

具体地，所述电解水制氢系统2包括通过管路首尾连接的电解槽、气液分离器和电解液换热器，所述电解槽通过管路向所述气液分离器通入气液混合物，所述气液分离器通过管路向所述电解液换热器通入分离后的碱液，所述冷却水供给系统6内的未纯化水通过管路经过所述电解液换热器，碱液和未纯化水在所述电解液换热器内进行换热，所述电解液换热器内换热后的碱液回流至所述电解槽内，换热升温后的未纯化水通入太阳能纯化系统内进行蒸发纯化。

本申请利用电解水制氢系统的废热以及太阳能的热量对冷却水供给系统内的未纯化水进行加热蒸发，将纯化后的水通入电解水制氢系统内的电解槽内进行补水，实现了热量以及水资源的循环利用，降低了系统能耗。

一种一体式水纯化电解制氢系统还包括电力供应系统4，所述电力供应系统4与所述电解水制氢系统2电连接以向所述电解水制氢系统2供电。本实施例中，电力供应系统4可以为电网系统或者可再生能源发电系统，例如风力发电场或者太阳能发电场等，本申请对此不作限制。

一种一体式水纯化电解制氢系统还包括储氢系统3，所述储氢系统3通过管路和所述电解水制氢系统2连通，所述储氢系统3用于对所述电解水制氢系统2产出的氢气进行存储。电解水制氢系统2产出的氢气通过管路通入储氢系统3内进行存储，优选地，所述的储氢系统3包括高压气态储氢装置、液氢储存装置、金属氢化物储氢装置或有机液态储氢装置中的至少一种。储氢系统3的具体类型可以根据生产的实际情况进行选择，可以为上述储氢类型的单一选择，可以为上述储氢设备多种类型的组合。

如图2所示，所述太阳能纯化系统1包括太阳能蒸发组件7、设置于所述太阳能蒸发组件7外周侧的淡水槽8和罩设于所述淡水槽8外周侧的透明罩9，所述太阳能蒸发组件7、所述淡水槽8和所述透明罩9围合形成蒸发空间。本实施例中，太阳光能从透明罩9透入被太阳能蒸发组件7吸收，太阳能蒸发组件7利用吸收的太阳能热量对未纯化水进行加热蒸发，蒸发的水蒸气附着于透明罩9内侧壁上，经过冷凝沿着透明罩9流下汇聚在淡水槽8内，优选地，淡水槽8为槽型结构，具体地，淡水槽8的截面为L型槽，淡水槽8的一侧壁贴设于太阳能蒸发组件7的侧壁，淡水槽8的槽底直接罩设透明罩9，方便水蒸气冷凝后直接汇入淡水槽内，且淡水槽的槽壁的存在也阻隔了纯化水回流到太阳能蒸发组件内。

所述太阳能纯化系统1还包括淡水储存装置10，所述淡水槽8通过管路和所述淡水储存装置10连通。淡水槽8汇入的纯化水通过管路流入淡水存储装置10进行存储，从而可以根据需要向电解水制氢系统2进行供水。具体地，淡水存储装置可以储水罐。

所述太阳能蒸发组件7包括依次层叠设置的隔热层11、蒸发层12和太阳能吸收层13。本实施例中，太阳能蒸发组件7为孔隙结构，水可以沿着孔隙结构渗入，可以理解地，太阳能纯化系统还包括罐体，冷却水供给系统向罐体内注入未纯化水进行存储，太阳能蒸发组件浮动设置于未纯化水面上，具体地，所述隔热层设置于未纯化水面上，所述蒸发层对所述渗入的未纯化水蒸发纯化，所述太阳能吸收层吸收太阳能为蒸发层提供热量。隔热层、蒸发层和太阳能蒸发层均为平板结构，具有较大的平面面积，方便快速高效的对未纯化水进行蒸发纯化。

具体地，隔热层11可以为带有孔隙的泡沫板，蒸发层12可以为具有孔隙的金属板，太阳能吸收层13采用碳多孔材料制成，太阳能蒸发组件7在常温常压下将冷却水系统流出的水汽化，在透明罩9冷却后流入淡水储存装置10，淡水储存装置10经阀门控制输入电解槽。电力供应系统4对电解水制氢系统2进行供电，产生的氢气收集至储氢系统3。冷却水供给系统6可以连接自来水源，对电解水制氢系统2冷却。冷却之后的冷却水温度升高，通入太阳能纯化系统进行纯化，多余的水经过热调节系统后流回冷却水供给系统。热调节系统可对经过太阳能纯化系统的水进一步降温。

所述的电解水制氢系统2包括碱性电解水装置和PEM电解水装置中的至少一种。电解水制氢系统的具体类型可以根据生产的实际情况进行选择，可以为上述电解水制氢类型的单一选择，可以为上述电解水制氢设备多种类型的组合。

所述热调节系统5包括喷淋降温塔、对流降温塔、自然冷却塔中的至少一种。热调节系统的具体类型可以根据生产的实际情况进行选择，可以为上述热调节类型的单一选择，可以为上述热调节设备多种类型的组合。

所述的冷却水供给系统6适于通入自来水、湖水和海水中的至少一种。冷却水的来源可以实际生产场地情况进行选择，本申请进行示例性说明，并不对此限制。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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申请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。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种一体式水纯化电解制氢系统，其特征在于，包括通过管路首尾连接的冷却水供给系统、电解水制氢系统、太阳能纯化系统和热调节系统，所述冷却水供给系统内的未纯化水经过所述电解水制氢系统进行换热并通入所述太阳能纯化系统，所述太阳能纯化系统向所述电解水制氢系统通入纯化水进行补液，所述太阳能纯化系统通过管路向所述热调节系统通入多余未纯化水，所述热调节系统用于将冷却后的未纯化水通入所述冷却水供给系统。

2.如权利要求1所述的一体式水纯化电解制氢系统，其特征在于，还包括电力供应系统，所述电力供应系统与所述电解水制氢系统电连接以向所述电解水制氢系统供电。

3.如权利要求1所述的一体式水纯化电解制氢系统，其特征在于，还包括储氢系统，所述储氢系统通过管路和所述电解水制氢系统连通，所述储氢系统用于对所述电解水制氢系统产出的氢气进行存储。

4.如权利要求1所述的一体式水纯化电解制氢系统，其特征在于，所述太阳能纯化系统包括太阳能蒸发组件、设置于所述太阳能蒸发组件外周侧的淡水槽和罩设于所述淡水槽外周侧的透明罩，所述太阳能蒸发组件、所述淡水槽和所述透明罩围合形成蒸发空间。

5.如权利要求4所述的一体式水纯化电解制氢系统，其特征在于，所述太阳能纯化系统还包括淡水储存装置，所述淡水槽通过管路和所述淡水储存装置连通。

6.如权利要求4所述的一体式水纯化电解制氢系统，其特征在于，所述太阳能蒸发组件包括依次层叠设置的隔热层、蒸发层和太阳能吸收层。

7.如权利要求1所述的一体式水纯化电解制氢系统，其特征在于，所述的电解水制氢系统包括碱性电解水装置和PEM电解水装置中的至少一种。

8.如权利要求3所述的一体式水纯化电解制氢系统，其特征在于，所述的储氢系统包括高压气态储氢装置、液氢储存装置、金属氢化物储氢装置或有机液态储氢装置中的至少一种。

9.如权利要求1所述的一体式水纯化电解制氢系统，其特征在于，所述热调节系统包括喷淋降温塔、对流降温塔、自然冷却塔中的至少一种。

10.如权利要求1所述的一体式水纯化电解制氢系统，其特征在于，所述的冷却水供给系统适于通入自来水、湖水和海水中的至少一种。

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