CN217973419U - 一种制氢储氢加氢一体化设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种制氢储氢加氢一体化设备，包括：舱体，舱体内设有依次拼接的制氢模块、储氢模块和加氢模块，制氢模块内设有电解制氢装置和与电解制氢装置相连的氢气分离装置、氧气分离装置，储氢模块内设有与氢气分离装置相连通的压缩机和与压缩机连通的储氢罐，加氢模块设有与储氢罐相连通的加氢机。在舱体内设置依次拼接的制氢模块、储氢模块和加氢模块，从而将制氢、储氢和加氢的三项功能进行整合和集成，设备整体的体积小、集成度高，适用场合广泛，实用性较强。而且先预制出制氢模块、储氢模块和加氢模块后再进行组装有利于生产制造，采用电解制氢装置将水制作出氢气的方式使用非常便利。

Description

一种制氢储氢加氢一体化设备

技术领域

本实用新型涉及一种制氢储氢加氢一体化设备。

背景技术

氢能作为一种清洁低碳、灵活高效、应用场景丰富的新型能源，是实现交通运输、工业和建筑等领域大规模深度脱碳的最佳选择,也是能源结构向清洁化、低碳化转型的的重要方向。随着氢燃料电池作为动力的交通工具使用也日渐广泛,氢气的来源及加注是否便捷、高效和经济是我们所必需要面对的。

在现有技术中，制氢与氢气的加注都是分离的，一般是制氢出来之后，通过储存设备储存，利用长管拖车运输至加氢站，通过氢气压缩设备将压力提升至45Mpa左右，然后利用氢气加注设备进行加注。在从制氢至加氢的过程中，制氢场地距离加氢场地一般都比较远、设备占地面积大，在制氢加氢的中间环节还需要储存、运输，非常不方便，效率低而且成本比较高。

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，本实用新型的目的在于提出一种体积较小、结构紧凑、集成度高的制氢储氢加氢一体化设备。

根据本实用新型实施例的一种制氢储氢加氢一体化设备，包括：舱体，所述舱体内设有依次拼接的制氢模块、储氢模块和加氢模块，所述制氢模块内设有电解制氢装置和与所述电解制氢装置相连的氢气分离装置、氧气分离装置，所述储氢模块内设有与所述氢气分离装置相连通的压缩机和与所述压缩机连通的储氢罐，所述加氢模块设有与所述储氢罐相连通的加氢机。

根据本实用新型实施例的一种制氢储氢加氢一体化设备，至少具有如下有益效果：

以上制氢储氢加氢一体化设备在舱体内设置依次拼接的制氢模块、储氢模块和加氢模块，从而将制氢、储氢和加氢的三项功能进行整合和集成，设备整体的体积小、集成度高，适用场合广泛，实用性较强。而且先预制出制氢模块、储氢模块和加氢模块后再进行组装有利于生产制造，制氢模块采用电解制氢装置可将水制作出氢气，通过氢气分离装置分离出较高纯度的氢气，由压缩机将氢气后从加氢机排出，使用非常便利。

在本实用新型的一些实施例中，所述电解制氢装置通过净化装置与自来水管相连通。

在本实用新型的一些实施例中，所述氢气分离装置内设有用于液化混合在氢气中的电解液的第一冷却器，所述氢气分离装置通过第一回流管道与所述净化装置的输出端相连；所述氧气分离装置内设有用于液化混合在氧气中的电解液的第二冷却器，所述氧气分离装置通过第二回流管道与所述净化装置的输出端相连。

在本实用新型的一些实施例中，所述电解制氢装置包括用于容置电解液的第一容器，所述第一容器与所述净化装置的输出端相连通，所述第一容器内设有用于检测电解液的液面高度的液位计，所述液位计电性连接有能够控制所述净化装置启停的第一控制单元。

在本实用新型的一些实施例中，所述氢气分离装置与所述压缩机之间设有氢气纯化装置。

在本实用新型的一些实施例中，所述氢气纯化装置包括依次连接的脱氧装置、干燥装置和储存罐，所述脱氧装置与所述氢气分离装置连通，所述储存罐与所述压缩机连通。

在本实用新型的一些实施例中，所述储存罐内设有氢气纯度分析仪，所述氢气纯度分析仪、所述电解制氢装置和所述压缩机均与第二控制单元相连，所述储存罐上设有可由所述第二控制单元控制其开关的排气阀。

在本实用新型的一些实施例中，所述舱体内设有冷水机，所述冷水机设有多个分别用于冷却所述电解制氢装置、所述氢气分离装置、所述氧气分离装置以及所述压缩机的冷却管路。

在本实用新型的一些实施例中，所述储氢罐内设有气压检测单元，所述气压检测单元电性连接有第三控制单元，所述第三控制单元用于控制所述电解制氢装置、所述氢气分离装置和所述压缩机工作。

在本实用新型的一些实施例中，所述舱体大致呈长方体，所述制氢模块、所述储氢模块和所述加氢模块沿所述舱体的长度方向依次间隔布置，且所述制氢模块、所述储氢模块和所述加氢模块的任意相邻的两者之间可拆卸连接，所述加氢机包括设于所述舱体的侧壁上的操作面板和加注枪。

本实用新型的附加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，或通过本实用新型的实践了解到。

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为本实用新型的制氢储氢加氢一体化设备的一种实施例的结构示意图；

图2为图1实施例的加氢模块的一种实施例的结构示意图。

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，例如术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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。

参见图1，本实用新型的一种制氢储氢加氢一体化设备，包括：舱体100，舱体100内设有依次拼接的制氢模块200、储氢模块300和加氢模块400，制氢模块200内设有电解制氢装置210和与电解制氢装置210相连的氢气分离装置220、氧气分离装置230，储氢模块300内设有与氢气分离装置220相连通的压缩机310和与压缩机310连通的储氢罐320，加氢模块400设有与储氢罐320相连通的加氢机410。

以上制氢储氢加氢一体化设备在舱体100内设置依次拼接的制氢模块200、储氢模块300和加氢模块400，从而将制氢、储氢和加氢的三项功能进行整合和集成，设备整体的体积小、集成度高，适用场合广泛，实用性较强。而且，先预制出制氢模块200、储氢模块300和加氢模块400后再进行组装有利于制氢储氢加氢一体化设备的生产制造，制氢模块200采用电解制氢装置210可将水制作出氢气，通过氢气分离装置220分离出较高纯度的氢气，由压缩机310将氢气后从加氢机410排出，即只需提供水和供电电源即可输出符合氢燃料电池使用的高压氢气，使用非常便利。

参见图1，在本实用新型的一些实施例中，电解制氢装置210通过净化装置500与自来水管相连通。可以理解的是，自来水管对净化装置500输入自来水，自来水经过净化装置500过滤之后去除了泥沙、铁锈、余氯以及小分子有机物，从而给电解制氢装置210提供纯水，以保证制造出的氢气的质量。在一些实施例中，净化装置500包括依次设置的PP棉层、活性炭层、反渗透层和微过滤层。

参见图1，在本实用新型的一些实施例中，氢气分离装置220内设有用于液化混合在氢气中的电解液的第一冷却器，氢气分离装置220通过第一回流管道221与净化装置500的输出端相连；氧气分离装置230内设有用于液化混合在氧气中的电解液的第二冷却器，氧气分离装置230通过第二回流管道231与净化装置500的输出端相连。

参见图1，需要说明的是，现有技术中为了提高电解效率，一般会在水中加入碱性物质而变成碱性的电解液，进入氢气分离装置220中的气体主要包含氢气、电解液蒸气以及少量的氧气，进入氧气分离装置230的气体主要包含氧气、电解液蒸气和少量的氢气，进入氢气分离装置220中的电解液蒸气经过第一冷却器之后液化为液滴，然后经过第一回流管道221回到净化装置500的输出端，进入氧气分离装置230中的电解液蒸气经过第二冷却器之后液化为液滴，然后经过第二回流管道231回到净化装置500的输出端，以供再次电解出氢气。

参见图1，在本实用新型的一些实施例中，电解制氢装置210包括用于容置电解液的第一容器，第一容器具有与氢气分离装置220相连通的阴极侧和与氧气分离装置230相连通的阳极侧，第一容器与净化装置500的输出端相连通，第一容器内设有用于检测电解液的液面高度的液位计211，液位计211电性连接有能够控制净化装置500启停的第一控制单元。需要说明的是，液位计211检测第一容器内的电解液的液面高度，当液面高度低于第一预设数值时，第一控制单元控制净化装置500启动工作而为第一容器补充纯水，当液面高度高于第二预设数值时，第一控制单元控制净化装置500停止工作，从而实现了纯水的自动补充。

参见图1，在本实用新型的一些实施例中，为了得到更加纯净的氢气，氢气分离装置220与压缩机310之间设有氢气纯化装置600。

在本实用新型的一些实施例中，氢气纯化装置600包括依次连接的脱氧装置610、干燥装置620和储存罐630，脱氧装置610与氢气分离装置220连通，储存罐630与压缩机310连通。可以理解的是，脱氧装置610用于除去氢气中含有的少量氧气，干燥装置620用于吸收氢气中的水汽，然后将纯度较高的氢气输入储存罐630中，后续利用压缩机310将储存罐630排出的氢气压缩成高压状态并储存在储氢罐320中。氢气进入脱氧装置610之前经过冷却和水气分离，脱氧装置610内部具有把触媒，在钯触媒催化作用下，氢气中的氧气与氢反应生成水，这部分水从脱氧装置610排出，氢气再经过干燥装置620的分子筛进行脱水后输出到压缩机310。

参见图1，在本实用新型的一些实施例中，储存罐630内设有氢气纯度分析仪631，氢气纯度分析仪631、电解制氢装置210和压缩机310均与第二控制单元相连，储存罐630上设有可由第二控制单元控制其开关的排气阀。需要说明的是，在刚开始制氢时，由于各个部件未充分运作以及管道中残存其他物质等原因，导致进入储存罐630内的氢气的纯度不够，因此，当氢气纯度分析仪631检测到储存罐630内的氢气的纯度不足时，第二控制单元控制排气阀将储存罐630内的氢气排出，避免带有大量电解液蒸气的氢气进入压缩机310中而对压缩机310造成损伤以及避免安全事故的发生，也避免纯度不足的氢气经过压缩后进入储氢罐320和加氢机410中。

参见图1，在本实用新型的一些实施例中，由于在制氢和储氢的过程中会产生大量的热量，为了避免舱体100内温度过高而影响舱体100内的电器件正常工作，舱体100内设有冷水机700，冷水机700设有多个分别用于冷却电解制氢装置210、氢气分离装置220、氧气分离装置230以及压缩机310的冷却管路。

参见图1，在本实用新型的一些实施例中，储氢罐320内设有气压检测单元321，气压检测单元321电性连接有第三控制单元，第三控制单元用于控制电解制氢装置210、氢气分离装置220和压缩机310工作。可以理解的是，当气压检测单元321检测到储氢罐320内的气压低于预设值时，为了保证加氢机410能够持续工作，由第三控制单元控制电解制氢装置210、氢气分离装置220和压缩机310工作以对储氢罐320补充氢气。

参见图2，在本实用新型的一些实施例中，舱体100大致呈长方体，制氢模块200、储氢模块300和加氢模块400沿舱体100的长度方向依次间隔布置，且制氢模块200、储氢模块300和加氢模块400的任意相邻的两者之间可拆卸连接，加氢机410包括设于舱体100的侧壁上的操作面板411和加注枪412。需要说明的是，制氢模块200、储氢模块300和加氢模块400沿舱体100的长度方向依次可拆卸连接，方便检修，而且有利于紧凑布局。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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)

1.一种制氢储氢加氢一体化设备，其特征在于，包括：

舱体(100)，所述舱体(100)内设有依次拼接的制氢模块(200)、储氢模块(300)和加氢模块(400)，所述制氢模块(200)内设有电解制氢装置(210)和与所述电解制氢装置(210)相连的氢气分离装置(220)、氧气分离装置(230)，所述储氢模块(300)内设有与所述氢气分离装置(220)相连通的压缩机(310)和与所述压缩机(310)连通的储氢罐(320)，所述加氢模块(400)设有与所述储氢罐(320)相连通的加氢机(410)。

2.根据权利要求1所述的制氢储氢加氢一体化设备，其特征在于：

所述电解制氢装置(210)通过净化装置(500)与自来水管相连通。

3.根据权利要求2所述的制氢储氢加氢一体化设备，其特征在于：

所述氢气分离装置(220)内设有用于液化混合在氢气中的电解液的第一冷却器，所述氢气分离装置(220)通过第一回流管道(221)与所述净化装置(500)的输出端相连；所述氧气分离装置(230)内设有用于液化混合在氧气中的电解液的第二冷却器，所述氧气分离装置(230)通过第二回流管道(231)与所述净化装置(500)的输出端相连。

4.根据权利要求2所述的制氢储氢加氢一体化设备，其特征在于：

所述电解制氢装置(210)包括用于容置电解液的第一容器，所述第一容器与所述净化装置(500)的输出端相连通，所述第一容器内设有用于检测电解液的液面高度的液位计(211)，所述液位计(211)电性连接有能够控制所述净化装置(500)启停的第一控制单元。

5.根据权利要求1所述的制氢储氢加氢一体化设备，其特征在于：

所述氢气分离装置(220)与所述压缩机(310)之间设有氢气纯化装置(600)。

6.根据权利要求5所述的制氢储氢加氢一体化设备，其特征在于：

所述氢气纯化装置(600)包括依次连接的脱氧装置(610)、干燥装置(620)和储存罐(630)，所述脱氧装置(610)与所述氢气分离装置(220)连通，所述储存罐(630)与所述压缩机(310)连通。

7.根据权利要求6所述的制氢储氢加氢一体化设备，其特征在于：

所述储存罐(630)内设有氢气纯度分析仪(631)，所述氢气纯度分析仪(631)、所述电解制氢装置(210)和所述压缩机(310)均与第二控制单元相连，所述储存罐(630)上设有可由所述第二控制单元控制其开关的排气阀。

8.根据权利要求1所述的制氢储氢加氢一体化设备，其特征在于：

所述舱体(100)内设有冷水机(700)，所述冷水机(700)设有多个分别用于冷却所述电解制氢装置(210)、所述氢气分离装置(220)、所述氧气分离装置(230)以及所述压缩机(310)的冷却管路。

9.根据权利要求1所述的制氢储氢加氢一体化设备，其特征在于：

所述储氢罐(320)内设有气压检测单元(321)，所述气压检测单元(321)电性连接有第三控制单元，所述第三控制单元用于控制所述电解制氢装置(210)、所述氢气分离装置(220)和所述压缩机(310)工作。

10.根据权利要求1所述的制氢储氢加氢一体化设备，其特征在于：

所述舱体(100)大致呈长方体，所述制氢模块(200)、所述储氢模块(300)和所述加氢模块(400)沿所述舱体(100)的长度方向依次间隔布置，且所述制氢模块(200)、所述储氢模块(300)和所述加氢模块(400)的任意相邻的两者之间可拆卸连接，所述加氢机(410)包括设于所述舱体(100)的侧壁上的操作面板(411)和加注枪(412)。

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