CN217578322U - 一种高纯氢气的收集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高纯氢气的收集装置，包括碱箱，所述碱箱贯穿连接有进气管，所述进气管通过旋转接头安装有转杆，所述转杆两侧安装有侧管，所述侧管底端固定连接有网架，所述碱箱与气液分离器互通，所述气液分离器与吸附箱互通，所述吸附箱位于调温套的左侧，所述调温套与冷却管互通，所述冷却管安装在水箱内顶端，所述水箱顶端安装有冷却架，所述冷却架内安装有抽风扇，所述抽风扇位于散热片的上方，所述散热片位于半导体制冷片的上方；氢气经碱箱和吸附箱配合可除去氢气内含有的二氧化碳，氢气纯度高；半导体制冷片和调温套配合可避免收集罐内氢气温度过高。

Description

一种高纯氢气的收集装置

技术领域

本实用新型涉及一种高纯氢气的收集装置，具体为一种高纯氢气的收集装置，属于氢气收集技术领域。

背景技术

氢气是一种极易燃烧、无色透明、无臭无味且难溶于水的气体，化学式为H₂。氢气是世界上已知的密度和相对分子质量最小的气体，可作为飞艇、氢气球的填充气体。

专利号CN 211445044 U的公布了一种高效节能氢气提纯装置，吸附装置由3台吸附器组成，通过温控、自动阀门使吸附器形成工作、吸附、再生的循环，并设置浓度检测装置检测氢气浓度是否达到要求，若到不到要求则直接将产品氢气导入进气管再重新进行提纯，这样可以得到高纯度的氢气；除尘过滤装置、吸附器设有装料口和卸料口，方便更换除尘滤芯和吸附剂。

现有技术的氢气收集有以下缺点：1、制取的氢气内含有二氧化碳等杂气，氢气纯度低；2、氢气持续收集过程中收集罐内压力逐渐增大，氢气被压缩后产生热量，氢气温度升高易产生安全隐患，因此，针对上述问题进行改进。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种高纯氢气的收集装置，氢气经碱箱和吸附箱配合可除去氢气内含有的二氧化碳，氢气纯度高；半导体制冷片和调温套配合可避免收集罐内氢气温度过高。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的，一种高纯氢气的收集装置，包括碱箱，所述碱箱贯穿连接有进气管，所述进气管通过旋转接头安装有转杆，所述转杆两侧安装有侧管，所述侧管底端固定连接有网架，所述碱箱与气液分离器互通，所述气液分离器与吸附箱互通，所述吸附箱位于调温套的左侧，所述调温套与冷却管互通，所述冷却管安装在水箱内顶端，所述水箱顶端安装有冷却架，所述冷却架内安装有抽风扇，所述抽风扇位于散热片的上方，所述散热片位于半导体制冷片的上方。

优选的，所述碱箱底端安装有电机，所述电机的输出端固定连接有转杆。

优选的，所述侧管底端开设有气孔，所述吸附箱内安装有活性氧化铝。

优选的，所述活性氧化铝位于活性炭的下方，所述活性炭位于分子筛的下方。

优选的，所述调温套滑动连接有收集罐，所述收集罐的进气口延伸到吸附箱的内部。

优选的，所述水箱内安装有水泵，所述水泵螺纹连接有冷却管。

优选的，所述半导体制冷片粘接有导热胶，所述导热胶粘接在水箱的表面。

本实用新型的有益效果是：

1、氢气经碱箱和吸附箱配合可除去氢气内含有的二氧化碳，氢气纯度高；制取后的氢气经进气管向碱箱内输送，进气管通过旋转接头与转杆连接，进气管内氢气可持续输送进转杆内，电机启动带动连接的转杆转动，转杆转动带动连接的多个侧管旋转，转杆与侧管互通，即转杆内氢气经多个侧管上开设的多个气孔向下喷出，侧管底部固定有网架，网架上设有细密的网眼，气孔内喷出的氢气气泡下移经过网架，经网架上网眼切割成更小的气泡，气泡与碱箱内氢氧化钠溶液充分接触中破裂，气泡内含有的二氧化碳可以溶于水并和水反应生成碳酸，可与氢氧化钠溶液发生中和反应，进而除去二氧化碳，同时氢气内含有的部分可溶于水的杂质和杂气也溶解在氢氧化钠溶液中，氢气难溶于水，可上移后输送进碱箱连接的气液分离器除去氢气内的水，除水后氢气持续移动进入吸附箱内，吸附箱内从上倒下依次安装有分子筛、活性炭和活性氧化铝，活性氧化铝对水有较强的聚合力，可再次对氢气进行脱水，除湿后的氢气上移经过活性炭，活性炭有很大的表面积，而且炭粒中还有更细小的孔——毛细管。这种毛细管具有很强的吸附能力，由于炭粒的表面积很大，所以能与氢气充分接触。当氢气内残余的二氧化碳、一氧化碳等杂质碰到毛细管被吸附，氢气持续上移经过分子筛，分子筛具有较大的比表面积，其具有均匀的微孔结构，它的孔穴直径大小均匀，这些孔穴能把比其直径小的分子吸附到孔腔的内部，可对氢气中含有的二氧化碳等杂气进行吸附，可通过碱箱和吸附箱配合除去氢气内二氧化碳，提高氢气纯度。

2、半导体制冷片和调温套配合可避免收集罐内氢气温度过高；当收集罐内持续收集的氢气温度较高时，水箱外侧安装的半导体制冷片通电，同时水箱内水泵启动持续抽取水箱内的水向冷却管内输送，冷却管呈蛇形固定在水箱内顶端，半导体制冷片通过导热胶与水箱顶端相贴，即半导体制冷片通电后可持续吸收水箱顶端冷却管内水的热量，半导体制冷片另一端与散热片相贴，可把热量传递给散热片，冷却架上抽风扇启动可持续对下方的空气进行抽取，散热片处空气流通速度加快，散热效果好，经半导体制冷片降温后的水持续流动输送进调温套内，调温套包裹在收集罐的外侧，调温套内低温水可持续与收集罐内氢气进行热交换，可对收集罐内氢气进行降温，避免其温度过高，吸热后的水上移经调温套顶端输送回水箱内，可在水泵的作用下再次输送进冷却管内进行降温，可通过半导体制冷片对水进行降温后输送进调温套内对收集罐进行降温，避免收集罐内氢气温度较高。

附图说明

图1为本实用新型整体的部分剖结构示意图；

图2为本实用新型水箱的剖视图；

图3为本实用新型侧管侧视图的部分剖结构示意图。

图中：1、进气管；2、碱箱；3、旋转接头；4、侧管；5、气液分离器；6、吸附箱；7、分子筛；8、活性炭；9、收集罐；10、调温套；11、冷却架；12、抽风扇；13、散热片；14、冷却管；15、水箱；16、水泵；17、活性氧化铝；18、电机；19、网架；20、转杆；21、半导体制冷片；22、导热胶；23、气孔。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

实施例1：请参阅图1-3所示，一种高纯氢气的收集装置，包括碱箱2，所述碱箱2贯穿连接有进气管1，碱箱2外侧连接有管道可持续把碱箱2内氢氧化钠溶液抽出后进行更换，制取的氢气经进气管1向碱箱2内输送，碱箱2内填充有氢氧化钠溶液，所述进气管1通过旋转接头3安装有转杆20，进气管1右端通过旋转接头3与转杆20连接，转杆20可旋转的同时进气管1内氢气输送进转杆20内，所述转杆20两侧安装有侧管4，转杆20呈中空状，转杆20内氢气向侧管4内输送，所述侧管4底端固定连接有网架19，网架19表面设有细密的网眼，可对侧管4气孔23喷出的气泡进行切割，所述碱箱2与气液分离器5互通，经碱箱2处理后的氢气上移进入气液分离器5内进行除水，所述气液分离器5与吸附箱6互通，除水后的氢气进入吸附箱6内进行吸附，所述吸附箱6位于调温套10的左侧，调温套10内填充有水，所述调温套10与冷却管14互通，冷却管14可持续往调温套10内输送水，所述冷却管14安装在水箱15内顶端，冷却管14部分呈蛇形固定在水箱15内顶端，所述水箱15顶端安装有冷却架11，水箱15可固定冷却架11的位置，所述冷却架11内安装有抽风扇12，冷却架11可为抽风扇12提供安装平台，所述抽风扇12位于散热片13的上方，抽风扇12启动可抽取下方空气，所述散热片13位于半导体制冷片21的上方，散热片13可对半导体制冷片21进行散热。

具体而言，所述侧管4底端开设有气孔23，侧管4内气体经气孔23向下移出，所述吸附箱6内安装有活性氧化铝17，活性氧化铝17具有较好的干燥能力。

具体而言，所述活性氧化铝17位于活性炭8的下方，活性氧化铝17、活性炭8和分子筛7均位于滤架内，可固定活性氧化铝17、活性炭8和分子筛7的位置，所述活性炭8位于分子筛7的下方。

具体而言，所述调温套10滑动连接有收集罐9，收集罐9上移可与调温套10分离，所述收集罐9的进气口延伸到吸附箱6的内部，吸附箱6内氢气输送进收集罐9内进行收集。

具体而言，所述水箱15内安装有水泵16，所述水泵16螺纹连接有冷却管14，水泵16可持续抽取水箱15内水向冷却管14内输送。

具体而言，所述半导体制冷片21粘接有导热胶22，半导体制冷片21位于隔热垫的内侧，半导体制冷片21通过导热胶22与水箱15顶端相贴，所述导热胶22粘接在水箱15的表面。

实施例2：请参阅图1，本实施例与实施例1的区别在于：所述碱箱2底端安装有电机18，碱箱2可为电机18提供安装平台，所述电机18的输出端固定连接有转杆20，电机18转动带动连接的转杆20转动。

本实用新型在使用时，制取后的氢气经进气管1向碱箱2内输送，进气管1通过旋转接头3与转杆20连接，进气管1内氢气可持续输送进转杆20内，电机18启动带动连接的转杆20转动，转杆20转动带动连接的多个侧管4旋转，转杆20与侧管4互通，即转杆20内氢气经多个侧管4上开设的多个气孔23向下喷出，侧管4底部固定有网架19，网架19上设有细密的网眼，气孔23内喷出的氢气气泡下移经过网架19，经网架19上网眼切割成更小的气泡，气泡与碱箱2内氢氧化钠溶液充分接触中破裂，气泡内含有的二氧化碳可以溶于水并和水反应生成碳酸，可与氢氧化钠溶液发生中和反应，进而除去二氧化碳，同时氢气内含有的部分可溶于水的杂质和杂气也溶解在氢氧化钠溶液中，氢气难溶于水，可上移后输送进碱箱2连接的气液分离器5除去氢气内的水，除水后氢气持续移动进入吸附箱6内，吸附箱6内从上倒下依次安装有分子筛7、活性炭8和活性氧化铝17，活性氧化铝17对水有较强的聚合力，可再次对氢气进行脱水，除湿后的氢气上移经过活性炭8，活性炭8有很大的表面积，而且炭粒中还有更细小的孔——毛细管。这种毛细管具有很强的吸附能力，由于炭粒的表面积很大，所以能与氢气充分接触。当氢气内残余的二氧化碳、一氧化碳等杂质碰到毛细管被吸附，氢气持续上移经过分子筛7，分子筛7具有较大的比表面积，其具有均匀的微孔结构，它的孔穴直径大小均匀，这些孔穴能把比其直径小的分子吸附到孔腔的内部，可对氢气中含有的二氧化碳等杂气进行吸附，吸附提纯后的氢气持续输送进收集罐9内，当收集罐9内持续收集的氢气温度较高时，水箱15外侧安装的半导体制冷片21通电，同时水箱15内水泵16启动持续抽取水箱15内的水向冷却管14内输送，冷却管14呈蛇形固定在水箱15内顶端，半导体制冷片21通过导热胶22与水箱15顶端相贴，即半导体制冷片21通电后可持续吸收水箱15顶端冷却管14内水的热量，半导体制冷片21另一端与散热片13相贴，可把热量传递给散热片13，冷却架11上抽风扇12启动可持续对下方的空气进行抽取，散热片13处空气流通速度加快，散热效果好，经半导体制冷片21降温后的水持续流动输送进调温套10内，调温套10包裹在收集罐9的外侧，调温套10内低温水可持续与收集罐9内氢气进行热交换，可对收集罐9内氢气进行降温，避免其温度过高，吸热后的水上移经调温套10顶端输送回水箱15内，可在水泵16的作用下再次输送进冷却管14内进行降温，可通过半导体制冷片21对水进行降温后输送进调温套10内对收集罐9进行降温，避免收集罐9内氢气温度较高。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，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，各实施例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。

Claims (7)

1.一种高纯氢气的收集装置，包括碱箱(2)，其特征在于：所述碱箱(2)贯穿连接有进气管(1)，所述进气管(1)通过旋转接头(3)安装有转杆(20)，所述转杆(20)两侧安装有侧管(4)，所述侧管(4)底端固定连接有网架(19)，所述碱箱(2)与气液分离器(5)互通，所述气液分离器(5)与吸附箱(6)互通，所述吸附箱(6)位于调温套(10)的左侧，所述调温套(10)与冷却管(14)互通，所述冷却管(14)安装在水箱(15)内顶端，所述水箱(15)顶端安装有冷却架(11)，所述冷却架(11)内安装有抽风扇(12)，所述抽风扇(12)位于散热片(13)的上方，所述散热片(13)位于半导体制冷片(21)的上方。

2.根据权利要求1所述的一种高纯氢气的收集装置，其特征在于：所述碱箱(2)底端安装有电机(18)，所述电机(18)的输出端固定连接有转杆(20)。

3.根据权利要求1所述的一种高纯氢气的收集装置，其特征在于：所述侧管(4)底端开设有气孔(23)，所述吸附箱(6)内安装有活性氧化铝(17)。

4.根据权利要求3所述的一种高纯氢气的收集装置，其特征在于：所述活性氧化铝(17)位于活性炭(8)的下方，所述活性炭(8)位于分子筛(7)的下方。

5.根据权利要求1所述的一种高纯氢气的收集装置，其特征在于：所述调温套(10)滑动连接有收集罐(9)，所述收集罐(9)的进气口延伸到吸附箱(6)的内部。

6.根据权利要求1所述的一种高纯氢气的收集装置，其特征在于：所述水箱(15)内安装有水泵(16)，所述水泵(16)螺纹连接有冷却管(14)。

7.根据权利要求1所述的一种高纯氢气的收集装置，其特征在于：所述半导体制冷片(21)粘接有导热胶(22)，所述导热胶(22)粘接在水箱(15)的表面。

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