CN219136941U - 一种电解水制氢系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电解水制氢系统，包括：压力容器，其设置有惰性气体进气口和惰性气体出气口，压力容器连接有第一压力检测器；电解槽，其设置于压力容器内，电解槽连接有水管和电源，电解槽设置有氢气出气口和氧气出气口，电解槽连接有压力检测组，压力容器内产生的压力低于电解槽内产生的压力。上述过程中，始终保证电解槽内产生的压力大于压力容器内产生的压力，对电解槽起到增压效果，能提升产能，同时，也能保证制氢时的安全性。

Description

一种电解水制氢系统

技术领域

本实用新型涉及制氢系统的技术领域，特别是一种电解水制氢系统。

背景技术

电解水制氢是一种传统的制氢方法，其主要消耗的是电能和水。电解水制氢设备的核心部件是电解槽，而电解槽主要以极板、极板框、密封垫等部件组成。

当今世界电解水制氢技术的应用与发展，所面临的广泛挑战是降低设备运行耗能和制氢成本，提高市场应用的高效性和广泛性，提高设备的使用寿命和安全性。

由于氢气的体积能量密度很低，其在工业各个领域的实际应用，都需要经过加压在高体积密度下进行储存和运输。传统的电解水制氢设备的工作压力一般采用1.0MPa-3.0MPa之间，而市场需氢行业需要更高压力的氢气，传统的电解水制氢设备则需要再增加一套氢气增压机，这不仅复杂了制氢工艺，也增加了制氢成本。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种电解水制氢系统，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

本实用新型解决其技术问题的解决方案是：

一种电解水制氢系统，包括：压力容器，其设置有惰性气体进气口和惰性气体出气口，所述压力容器连接有第一压力检测器；电解槽，其设置于所述压力容器内，所述电解槽连接有水管和电源，所述电解槽设置有氢气出气口和氧气出气口，所述电解槽连接有压力检测组，所述压力容器内产生的压力低于所述电解槽内产生的压力。

开启电源、第一压力检测器和压力检测组，水管内通入纯水，当压力检测组检测到电解槽内的压力达到预设压力值时，往惰性气体进气口内通入氮气，通过第一压力检测器检测压力容器内的压力，当压力容器内的压力高于预设压力值时，惰性气体出气口排出氮气，使压力容器内的压力得以减少，当压力容器内的压力低于预设压力值时，惰性气体进气口通入氮气，进一步增加压力容器内的压力，上述过程中，始终保证电解槽内产生的压力大于压力容器内产生的压力，对电解槽起到增压效果，能提升产能，同时，也能保证制氢时的安全性。

作为上述技术方案的进一步改进，所述压力容器内产生的压力和所述电解槽内产生的压力的差值为0.2±0.05MPa。

限定压力容器内产生的压力和电解槽内产生的压力相差值的大小，以保证电解槽能高效持续制氢，且能保证制氢过程的安全性能，由于相对压力较小，能保证内设的膜电极不会因为高压而变形破损。

作为上述技术方案的进一步改进，所述电解槽设置有吹扫进气口和吹扫出气口。

制氢完成后，通过吹扫进气口往电解槽内导入氮气，从而对电解槽内的气体进行吹扫和排空的操作，使电解槽内的气体从吹扫出气口内排出。

作为上述技术方案的进一步改进，所述吹扫进气口、所述惰性气体进气口和所述压力容器之间连接有三通阀。

通过三通阀将吹扫进气口、惰性气体进气口和压力容器连通，调节三通阀从而将氮气导通至压力容器和电解槽内，较为方便。

作为上述技术方案的进一步改进，所述氢气出气口连接有氢气气液处理单元。

氢气气液处理单元用于去除氢气出气口内的氢气中的水分和杂质。

作为上述技术方案的进一步改进，所述氢气气液处理单元连接有第一回流管，所述第一回流管与所述水管连通。

氢气气液处理单元处理后的水通过第一回流管导流至水管内，对水起到循环利用的操作，减少资源的浪费。

作为上述技术方案的进一步改进，所述氧气出气口连接有氧气气液处理单元。

氧气气液处理单元用于去除氧气出气口内的氧气中的水分和杂质。

作为上述技术方案的进一步改进，所述氧气气液处理单元连接有第二回流管，所述第二回流管与所述水管连通。

氧气气液处理单元处理后的水通过第二回流管导流至水管内，对水起到循环利用的操作，减少资源的浪费。

作为上述技术方案的进一步改进，所述氢气出气口连接有阻火器。

增设阻火器，以防止有潜在可能的氢气引燃或爆炸所带来的火灾事故。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括压力反馈器，所述惰性气体进气口连接有调节阀，所述压力反馈器与所述调节阀、所述第一压力检测器和所述压力检测组连接。

压力反馈器接收第一压力检测器和压力检测组的信息，然后通过调节阀调节氮气通入惰性气体进气口的量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员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设计方案和附图。

图1是本实用新型的结构示意图。

图中，1、压力容器；11、惰性气体进气口；12、惰性气体出气口；13、调节阀；14、背压阀；2、电解槽；21、水管；22、电源；23、氢气出气口；231、阻火器；24、氧气出气口；25、吹扫进气口；26、吹扫出气口；3、第一压力检测器；4、压力检测组；5、三通阀；6、氢气气液处理单元；61、第一回流管；7、氧气气液处理单元；71、第二回流管；8、导流管；9、压力反馈器。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本实用新型创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

参照图1，为本实用新型提供一种电解水制氢系统的具体实施方式。

一种电解水制氢系统，包括压力容器1和电解槽2。

压力容器1开设有惰性气体进气口11，压力容器1还开设有惰性气体出气口12；具体的，惰性气体进气口11主要是传输氮气，使氮气传输至压力容器1内，惰性气体出气口12主要是用于排出氮气，使氮气从压力容器1内排出。

具体的，惰性气体进气口11处连接有调节阀13，调节阀13用于控制惰性气体进气口11的压力，惰性气体出气口12连接有背压阀14，背压阀14用于控制压力容器1内的氮气的排出量，在调节阀13和背压阀14的配合下，可以灵活调节压力容器1内氮气存量以及压力容器1内部的压力。

压力容器1连接有第一压力检测器3。

电解槽2连接在压力容器1内，具体的，电解槽2为核心的制氢设备，压力容器1作为保护电解槽2的部件，电解槽2和压力容器1的规格根据实际需要选择。

电解槽2连接有水管21，具体的，水管21供纯水流通，且水管21上连接有用于提供纯水的高压水泵。

电解槽2连接有电源22，具体的，电源22为电解槽2供电，电源22具体是独立直流的形式。

电解槽2开设有氢气出气口23，电解槽2还开设有氧气出气口24，具体的，氢气出气口23用于输送电解槽2产生的氢气，氧气出气口24用于输送电解槽2产生的氧气。

电解槽2上设置有压力检测组4。

电解槽2内产生的压力大于压力容器1内产生的压力。

开启电源22、第一压力检测器3和压力检测组4，水管21内通入纯水，当压力检测组4检测到电解槽2内的压力达到预设压力值时，往惰性气体进气口11内通入氮气，通过第一压力检测器3检测压力容器1内的压力，当压力容器1内的压力高于预设压力值时，惰性气体出气口12排出氮气，使压力容器1内的压力得以减少，当压力容器1内的压力低于预设压力值时，惰性气体进气口11通入氮气，进一步增加压力容器1内的压力，上述过程中，始终保证电解槽2内产生的压力大于压力容器1内产生的压力，对电解槽2起到增压效果，能提升产能，同时，也能保证制氢时的安全性。

进一步的，压力容器1内产生的压力和电解槽2内产生的压力的差值为0.2±0.05MPa，优选的，压力容器1内产生的压力和电解槽2捏产生的压力的差值在0.2MPa。

限定压力容器1内产生的压力和电解槽2内产生的压力相差值的大小，以保证电解槽2能高效持续制氢，且能保证制氢过程的安全性能。

进一步的，电解槽2开设有吹扫进气口25，电解槽2还开设有吹扫出气口26，具体的，吹扫进气口25是传输氮气至电解槽2内，吹扫出气口26是将电解槽2内的氮气排出。

制氢完成后，通过吹扫进气口25往电解槽2内导入氮气，从而对电解槽2内的气体进行吹扫和排空的操作，使电解槽2内的气体从吹扫出气口26内排出。

进一步的，压力容器1、吹扫进气口25和惰性气体进气口11之间连接有三通阀5，具体的，在三通阀5的作用下能控制吹扫进气口25和惰性气体进气口11的通断。

通过三通阀5将吹扫进气口25、惰性气体进气口11和压力容器1连通，调节三通阀5从而将氮气导通至压力容器1和电解槽2内，较为方便。

进一步的，氢气出气口23连接有氢气气液处理单元6，具体的，氢气气液处理单元6用于去除氢气出气口23内的氢气中的水分和杂质。

进一步的，氢气气液处理单元6连接有第一回流管61，第一回流管61与水管21连通。

氢气气液处理单元6处理后的水通过第一回流管61导流至水管21内，对水起到循环利用的操作，减少资源的浪费。

进一步的，氧气出气口24连接有氧气气液处理单元7，具体的，氧气气液处理单元7用于去除氧气出气口24内的氧气中的水分和杂质。

进一步的，氧气气液处理单元7连接有第二回流管71，第二回流管71与水管21连通。

氧气气液处理单元7处理后的水通过第二回流管71导流至水管21内，对水起到循环利用的操作，减少资源的浪费。

进一步的，第一回流管61和第二回流管71相互连通，第一回流管61和第二回流管71和同一条导流管8连通，导流管8的另一端与水管21连通。

进一步的，氢气出气口23连接有阻火器231。

增设阻火器231，以防止有潜在可能的氢气引燃或爆炸所带来的火灾事故。

进一步的，还包括压力反馈器9，压力反馈器9与调节阀13、第一压力检测器3和压力检测组4连接，具体的，压力检测组4包括氢气压力检测器和氧气压力检测器，氢气压力检测器连接在氢气出气口23上，氧气压力检测器连接在氧气出气口24上。

压力反馈器9接收第一压力检测器3和压力检测组4的信息，然后通过调节阀13调节氮气通入惰性气体进气口11的量。

在使用本实用新型的电解水制氢系统时，开始工作时，电解槽2安装在压力容器1的内部，电解槽2和外部的电源22连接，启动压力检测组4、第一压力检测器3和压力反馈器9。

启动电源22和电解槽2，同时启动高压水泵、氧气气液处理单元7和氢气气液处理单元6，通过压力检测组4检测电解槽2内的压力。

当电解槽2内的压力达到7.0MPa时，打开调节阀13且将三通阀5转向压力容器1，此时氮气开始流入压力容器1内。

通过第一压力检测器3检测压力容器1内的压力，当压力容器1内的压力超过6.8MPa后，开启背压阀14，惰性气体出气口12排出氮气，使压力容器1内的压力得以减少；当压力容器1内的压力低于6.8MPa后，压力反馈器9将加大惰性气体进气口11上的调节阀13的开口，进一步增加压力容器1内的压力。

电解槽2的工作压力和压力容器1的内部压力之间的差距应保持在0.2±0.05MPa。

电解槽2产生的氢气经过氢气出气口23排出，电解槽2产生的氧气经过氧气出气口24排出，且氢气出气口23上的氢气气液处理单元6对氢气进行处理，氧气出气口24上的氧气气液处理单元7对氧气进行处理，然后再将处理后的氧气和氢气送往下一道储运工序。

由氢气气液处理单元6和氧气气液处理单元7处理后的纯水，经由第一回流管61和第二回流管71回流至水管21上，进而循环利用于电解槽2中。

结束工作后，高压水泵和电源22关闭，停止电解槽2运作，氧气气液处理单元7和氢气气液处理单元6关闭。控制三通阀5使其转向电解槽2，使氮气经由吹扫进气口25进入电解槽2内进行吹扫和排空，氮气经由吹扫出气口26排出，整个吹扫和排空过程持续三分钟，最后关闭背压阀14，三通阀5转向压力容器1，关闭调节阀13，整体系统停止运行。以上对本实用新型的较佳实施方式进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种电解水制氢系统，其特征在于，包括：

压力容器，其设置有惰性气体进气口和惰性气体出气口，所述压力容器连接有第一压力检测器；

电解槽，其设置于所述压力容器内，所述电解槽连接有水管和电源，所述电解槽设置有氢气出气口和氧气出气口，所述电解槽连接有压力检测组，所述压力容器内产生的压力低于所述电解槽内产生的压力。

2.根据权利要求1所述的一种电解水制氢系统，其特征在于，所述压力容器内产生的压力和所述电解槽内产生的压力的差值为0.2±0.05MPa。

3.根据权利要求1所述的一种电解水制氢系统，其特征在于，所述电解槽设置有吹扫进气口和吹扫出气口。

4.根据权利要求3所述的一种电解水制氢系统，其特征在于，所述吹扫进气口、所述惰性气体进气口和所述压力容器之间连接有三通阀。

5.根据权利要求1所述的一种电解水制氢系统，其特征在于，所述氢气出气口连接有氢气气液处理单元。

6.根据权利要求5所述的一种电解水制氢系统，其特征在于，所述氢气气液处理单元连接有第一回流管，所述第一回流管与所述水管连通。

7.根据权利要求1所述的一种电解水制氢系统，其特征在于，所述氧气出气口连接有氧气气液处理单元。

8.根据权利要求7所述的一种电解水制氢系统，其特征在于，所述氧气气液处理单元连接有第二回流管，所述第二回流管与所述水管连通。

9.根据权利要求1所述的一种电解水制氢系统，其特征在于，所述氢气出气口连接有阻火器。

10.根据权利要求1所述的一种电解水制氢系统，其特征在于，还包括压力反馈器，所述惰性气体进气口连接有调节阀，所述压力反馈器与所述调节阀、所述第一压力检测器和所述压力检测组连接。

Images