CN218871727U - 基于湿度传感器调节控制的氢气干燥系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种基于湿度传感器调节控制的氢气干燥系统，通过在制氢电解槽和汽水分离器的第一管路上并联一第二管路，并在第二管路上设置湿度传感器，同时，在第二管路与第一管路的进气侧连接端设置二向三通电磁阀，并在汽水分离器的冷却水进水段上设置流量控制阀。当汽水分离器的效果欠佳时，可通过控制二向三通电磁阀将输氢管路由第一管路调整为第二管路，通过第二管路上的湿度传感器来检测氢气中的水蒸气含量，湿度传感器根据检测水蒸气含量向控制器发送一个电信号，由控制器根据这个电信号来调整流量控制阀的开度，控制冷却水的流量，调整对氢气的冷却干燥效果，以满足对不同含水率的氢气进行冷却除湿。
Description
技术领域
本实用新型涉及电解水制氢的技术领域，尤其涉及一种基于湿度传感器调节控制的氢气干燥系统。
背景技术
PEM水电解制氢技术近年来发展产业化发展迅速，相比于传统的碱性水电解制氢相比，产气效率更高、生产的氢气纯度更高。由于在水电解过程中，会产生大量的热量，因此，在PEM水电解槽的阴极侧析出的氢气通常伴随有水蒸气，因此，在制氢过程中，需要将这些水蒸气以及混杂的液滴从氢气中脱离出去，降低氢气的含水率。
目前常用的脱除水蒸气的方式是采用冷凝器对氢气和水蒸气的混合气体进行冷凝，使得混合气体中的水蒸气冷凝液化，氢气质量轻、液化形成的水滴质量重，在重力作用来，两者就会发生分离，从而达到对氢气的冷却干燥的效果。
目前，堆叠式PEM电解槽是目前主流的纯水电解装置，主要由多个电解单元串联堆叠而形成，其具有产气量大、组装简易的优点的。随着电解单元的增多，产气量也会随之而提升，也会导致氢气侧水蒸气增多，提高氢气中水蒸气的含量。常规的冷凝脱除水蒸气的方式通常是根据出气量来调节冷凝器的制冷效率，而在水蒸气含量增大的情况下，氢气的湿度增加，单位体积所的水蒸气需要放出更多的热量才能保证脱除效果，仅仅根据出气量来调整冷凝器的工作效率并不能满足对水蒸气的脱除要求。
因此，需要对现有技术进行改进。
实用新型内容
本实用新型提供一种基于湿度传感器调节控制的氢气干燥系统，通过采用湿度传感器来检测氢气中的水蒸气含量，在根据出气量来调整冷凝器工作效率的基础上，根据氢气中的水蒸气含量来优化冷凝器的对氢气的冷凝效率，以满足对不同含水率的氢气进行冷却除湿。
本实用新型的技术方案如下：
一种基于湿度传感器调节控制的氢气干燥系统，包括。
一汽水分离器，其具有冷凝腔体和蓄水腔体，所述冷凝腔体设置冷却水路，所述冷却水路的进水段设有流量控制阀；
一第一管路，所述汽水分离器的蓄水腔体通过第一管路与制氢电解槽的出氢口连通；
一第二管路，其进气端通过二位三通电磁阀与所述第一管路连接，其出气端通过三通接头与所述第一管路连接，其管路上沿输气方向依次设置有旋风分离器和湿度传感器；
以及一控制器，所述流量控制阀与所述湿度传感器电连接，所述控制器根据所述湿度传感器输出的信号控制所述流量控制阀的开度。
可选地，所述第一管路上设置有压力传感器。
可选地，所述第一管路上设置有第一单向阀，所述第一单向阀顺输气方向设置。
可选地，所述第二管路上设置有第二单向阀，所述第二单向阀顺输气方向设置。
可选地，还包括一第三管路，所述第三管路的一端与所述旋风分离器的排水口连接，其另一端与所述汽水分离器的蓄水腔体连通。
可选地，所述蓄水腔体内设置有液位传感器。
可选地，所述液位传感器为浮球液位开关。
可选地，所述第三管路上设置有第三单向阀，所述第三单向阀顺输气方向设置。
本实用新型提供的基于湿度传感器调节控制的氢气干燥系统，通过在制氢电解槽和汽水分离器的第一管路上并联一第二管路，并在第二管路上设置湿度传感器，同时，在第二管路与第一管路的进气侧连接端设置二向三通电磁阀，并在汽水分离器的冷却水进水段上设置流量控制阀。当汽水分离器的效果欠佳时，可通过控制二向三通电磁阀将输氢管路由第一管路调整为第二管路，通过第二管路上的湿度传感器来检测氢气中的水蒸气含量，湿度传感器根据检测水蒸气含量向控制器发送一个电信号，由控制器根据这个电信号来调整流量控制阀的开度，控制冷却水的流量，调整对氢气的冷却干燥效果。
通过采用上述设置，能够实现在根据出气量来调整冷凝器工作效率的基础上，根据氢气中的水蒸气含量来优化冷凝器的对氢气的冷凝效率，以满足对不同含水率的氢气进行冷却除湿。
附图说明
图1为本实用新型一实施例氢气干燥系统的结构示意图。
图2为本实用新型一实施例氢气干燥系统的另一结构示意图。
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。
如图1所示，本实用新型提供的基于湿度传感器调节控制的氢气干燥系统，该包括一汽水分离器、一压力传感器、一二向三通电磁阀、一湿度传感器、一流量控制阀、一控制器、一第一单向阀、一第二单向阀、一第三单向阀、一第一管路、一第二管路以及一第三管路。其中，汽水分离器的上部具有冷凝腔体，冷凝腔体上设置冷却水路，冷却水路的冷却水进口和冷却水出口向冷凝腔体的一侧引出，且为同侧引出，分别通过9mm保温软管接入外部冷却水。并且，冷却水进口在下，冷却水出口在上，使得冷却水自冷凝腔体的下方流向冷凝腔体的上方。流量控制阀设置在冷却水进口上，以控制进入冷凝腔体内的冷却水流量。汽水分离器的下部具有蓄水腔体，蓄水腔体的上部与冷凝腔体的连通，以收集冷凝腔体内凝结滴落的液化水。在蓄水腔的上部具有上端盖，以支撑上部的冷凝腔体。该上端盖上设置有进气口，该进气口通过第一管路与制氢电解槽的出氢气口连接，制氢电解槽内产生的氢气可通过第一管路流向汽水分离器进行冷却除水蒸气。
压力传感器和第一单向阀沿氢气流向依次设置在第一管路上，压力传感器用于检测管道内氢气的压力，以将馆内压力异常时及时泄压、或向报警装置发送触发信号进行告警。第一单向阀则用于防止汽水分离器中的氢气在汽水分离器受堵时发生逆流。
二向三通电磁阀的1号端口和2号端口连接在第一管路上，1号端口作为进气端，2号端口作为出气端。第二管路的进气端与二向三通电磁阀的3号端口连接，3号端口也作为出气口。第二管路的出气端通过三通接头连接在第一管路上。如图1-2所示，常态下，二向三通电磁阀的1号端口和2号端口连通，氢气经过第一管路与汽水分离器实现连通；当需要调整汽水分离器中冷却水的流量时，二向三通电磁阀的1号端口和3号端口连通，氢气通过第二管路与汽水分离器连通。
湿度传感器和第二单向阀沿氢气流向依次设置在第二管路上，湿度传感器用于在氢气经过时，检测氢气中的水蒸气含量，并输出相应的电信号。该电信号会传递给与湿度传感器电连接的控制器，由控制器根据该电信号来控制与控制器电连接的流量控制阀的开度，调整冷却水的流量，进而改变冷却腔体对氢气的冷却效率。流量越大，能够更快的带走腔体内吸收的热量，加快氢气中水蒸气的冷凝。
当氢气的含水率趋于预设要求时，控制二向三通电磁阀将输送管路切换回第一管路。
在其他的一些实施例中，还可在调整制氢电解槽的单元时，通过湿度传感器来调整冷却水的流量，使得冷却水的供给能够以合适的流量对氢气进行冷却脱水，减少能耗。
在本实施例中，在湿度传感器的进气侧设置有旋风分离器。由于氢气中可能回夹杂一些水雾（由液态水组成），这个液态水雾在进入第二管路后，经过湿度传感器时会影响湿度传感器对氢气中水蒸气的检测。加入旋风分离器后，当氢气通入旋风分离器后，由于水雾的质量比水蒸气和氢气重，可以在离心力的作用下将水雾从水蒸气和氢气中分离出去，以保证湿度传感器对水蒸气的检测效率。
为避免水雾进入冷却腔体中，可以再冷却腔体与蓄水腔体之间设置通气阻隔件来隔绝水雾，例如滤网。
第三管路的一端与旋风分离器的排水口连接，其另一端与汽水分离器的蓄水腔体连通，以此将旋风分离器分离出来的水收集到蓄水腔体中，以便于后续回收再利用。
在蓄水腔体内还设置由液位传感器，以检测蓄水缸内的水位，在水位达到预警线时提示发出电信号给相应的排水阀门打开将蓄水腔体内的水放出。具体地，该液位传感器为浮球液位开关，简单易实施。
在第三管路上还设置有第三单向阀，该第三单向阀沿第第三管路的输水方向方向设置，以避免蓄水腔体内的水顺着第三管路逆流。
本实用新型的工作原理：
当汽水分离器的效果欠佳时，可通过控制二向三通电磁阀将输氢管路由第一管路调整为第二管路，通过第二管路上的湿度传感器来检测氢气中的水蒸气含量，湿度传感器根据检测水蒸气含量向控制器发送一个电信号，由控制器根据这个电信号来调整流量控制阀的开度，控制冷却水的流量，调整对氢气的冷却干燥效果。
通过采用上述设置，通过采用上述设置，能够实现在根据出气量来调整冷凝器工作效率的基础上，根据氢气中的水蒸气含量来优化冷凝器的对氢气的冷凝效率，以满足对不同含水率的氢气进行冷却除湿。
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 (8)
1.一种基于湿度传感器调节控制的氢气干燥系统，其特征在于，包括：
一汽水分离器，其具有冷凝腔体和蓄水腔体，所述冷凝腔体设置冷却水路，所述冷却水路的进水段设有流量控制阀；
一第一管路，所述汽水分离器的蓄水腔体通过第一管路与制氢电解槽的出氢口连通；
一第二管路，其进气端通过二位三通电磁阀与所述第一管路连接，其出气端通过三通接头与所述第一管路连接，其管路上沿输气方向依次设置有旋风分离器和湿度传感器；
以及一控制器，所述流量控制阀与所述湿度传感器电连接，所述控制器根据所述湿度传感器输出的信号控制所述流量控制阀的开度。
2.根据权利要求1所述的基于湿度传感器调节控制的氢气干燥系统，其特征在于，所述第一管路上设置有压力传感器。
3.根据权利要求1所述的基于湿度传感器调节控制的氢气干燥系统，其特征在于，所述第一管路上设置有第一单向阀，所述第一单向阀顺输气方向设置。
4.根据权利要求2所述的基于湿度传感器调节控制的氢气干燥系统，其特征在于，所述第二管路上设置有第二单向阀，所述第二单向阀顺输气方向设置。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的基于湿度传感器调节控制的氢气干燥系统，其特征在于，还包括一第三管路，所述第三管路的一端与所述旋风分离器的排水口连接，其另一端与所述汽水分离器的蓄水腔体连通。
6.根据权利要求5所述的基于湿度传感器调节控制的氢气干燥系统，其特征在于，所述蓄水腔体内设置有液位传感器。
7.根据权利要求6所述的基于湿度传感器调节控制的氢气干燥系统，其特征在于，所述液位传感器为浮球液位开关。
8.根据权利要求5所述的基于湿度传感器调节控制的氢气干燥系统，其特征在于，所述第三管路上设置有第三单向阀，所述第三单向阀顺输气方向设置。
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