CN218666309U - 一种基于直供水的氢气冷却系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于直供水的氢气冷却系统，包括汽水分离装置，所述汽水分离装置设置有上部冷却腔和下部水位腔；其中，上部冷却腔设置有汽水分离冷却水入口和汽水分离冷却水出口，下部水位腔设置有水位和排水出口，并且，在上部冷却腔和下部水位腔之间设置有氢气输入口；所述汽水分离冷却水入口和汽水分离冷却水出口分别与外部的冷却水入口和冷却水出口连接。本实用新型通过设置多路水路管道，在满足水汽分离装置进行循环冷却后，水可以循环重复使用，满足制氢设备中各部分结构对冷却水的使用需求，具有结构简单、使用成本较低。
Description
技术领域
本实用新型涉及制氢设备技术领域，尤其涉及的是一种基于直供水的氢气冷却系统。
背景技术
现有的制氢设备中，电解槽工作提供的是恒流源，电解槽在工作中会产生的热量，而热量过大除了消耗多余功耗外，温度过高亦会影响电解槽工作效率，降低电解槽工作寿命；另外，电解水产生的氢气中带有大量的水汽，同样需要冷却水对水汽和氢气进行冷却分离，因此，设置一整套可控的循环冷却水系统则是非常必要的。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种制氢设备中汽水分离装置进行多重循环冷却和循环使用，并且，结构简单，温度可控，成本较低的基于直供水的氢气冷却系统。
本实用新型的技术方案如下：一种基于直供水的氢气冷却系统，包括汽水分离装置，所述汽水分离装置设置有上部冷却腔和下部水位腔；其中，上部冷却腔设置有汽水分离冷却水入口和汽水分离冷却水出口，下部水位腔设置有水位和排水出口，并且，在上部冷却腔和下部水位腔之间设置有氢气输入口；所述汽水分离冷却水入口和汽水分离冷却水出口分别与外部的冷却水入口和冷却水出口连接。
应用于上述技术方案，所述的基于直供水的氢气冷却系统中，所述下部水位腔内设置有浮球液位开关。
应用于上述各个技术方案，所述的基于直供水的氢气冷却系统中，所述排水出口连接有一水封，所述排水出口与水封之间设置有一排水阀。
应用于上述各个技术方案，所述的基于直供水的氢气冷却系统中，还包括一纯水箱、以及与纯水箱连接并用于向汽水分离装置输入冷却水的热交换器，所述热交换器设置有控制冷却水输出的流量控制阀。
应用于上述各个技术方案，所述的基于直供水的氢气冷却系统中，还设置有分别与所述水封和纯水箱连接的排水管道，所述排水管道与水封和纯水箱之间分别设置有手动阀。
应用于上述各个技术方案，所述的基于直供水的氢气冷却系统中，所述热交换器在向汽水分离装置输入冷却水时，与所述冷却水入口向汽水分离装置输入冷却水采用同一管道，所述管道设置有压力传感器。
应用于上述各个技术方案，所述的基于直供水的氢气冷却系统中，所述纯水箱与所述热交换器之间循环管道连接。
应用于上述各个技术方案，所述的基于直供水的氢气冷却系统中，在所述纯水箱的水流向热交换器的方向，所述纯水箱与所述热交换器之间还设置有一喷射泵。
应用于上述各个技术方案，所述的基于直供水的氢气冷却系统中，所述热交换器的水流循环回所述纯水箱方向，所述热交换器与所述纯水箱之间设置有过滤缸。
应用于上述各个技术方案，所述的基于直供水的氢气冷却系统中，所述过滤缸分别包括一过滤沙缸和一陶瓷过滤缸。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型通过设置多路水路管道，在满足水汽分离装置进行循环冷却后，水可以循环重复使用，满足制氢设备中各部分结构对冷却水的使用需求，具有结构简单、使用成本较低。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图
图2为本实用新型的连接结构示意图；
图3为本实用新型的机械结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。
本实施例提供了一种基于直供水的氢气冷却系统，如图1、图2和图3所示，氢气冷却系统包括汽水分离装置102，所述汽水分离装置设置有上部冷却腔和下部水位腔；其中，上部冷却腔设置有汽水分离冷却水入口和汽水分离冷却水出口，下部水位腔设置有水位和排水出口，并且，在上部冷却腔和下部水位腔之间设置有氢气输入口；所述汽水分离冷却水入口和汽水分离冷却水出口分别与外部的冷却水入口和冷却水出口连接。
其中，上部冷却腔中的水为冷却水，可以降低管壁温度，当氢气通过管内时，氢气中的水蒸汽会产生冷凝效果，从而可以剔除掉氢气中含有的部分水蒸汽。
并且，下部水位腔内设置浮球液位开关，浮球液位开关通过检测水位，水位达到一定高度时，通过调节增大腔内气压来排水。
并且，所述排水出口连接有一水封，所述排水出口与水封之间设置有一排水阀；水封在整个系统中的安装位置相对是高位，将汽水分离器过滤出来的水暂时储存在这里，从水封再将水排回到纯水箱，起到缓冲作用，防止氢氧同处一室，有安全的必要性；并且，电解槽电解的过程中，部分水渗透SPE膜随氢气一起出来，如果不对这部分水进行循环利用，电解消耗掉的水将是巨大的；因此，将水封的水循环回纯水箱，可以减少水的消耗，从而达到节约成本的作用。
并且，汽水分离装置的排水在整个系统中位于低位，如果要将汽水分离装置中的水排出，需要增大腔内气压，用气压差将汽水分离装置中过滤的水排出。用压力差排水的同时会将部分氢气压到连接容器的风险，如果汽水分离装置直接连接纯水箱，在汽水分离装置排水时，纯水箱内就会有氢气流入，因为氧气是随水循环的，水箱内是含有大量氧气的，氢氧相处有爆炸风险。为了避免此风险，中间就需添加一个缓冲容器，这就是水封的作用。
并且，还包括一纯水箱101、以及与纯水箱连接并用于向汽水分离装置输入冷却水的热交换器105，所述热交换器设置有控制冷却水输出的流量控制阀。并且，汽水分离装置102还与电解槽103管道连接。
其中，如图2所示，所述热交换器设置两路水输入管路，其中一路与冷却水输入口连接，热交换器另一路与所述纯水箱连接，如此，可以通过输入冷却水，对纯水箱中的去离子水进行冷却；热交换器的作用是通过热交换的方式，将输入的水进行冷却，可以保证冷却水的低温恒温供给，热交换器可以通过调节其工作效率，来调节输出冷却水的温度，其具体结构和调节方式可以通过现有技术实现。
并且，所述纯水箱一端通过所述热交换器向所述电解槽和汽水分离装置分别输入冷却水，其另一端输入所述电解槽电解后的冷却水和氧气；并且，所述电解槽在电解水后将氧气输入到所述纯水箱，并将氢气输入到所述汽水分离装置，即纯水箱中的水通过热交换器之后，输出设定温度的冷却水到电解槽，电解槽电解水后，其两极分别产生氢气和氧气，氢气和氧气中均带有大量的水汽，因此，可以通过将氢气输入到汽水分离装置中进行汽水分离，提纯后，收集氢气，并且，通过将带有水汽的氧气输送回纯水箱中，通过安装与纯水箱连接的抽氧气风机，对氧气进行回收。
其中，热交换器与汽水分离装置的冷却水输入管道之间设置有流量控制阀，通过流量控制阀，可以控制热交换器的冷却水流入汽水分离装置，从而使得热交换器中的冷却水优先输入给电解槽，在满足电解槽的使用后，再通过流量控制阀控制。汽水分离装置则优先使用外部冷却水入口输入的冷却水，从而保证冷却水的循环流动性，确保汽水分离装置的分离效果。
并且，还设置一与所述纯水箱直接连接的补水输入口，如此，由于纯水箱中的水在使用中会被消耗，因此，可以通过补水输入口补充水，满足使用需求，并且，所述纯水箱内安装有液位传感器和温度传感器，所述液位传感器用于检测纯水箱内水的液位数据，所述温度传感器用于检测纯水箱内水的温度数据。其中，可以通过温度传感器检测纯水箱中的水温来自动调节热交换器工作效率，并且，通过检测水箱水位，当水箱水位到达低位时，发出电信号命令水箱补水口自动打开，当水箱水位到达高位时，命令水箱补水口自动关闭。
并且，在所述纯水箱的水流向热交换器的方向，所述纯水箱与所述热交换器之间还设置有一喷射泵104；并且，所述热交换器的水流循环回所述纯水箱方向，所述热交换器与所述纯水箱之间设置有过滤缸107，其中过滤缸107设置为两个，分别为过滤沙缸和陶瓷过滤缸，过滤沙缸和陶瓷过滤缸可以分别过滤不同的杂质，过滤效果更好。
其中，电解槽在工作的同时会有杂质析出，这样会影响到纯水箱内的水质，所以就需要对纯水箱内的水进行过滤从而保证纯水箱内的存水一直保有足够的纯净度。如此，利用喷射泵将纯水箱内的水以高压状态推出，有助于电解槽内水循环流畅。并且，水经过热交换器后一分为二，一路供给电解槽，一路经过过滤缸；水在经过过滤缸后，水压会受影响，这也是水经过热交换器后没有选择只有一路先经过过滤缸再经过电解槽的原因；因此，选择两路走，既是要保障电解槽的正常运行也是要对水箱内的水进行过滤。
并且，所述冷却水输入口还与所述汽水分离装置直接连接；其中，所述热交换器在向汽水分离装置输入冷却水时，与所述冷却水入口向汽水分离装置输入冷却水采用同一管道，所述管道设置有压力传感器。即汽水分离装置可以通过纯水箱的水经过热交换器提供冷却水，并且，也可以通过外部冷却水输入口直接提供冷却水，具体可以根据应用场景设定。
另外，还可以设置一冷却水出口，所述冷却水出口分别与所述汽水分离装置和所述热交换器连接；汽水分离装置和热交换器均可以通过冷却水出口输出冷却水，从而可以将汽水分离装置中的冷却水排出，加速冷却水循环，确保汽水分离装置的使用效果。
并且，还在所述热交换器与所述纯水箱之间、所述热交换器与电解槽之间、以及所述热交换器与所述汽水分离装置之间还分别设置有压力传感器；压力传感器用于采集热交换器分别流向纯水箱、电解槽、和汽水分离装置的水流压力，从而可以通过控制水流的流量，来使得水流在正常的压力范围内，确保设备的安全性能，延迟设备的使用寿命。
并且，电解槽内还设置有温度传感器，温度传感器用于检测电解槽内温度，通过电解槽温度检测是防止电解槽工作异常；其中，电解槽工作提供的是恒流源，电解槽工作异常表明的是电解槽电压过高，工作中产生的热量过大，除了消耗多余功耗外，温度过高亦会影响电解槽工作效率，降低电解槽工作寿命；如此，通过检测温度，可以及时采取措施降低电解槽内温度，例如，加大冷却水的流动。
并且，还设置有分别与所述水封和纯水箱连接的排水管道，所述排水管道与水封和纯水箱之间分别设置有手动阀。并且，还设置有分别与所述水封和纯水箱连接的排水管道，所述排水管道与水封和纯水箱之间分别设置有手动阀。
其中，所述排水管道分别与纯水箱、热交换器、汽水分离装置连接，其中，排水管道的排水输出口处设置有排水阀，排水管道与纯水箱之间设置有手动阀，排水管道内的水，也可以通过排水管输入到热交换器中，从而可以对排水管道内的水进行重复使用；并且，所述汽水分离装置与排水管之间还设置有一水封106；所述纯水箱还与所述水封106直接连接；水封的水也可以通过流回纯水箱中加以利用；并且，水封也与排水管道连接，水封与排水管道、纯水箱之间通过手动三通阀连接，如此，水封内的水可以通过控制，流入纯水箱中，也可以通过排水管道流向热交换器，或者，也可以通过排水管道排出外部，同样，纯水箱中的水，也可以通过排水管道流向热交换器，也可以通过排水管道排出外部，具体可以根据应用场景和实际使用需求设置。
另外，本发明的各个温度传感器、液位传感器、压力传感器、排水阀、流量控制阀等都与外部的控制系统连接，通过控制系统，可以处理各温度数据、液位数据和压力数据，并通过控制可以控制各种阀门、开关的自动开启和关闭，控制系统具体组成、连接结构和构成软件等，都可以通过现有技术实现，此处不做赘述。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、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 (10)
1.一种基于直供水的氢气冷却系统，其特征在于，包括汽水分离装置，所述汽水分离装置设置有上部冷却腔和下部水位腔；
其中，上部冷却腔设置有汽水分离冷却水入口和汽水分离冷却水出口，下部水位腔设置有水位和排水出口，并且，在上部冷却腔和下部水位腔之间设置有氢气输入口；
所述汽水分离冷却水入口和汽水分离冷却水出口分别与外部的冷却水入口和冷却水出口连接。
2.根据权利要求1所述的基于直供水的氢气冷却系统，其特征在于：所述下部水位腔内设置有浮球液位开关。
3.根据权利要求2所述的基于直供水的氢气冷却系统，其特征在于：所述排水出口连接有一水封，所述排水出口与水封之间设置有一排水阀。
4.根据权利要求3所述的基于直供水的氢气冷却系统，其特征在于：还包括一纯水箱、以及与纯水箱连接并用于向汽水分离装置输入冷却水的热交换器，所述热交换器设置有控制冷却水输出的流量控制阀。
5.根据权利要求4所述的基于直供水的氢气冷却系统，其特征在于：还设置有分别与所述水封和纯水箱连接的排水管道，所述排水管道与水封和纯水箱之间分别设置有手动阀。
6.根据权利要求4所述的基于直供水的氢气冷却系统，其特征在于：所述热交换器在向汽水分离装置输入冷却水时，与所述冷却水入口向汽水分离装置输入冷却水采用同一管道，所述管道设置有压力传感器。
7.根据权利要求6所述的基于直供水的氢气冷却系统，其特征在于：所述纯水箱与所述热交换器之间循环管道连接。
8.根据权利要求7所述的基于直供水的氢气冷却系统，其特征在于：在所述纯水箱的水流向热交换器的方向，所述纯水箱与所述热交换器之间还设置有一喷射泵。
9.根据权利要求8所述的基于直供水的氢气冷却系统，其特征在于：所述热交换器的水流循环回所述纯水箱方向，所述热交换器与所述纯水箱之间设置有过滤缸。
10.根据权利要求9所述的基于直供水的氢气冷却系统，其特征在于：所述过滤缸分别包括一过滤沙缸和一陶瓷过滤缸。
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