CN218465958U - 一种碱性水电解制氢余热利用设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种碱性水电解制氢余热利用设备，包括电解槽和设置在电解槽上的盖体，盖体上设置有氢气排出管和氧气排出管，本实用新型还包括换热器和补水箱，换热器包括壳体和设置在壳体内部的第一换热管和第二换热管，壳体内部形成换热区域，氢气排出管通过第一气液分离器与补水箱连接，氧气排出管通过第二气液分离器与补水箱连接，第一、二气液分离器的出气端分别连接有储氧罐和储氢罐；壳体上设置有换热流体进管及换热流体出管；补水箱与电解槽之间通过一连接管连通，连接管上设置有补水泵。本实用新型能够解决排出氢气及氧气时热量没有得到有效的利用，造成热量损失的技术问题。

Description

一种碱性水电解制氢余热利用设备

技术领域

本实用新型涉及一种水解制氢技术领域，具体所涉及一种碱性水电解制氢余热利用设备。

背景技术

氢能以其清洁，高效的特点被公认为未来最有潜力的能源载体。在目前的各种制氢技术中，利用可再生能源所产生的电能作为动力来电解水是最为成熟和最有潜力的技术，被视为通向氢经济的最佳途径。电解水是由电能提供动力，将水分解为氢和氧的过程。

在水解的过程中，电解槽将会产生热量，制氢的过程中，排出的氢气及氧气并不是纯氧或者纯氢，而是一种汽液混合物；在排出氢气及氧气的时候，将会带走一部分的热量，而该部分热量一般都没有进行利用，造成了热量的损失。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种碱性水电解制氢余热利用设备，其能够解决排出氢气及氧气时热量没有得到有效的利用，造成热量损失的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种碱性水电解制氢余热利用设备，包括电解槽和设置在电解槽上的盖体，盖体上设置有氢气排出管和氧气排出管，本实用新型还包括换热器和补水箱，换热器包括壳体和设置在壳体内部的第一换热管和第二换热管，壳体内部形成换热区域，氢气排出管通过第一气液分离器与补水箱连接，氧气排出管通过第二气液分离器与补水箱连接，第一、二气液分离器的出气端分别连接有储氧罐和储氢罐；

壳体上设置有换热流体进管及换热流体出管；补水箱与电解槽之间通过一连接管连通，连接管上设置有补水泵。

其中，盖体上设置有传感器，所述传感器用于检测电解槽内碱性水的液面高度，传感器通过一控制器与补水泵连接。

进一步优化，传感器为超声波传感器。

其中，电解槽外部设置有外壳，外壳与电解槽外壁之间的间隙形成换热腔，外壳上设置有出气管和进气管，出气管及进气管上均设置有阀门，进气管连接有吹气组件。

其中，吹气组件包括风机和过滤器，风机与进气管及过滤器连接。

进一步优化，吹气组件还包括横管和若干隔板，所述隔板呈U型结构，隔板设置在换热腔内，且一侧与外壳连接，另一侧与电解槽外壁连接，相邻隔板之间形成气体流道，横管水平设置在换热腔体内，横管上设置有若干支管，每一个支管均与一个气体流道对应；横管与进气管连接。

其中，隔板由导热材料制成。

其中，隔板上靠近出气管一端，端部低于出气管的管口使得气体流道在左侧连通。

进一步优化，电解槽内设置有温度传感器，温度传感器与所述控制器连接，所述阀门为电磁阀且与所述控制器连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型通过设置的换热器来实现排出氢气及氧气时热量的利用；在本实用新型中，换热器包括壳体及设置在壳体内的第一换热管及第二换热管，第一换热管用于通氢气混合物，第二换热管用于通氧气混合物，氢气混合物与氧气混合物为氢气或者氧气与水蒸气的混合物，这样，在第一换热管及第二换热管的作用下，实现换热的目的，将氢气及氧气中含有的热量进行换热，实现对换热流体的加热；在实际的使用中，换热流体可以为液体或者气体；经过换热降温后的氢气及氧气经过第一气液分离器及第二气液分离器进行气液分离，气体进入储氧罐和储氢罐进行存储，而分离后得到的液体则进入补水箱中，通过补水泵对电解槽进行补水。本实用新型实现热量的回收利用，减少了热量的损失。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式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为本实用新型整体结构示意图。

图2为本实用新型隔板与外壳的连接关系示意图。

附图标记：

101-电解槽，102-盖体，103-氢气排出管，104-氧气排出管，105-换热器，106-补水箱，107-壳体，108-第一换热管，109-第二换热管，110-第一气液分离器，111-第二气液分离器，112-换热流体进管，113-换热流体出管，114-补水泵，115-连接管，116-传感器，117-气体流道，118-外壳，119-换热腔，120-出气管，121-进气管，122-风机，123-过滤器，124-横管，125-隔板。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型实施例的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本实用新型实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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实施例和简化描述，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实施例的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。

在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型实施例的不同结构。为了简化本实用新型实施例的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型实施例。此外，本实用新型实施例可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。

下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

实施例一

参看图1-图2，本实施例公开了一种碱性水电解制氢余热利用设备，包括电解槽101和设置在电解槽101上的盖体102，盖体102上设置有氢气排出管103和氧气排出管104，本实施例还包括换热器105和补水箱106，换热器105包括壳体107和设置在壳体107内部的第一换热管108和第二换热管109，壳体107内部形成换热区域，氢气排出管103通过第一气液分离器110与补水箱106连接，氧气排出管104通过第二气液分离器111与补水箱106连接，第一、二气液分离器的出气端分别连接有储氧罐和储氢罐；

在实际的使用中，第一换热管108和第二换热管109均为连续的S型管或者螺旋盘管；

壳体107上设置有换热流体进管112及换热流体出管113；补水箱106与电解槽101之间通过一连接管115连通，连接管115上设置有补水泵114。

其中，需要说明的是，补水箱中盛装的液体为电解液。

本实用新型通过设置的换热器105来实现排出氢气及氧气时热量的利用；在本实用新型中，换热器105包括壳体107及设置在壳体107内的第一换热管及第二换热管，第一换热管用于通氢气混合物，第二换热管用于通氧气混合物，氢气混合物与氧气混合物为氢气或者氧气与水蒸气的混合物，这样，在第一换热管及第二换热管的作用下，实现换热的目的，将氢气及氧气中混合气体的热量进行换热，实现对换热流体的加热；经过换热降温后的氢气及氧气经过第一气液分离器110及第二气液分离器111进行气液分离，气体进入储氧罐和储氢罐进行存储，而分离后得到的液体则进入补水箱106中，通过补水泵114对电解槽101进行补水。本实用新型实现热量的回收利用，减少了热量的损失。

需要说明的是，在本实施例中，换热流体可以为液体或者气体。

进一步优化，盖体102上设置有传感器116，所述传感器116用于检测电解槽101内碱性水的液面高度，传感器116通过一控制器与补水泵114连接。

其中，传感器116为超声波传感器。

这样，通过设置的传感器116来实现电解槽101中电解液的液面高度监测，若液面下降至预设的最低液面值后，控制器控制补水泵114打开，实现自动补水的目的，避免出现电解液的液面过低影响电解的正常进行。

实施例二

本实施例是在实施例一的基础上进一步优化，在本实施例中，电解槽101外部设置有外壳118，外壳118与电解槽101外壁之间的间隙形成换热腔119，外壳118上设置有出气管120和进气管121，出气管120及进气管121上均设置有阀门，进气管121连接有吹气组件。

其中，吹气组件包括风机122和过滤器123，风机122与进气管121及过滤器123连接。

这样，在实际的使用中，由于电解槽101的外壁会散热，造成了热量的损失；本实用新型通过在电解槽101的外部加装外壳118，使得电解槽101与外壳118之间形成换热腔119，在风机122的作用下过滤器123将过滤后的洁净空气鼓入换热腔119内，实现对空气的加热；加热后的空气可以进行再次利用，如预热物或者干燥物料；这样能够进一步减小热量的损失，实现热量的利用。

实施例三

本实施例是在实施例二的基础上进一步优化，在本实施例中，吹气组件还包括横管124和若干隔板125，所述隔板125呈U型结构，隔板125设置在换热腔119内，且一侧与外壳118连接，另一侧与电解槽101外壁连接，相邻隔板125之间形成气体流道117，横管124水平设置在换热腔119体内，横管124上设置有若干支管，每一个支管均与一个气体流道117对应；横管124与进气管121连接。

这样，形成的气体流道117能够实现对空气的导向；空气进入横管124后将会进行分流，分别进入支管后进入对应的气体流道117，这样，能够使得是每一个流道内均有流动的空气，提高空气的换热效果。

其中，隔板125由导热材料制成，这样便于将电解槽101的热量导至隔板125上，提高换热面积。

其中，隔板125上靠近出气管120一端，端部低于出气管120的管口使得气体流道117在左侧连通；这样，便于经过换热后的空气汇集后从出气管120处排出。

进一步优化，电解槽101内设置有温度传感器116，温度传感器116与所述控制器连接，所述阀门为电磁阀且与所述控制器连接。通过设置的温度传感器116来实现对电解液温度的实时检测，当温度下降至预设阀值后，控制器控制风机122及阀门关闭，停止换热。温度大于预设阀值后，电机及阀门打开，进行换热。

其中，需要说明的是，外壳118外部设置有隔热层，减少热量的损失。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，应当指出的是，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种碱性水电解制氢余热利用设备，包括电解槽和设置在电解槽上的盖体，盖体上设置有氢气排出管和氧气排出管，其特征在于：

还包括换热器和补水箱，换热器包括壳体和设置在壳体内部的第一换热管和第二换热管，壳体内部形成换热区域，氢气排出管通过第一气液分离器与补水箱连接，氧气排出管通过第二气液分离器与补水箱连接，第一、二气液分离器的出气端分别连接有储氧罐和储氢罐；

壳体上设置有换热流体进管及换热流体出管；补水箱与电解槽之间通过一连接管连通，连接管上设置有补水泵。

2.根据权利要求1所述的一种碱性水电解制氢余热利用设备，其特征在于：盖体上设置有传感器，所述传感器用于检测电解槽内碱性水的液面高度，传感器通过一控制器与补水泵连接。

3.根据权利要求2所述的一种碱性水电解制氢余热利用设备，其特征在于：传感器为超声波传感器。

4.根据权利要求2或3所述的一种碱性水电解制氢余热利用设备，其特征在于：电解槽外部设置有外壳，外壳与电解槽外壁之间的间隙形成换热腔，外壳上设置有出气管和进气管，出气管及进气管上均设置有阀门，进气管连接有吹气组件。

5.根据权利要求4所述的一种碱性水电解制氢余热利用设备，其特征在于：吹气组件包括风机和过滤器，风机与进气管及过滤器连接。

6.根据权利要求5所述的一种碱性水电解制氢余热利用设备，其特征在于：吹气组件还包括横管和若干隔板，所述隔板呈U型结构，隔板设置在换热腔内，且一侧与外壳连接，另一侧与电解槽外壁连接，相邻隔板之间形成气体流道，横管水平设置在换热腔体内，横管上设置有若干支管，每一个支管均与一个气体流道对应；横管与进气管连接。

7.根据权利要求6所述的一种碱性水电解制氢余热利用设备，其特征在于：隔板由导热材料制成。

8.根据权利要求6所述的一种碱性水电解制氢余热利用设备，其特征在于：隔板上靠近出气管一端，端部低于出气管的管口使得气体流道在左侧连通。

9.根据权利要求5所述的一种碱性水电解制氢余热利用设备，其特征在于：电解槽内设置有温度传感器，温度传感器与所述控制器连接，所述阀门为电磁阀且与所述控制器连接。

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