CN218880074U - 一种自循环冷却供水的pem纯水制氢系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自循环冷却供水的PEM纯水制氢系统，包括电解槽、用于提供去离子水的纯水箱、用于将纯水箱中的去离子水进行冷却并向电解槽提供冷却后去离子水的热交换器；其中，所述电解槽内设置有用于检测电解槽内去离子水温度数据的第一温度传感器，所述纯水箱内设置用于检测纯水箱内去离子水温度数据的第二温度传感器，并且，设置与所述第一温度传感器和第二温度传感器连接的控制装置，所述控制装置根据第一温度传感器和第二温度传感器检测到的数据，控制所述热交换器的工作效率。本实用新型保持电解槽内工作持续低温工作，并且，对汽化的水汽能够循环利用。

Description

一种自循环冷却供水的PEM纯水制氢系统

技术领域

本实用新型涉及制氢设备技术领域，尤其涉及的是一种自循环冷却供水的PEM纯水制氢系统。

背景技术

现有的制氢设备中，电解槽在电解制氢时，会在工作中产生大量的热量，从而使得电解槽的内部温度升高，过高的温度除了消耗多余功耗外，亦会影响电解槽工作效率，降低电解槽工作寿命，另外，电解槽电解产生的氢气和氧气亦会带走大量的汽水，从而导致纯水消耗较大。

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：提供一种保持电解槽内工作持续低温工作，并且，对汽化的水汽能够循环利用的自循环冷却供水的PEM纯水制氢系统。

本实用新型的技术方案如下：一种自循环冷却供水的PEM纯水制氢系统，包括电解槽、用于提供去离子水的纯水箱、用于将纯水箱中的去离子水进行冷却并向电解槽提供冷却后去离子水的热交换器；其中，所述电解槽内设置有用于检测电解槽内去离子水温度数据的第一温度传感器，所述纯水箱内设置用于检测纯水箱内去离子水温度数据的第二温度传感器，并且，设置与所述第一温度传感器和第二温度传感器连接的控制装置，所述控制装置根据第一温度传感器和第二温度传感器检测到的数据，控制所述热交换器的工作效率。

应用于上述技术方案，所述的自循环冷却供水的PEM纯水制氢系统中，还设置与热交换器连接的冷却水入口和冷却水出口，所述冷却水入口与热交换器之间设置有流量控制阀，并且，所述流量控制阀还与控制装置连接。

应用于上述各个技术方案，所述的自循环冷却供水的PEM纯水制氢系统中，所述冷却水入口与热交换器之间设置还设置有第一压力传感器，所述第一压力传感器用于检测冷却水入口处的压力数据。

应用于上述各个技术方案，所述的自循环冷却供水的PEM纯水制氢系统中，所述纯水箱与所述热交换器之间还设置有喷射泵，并且，所述热交换器与电解槽之间设置有第二压力传感器。

应用于上述各个技术方案，所述的自循环冷却供水的PEM纯水制氢系统中，所述电解槽还与所述纯水箱循环连接，所述纯水箱还用于输入所述电解槽电解制氢产生的氧气和水汽。

应用于上述各个技术方案，所述的自循环冷却供水的PEM纯水制氢系统中，还设置一与所述纯水箱连接的抽氧风机。

应用于上述各个技术方案，所述的自循环冷却供水的PEM纯水制氢系统中，还设置有与所述电解槽连接的汽水分离装置，所述汽水分离装置用于输入所述电解槽电解制氢产生的氢气和水汽。

应用于上述各个技术方案，所述的自循环冷却供水的PEM纯水制氢系统中，所述汽水分离装置与所述电解槽之间设置有第三压力传感器。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型通过电解槽内设置有用于检测电解槽内去离子水温度数据的第一温度传感器，以及纯水箱内设置用于检测纯水箱内去离子水温度数据的第二温度传感器，从而可以根据温度数据控制热交换器的功率，保持电解槽内工作持续低温工作的同时，对汽化的水汽能够循环利用的，结构简单，使用成本较低。

附图说明

图1为本实用新型的连接结构示意图；

图2为本实用新型中制氢设备的连接结构示意图；

图3为本实用新型中制氢设备的机械结构示意图。

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自循环冷却供水的PEM纯水制氢系统，如图1和2所示，PEM纯水制氢系统包括电解槽、用于提供去离子水的纯水箱、用于将纯水箱中的去离子水进行冷却并向电解槽提供冷却后去离子水的热交换器；其中，所述电解槽内设置有用于检测电解槽内去离子水温度数据的第一温度传感器，所述纯水箱内设置用于检测纯水箱内去离子水温度数据的第二温度传感器，并且，设置与所述第一温度传感器和第二温度传感器连接的控制装置，所述控制装置根据第一温度传感器和第二温度传感器检测到的数据，控制所述热交换器的工作效率。

其中，电解槽温度检测是为了防止电解槽工作异常的检测；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，通过第一温度传感器检测电解槽内的去离子水的温度，可以通过调节热交换器的工作效率，使得电解槽可以保持恒温工作，另外，由于电解槽的去离子水是通过纯水箱循环提供，因此，可以结合检测水箱水温来自动调节热交换器工作效率，使得温度检测更加的准确，使得循环冷却供水的温度更加均匀，电解槽工作效率更高。

并且，控制装置可以采用现有技术的控制装置，也可以通过现有技术进行设置，只要能实现以上功能即可，此处不做赘述。

另外，还设置与热交换器连接的冷却水入口和冷却水出口，所述冷却水入口与热交换器之间设置有流量控制阀，并且，所述压力传感器与流量控制阀还与控制装置连接；并且，所述冷却水入口与热交换器之间设置还设置有第一压力传感器，所述第一压力传感器用于检测冷却水入口处的压力数据；如此，可以通过流量控制阀控制冷却水入口输入到热交换器中的冷却水的流量，从而调整热交换器的工作效率，并且，通过第一压力传感器检测冷却水入口与热交换器之间的冷却水流体压力，从而可以通过增压来增加冷却水的流速，从而进一步调节热交换器的工作效率，加速冷却水的循环速度，并且，通过压力检测，可以防止管道压力过大发生损坏。

并且，所述纯水箱与所述热交换器之间还设置有喷射泵，并且，所述热交换器与电解槽之间设置有第二压力传感器。其中，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，通过第二压力传感器可以检测热交换器与电解槽之间的压力数据，从而可以根据压力数据来调整喷射泵的功率，使其在安全的使用功率范围，从而防止管道因为压力过大而爆裂；并且，第二压力传感器也可以与控制装置连接，通过控制装置进行控制。

并且，所述电解槽还与所述纯水箱循环连接，所述纯水箱还用于输入所述电解槽电解制氢产生的氧气和水汽。所述纯水箱中的去离子水经过所述热交换器之后，流向所述电解槽，所述电解槽电解制氢后将氧气输送回所述纯水箱；并且，设置与所述纯水箱连接抽氧风机，所述抽氧风机与一排氧管道连接。

并且，所述纯水箱一端通过所述热交换器向所述电解槽输入冷却去离子水，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，并将氢气输入到外部汽水分离装置，即纯水箱中的水通过热交换器之后，输出设定温度的冷却去离子水到电解槽，电解槽电解水后，其两极分别产生氢气和氧气，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，通过将氧气和水汽输送回纯水箱中，通过安装与纯水箱连接的抽氧气风机，对氧气进行回收。

并且，所述汽水分离装置与所述电解槽之间设置有第三压力传感器；第三压力传感器同样可以与控制装置连接，如此，通过第三压力传感器检测所述汽水分离装置与所述电解槽之间的压力数据，从而可以更好的控制氢气和水汽的输送压力和输送量，保证汽水分离装置的分离效果。

还设置一与所述纯水箱连接的排水管道，所述排水管道的排水出口处设置有排水阀；所述纯水箱与所述排水管道连接处设置有手动阀；所述排水管道分别与所述补水水箱和所述热交换器连接。

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；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。

其中，所述汽水分离装置包括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，排水出口与水封连接。

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。

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。

如图3所示，图1为本实用新型的制氢设备机械图，其中，制氢设备包括有包括用于提供去离子水给电解槽的纯水箱101、与纯水箱101循环管道连接并用于对去离子水进行冷却的热交换器105、与热交换器105和纯水箱101分别管道连接并用于电解制氢的电解槽103、以及与电解槽103管道连接并对氢气进行汽水分离的汽水分离装置102、对流向热交换器的去离子水进行加压的喷射泵104、对去离子水进行过滤的过滤装置107、对汽水分离装置内的排水进行缓冲的水封106；其具体的连接结构通过以上内容，并结合现有技术均可以实现，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 (8)

1.一种自循环冷却供水的PEM纯水制氢系统，其特征在于，包括电解槽、用于提供去离子水的纯水箱、用于将纯水箱中的去离子水进行冷却并向电解槽提供冷却后去离子水的热交换器；

其中，所述电解槽内设置有用于检测电解槽内去离子水温度数据的第一温度传感器，所述纯水箱内设置用于检测纯水箱内去离子水温度数据的第二温度传感器，并且，设置与所述第一温度传感器和第二温度传感器连接的控制装置，所述控制装置根据第一温度传感器和第二温度传感器检测到的数据，控制所述热交换器的工作效率。

2.根据权利要求1所述的自循环冷却供水的PEM纯水制氢系统，其特征在于：还设置与热交换器连接的冷却水入口和冷却水出口，所述冷却水入口与热交换器之间设置有流量控制阀，并且，所述流量控制阀还与控制装置连接。

3.根据权利要求2所述的自循环冷却供水的PEM纯水制氢系统，其特征在于：所述冷却水入口与热交换器之间设置还设置有第一压力传感器，所述第一压力传感器用于检测冷却水入口处的压力数据。

4.根据权利要求3所述的自循环冷却供水的PEM纯水制氢系统，其特征在于：所述纯水箱与所述热交换器之间还设置有喷射泵，并且，所述热交换器与电解槽之间设置有第二压力传感器。

5.根据权利要求4所述的自循环冷却供水的PEM纯水制氢系统，其特征在于：所述电解槽还与所述纯水箱循环连接，所述纯水箱还用于输入所述电解槽电解制氢产生的氧气和水汽。

6.根据权利要求5所述的自循环冷却供水的PEM纯水制氢系统，其特征在于：还设置一与所述纯水箱连接的抽氧风机。

7.根据权利要求5所述的自循环冷却供水的PEM纯水制氢系统，其特征在于：还设置有与所述电解槽连接的汽水分离装置，所述汽水分离装置用于输入所述电解槽电解制氢产生的氢气和水汽。

8.根据权利要求7所述的自循环冷却供水的PEM纯水制氢系统，其特征在于：所述汽水分离装置与所述电解槽之间设置有第三压力传感器。

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