CN219772276U - 电解水制氢装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电解水制氢装置，包括：支撑架；支撑架内的底部设置有位于一侧的储水箱和电解槽、以及位于另一侧的气液分离器，支撑架内的中部设置有固定板，固定板上设置有储氢罐；储水箱靠近电解槽一侧面的出水口通过供水管道与电解槽靠近气液分离器一侧面的进水口连通，电解槽的氢气出口通过输氢管道与气液分离器侧部的气液进口连通，气液分离器顶部的出气口通过第一氢气管道与储氢罐靠近气液分离器的端面上的氢气进口连通，储氢罐顶部的氢气出口连通有需氢组件。本申请的结构紧凑、节省空间、便携性较高，便于操作，制得的氢气的纯度较高，从而使得电解水制氢装置能够更好的应用于实验室、野外、孤岛等场景。

Description

电解水制氢装置

技术领域

本申请涉及制氢技术，尤其涉及一种电解水制氢装置。

背景技术

氢气，是目前为止公认的环保，绿色的能源，其燃烧产物为水，没有任何负面的环境影响。可以将氢气转化为电能、热能等用于人们的日常生活，尤其在野外作业中，利用氢气作为能源，使用方便并且用途广泛，例如可以用于取火、发电等。

现有制氢技术主要包括化石燃料制氢(煤、石油、天然气)、电解水制氢和生物质制氢等。目前，制氢产业以煤化工制氢为主要途径，采用煤化工制氢存在耗水量大、二氧化碳排放量大等问题，与发展绿色能源的目标背道而驰。而除化石燃料制氢技术外，电解水制氢是目前发展较成熟且应用较广泛的一种技术。

现有的电解水制氢装置，通常为大型的工业用制氢设备，例如：CHG系列水电解制氢设备、CHO系列水电解制氢设备、集装箱式制氢设备等，而这些工业用制氢设备均存在机体较大、结构复杂且昂贵、操作繁琐、便携性差，且无法满足实验室、野外、孤岛等场景的需求。

实用新型内容

本申请提供一种电解水制氢装置，用以解决上述背景技术中记载的技术问题。

为解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案予以实现：

本申请提供一种电解水制氢装置，包括支撑架；

所述支撑架内的底部设置有位于一侧的储水箱和电解槽、以及位于另一侧的气液分离器，所述支撑架内的中部设置有固定板，所述固定板上设置有储氢罐；

所述储水箱靠近所述电解槽一侧面的出水口通过供水管道与所述电解槽靠近所述气液分离器一侧面的进水口连通，所述电解槽的氢气出口通过输氢管道与所述气液分离器侧部的气液进口连通，所述气液分离器顶部的出气口通过第一氢气管道与所述储氢罐靠近所述气液分离器的端面上的氢气进口连通，所述储氢罐顶部的氢气出口连通有需氢组件。

可选的，所述供水管道上设置有水泵，所述气液分离器的出液口通过第一管道与所述供水管道连通，其中，所述第一管道连通在所述水泵与所述电解槽之间的所述供水管道上，所述第一管道上设置有第一单向阀。

可选的，所述储氢罐的底部通过第二管道与所述供水管道连通，其中，所述第二管道连通在所述水泵与所述第一管道之间的所述供水管道上，所述第二管道上设置有第二单向阀。

可选的，所述储水箱的顶部设置有注水口和液位传感器。

可选的，所述电解槽的氧气出口通过第三管道与所述储水箱连通，所述第三管道上设置有温度传感器，其中，所述氢气出口与所述氧气出口分别位于所述电解槽同一侧面的两端，并且所述电解槽中所述氧气出口更靠近所述储水箱。

可选的，所述储氢罐的顶部设置有压力传感器和安全阀。

可选的，所述需氢组件包括氢燃料电池、直流可调电源和需氢设备；

所述支撑架内竖直设置有隔板，所述隔板的一侧面与固定板连接，所述隔板的另一侧面连接所述氢燃料电池，所述直流可调电源设置在所述支撑架的上方，所述氢燃料电池的阳极通过第二氢气管道连通在所述储氢罐顶部的氢气出口上，所述氢燃料电池的电能输出端通过导线与所述直流可调电源的充电端连接，所述直流可调电源的放电端用于连接待充电终端，所述第二氢气管道上连通有第三氢气管道，所述第三氢气管道远离所述第二氢气管道的一端用于连通所述支撑架外的所述需氢设备。

可选的，所述第一氢气管道上设置有第三单向阀和流量传感器，所述第二氢气管道上依次设置有第一电磁阀和电动调压阀，所述第三氢气管道上设置有电磁阀和阻火器。

可选的，所述支撑架外套设有壳体，所述壳体的一侧面上设置有更换门，所述壳体的底部设置有万向轮。

可选的，所述电解槽的底部设置有散热风扇。

本申请提供的电解水制氢装置，通过在支撑架内的底部设置有位于一侧的储水箱和电解槽、以及位于另一侧的气液分离器，且在支撑架内的中部设置有固定板并在固定板上设置储氢罐，而储水箱靠近电解槽一侧面的出水口通过供水管道与电解槽靠近气液分离器一侧面的进水口连通，电解槽的氢气出口通过输氢管道与气液分离器侧部的气液进口连通，气液分离器顶部的出气口通过第一氢气管道与储氢罐靠近气液分离器的端面上的氢气进口连通，储氢罐顶部的氢气出口连通有需氢组件，这样使得储水箱、电解槽、气液分离器、储氢罐均设置在支撑架上，使得电解水制氢装置的结构更加紧凑，从而节省了电解水制氢装置的占用空间，且通过移动支撑架即可实现对储水箱、电解槽、气液分离器和储氢罐的移动，使得整个电解水制氢装置的便携性更高；另外，通过储水箱向电解槽内供水，进入电解槽内的水电解产生的氢气进入气液分离器内，通过气液分离器对进入其内的氢气进行气液分离，使得气液分离后的氢气的纯度较高且通过储氢罐对其进行储存，将储氢罐内储存氢气通入需氢组件，以供在实验室、野外、孤岛等场景下发电需氢所使用，且电解水制氢装置便于操作，制得的氢气的纯度较高，从而使得电解水制氢装置能够更好的应用于实验室、野外、孤岛等场景。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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的附图。

图1为本申请一实施例提供的电解水制氢装置的整体结构示意图；

图2为本申请另一实施例提供的电解水制氢装置的内部结构示意图；

图3为本申请另一实施例提供的电解水制氢装置的内部结构示意图；

图4为本申请另一实施例提供的电解水制氢装置的内部结构示意图；

图5为本申请另一实施例提供的电解水制氢装置的内部结构示意图。

图中：100、支撑架；101、储水箱；1011、注水口；1012、液位传感器；103、电解槽；1031、散热风扇；1041、气液分离器；105、固定板；1051、储氢罐；1052、压力传感器；1053、安全阀；106、更换门；107、壳体；108、万向轮；109、隔板；200、供水管道；201、水泵；300、输氢管道；400、第一氢气管道；401、流量传感器；402、第三单向阀；500、第一管道；501、第一单向阀；600、第二管道；700、第三管道；800、第二氢气管道；901、氢燃料电池；902、直流可调电源。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，也属于本申请保护的范围。

参考图1至图5，本申请提供一种电解水制氢装置，包括支撑架100；其中，支撑架100内的底部设置有位于一侧的储水箱101和电解槽103、以及位于另一侧的气液分离器1041，支撑架100内的中部设置有固定板105，固定板105上设置有储氢罐1051；本申请将储水箱101、电解槽103、气液分离器1041和储氢罐1051均设置在支撑架100上，通过移动支撑架100即可实现对储水箱101、电解槽103、气液分离器1041和储氢罐1051的移动，使得整个电解水制氢装置的便捷性更高。另外，电解槽在电解过程中所需的电能通过可调电源提供，可调电源的电源输出端通过导线与电解槽103的充电端电连接，通过可调电源给电解槽供电。

储水箱101靠近电解槽103一侧面的出水口通过供水管道200与电解槽103靠近气液分离器1041一侧面的进水口连通，电解槽103的氢气出口通过输氢管道300与气液分离器1041侧部的气液进口连通，气液分离器1041顶部的出气口通过第一氢气管道400与储氢罐1051靠近气液分离器1041的端面上的氢气进口连通，储氢罐1051顶部的氢气出口连通有需氢组件。其中，储水箱101内储存的是纯水，储水箱101内储存的水依次经储水箱101的出水口、供水管道200和电解槽103的进水口进入电解槽103内，电解槽103内的水电解产生的氢气依次经电解槽103的氢气出口、输氢管道300和气液分离器1041的气液进口进入气液分离器1041内，气液分离器1041对进入其内的氢气中的水分进行分离，得到纯度较高的氢气，储氢罐1051对氢气进行储存，当在实验室、野外、孤岛等场景下需要用到氢气或者用氢气发电时，在储氢罐1051的氢气出口上连通发电需氢组件，使得电解水制氢装置可满足于实验室、野外、孤岛等场景对于氢气的需求，提高了电解水制氢装置的适用性。

本申请提供的电解水制氢装置，通过在支撑架100内的底部设置有位于一侧的储水箱101和电解槽、以及位于另一侧的气液分离器1041，且在支撑架100内的中部设置有固定板105并在固定板105上设置储氢罐1051，而储水箱101靠近电解槽103一侧面的出水口通过供水管道200与电解槽103靠近气液分离器1041一侧面的进水口连通，电解槽103的氢气出口通过输氢管道300与气液分离器1041侧部的气液进口连通，气液分离器1041顶部的出气口通过第一氢气管道400与储氢罐1051靠近气液分离器1041的端面上的氢气进口连通，储氢罐1051顶部的氢气出口连通有需氢组件，这样使得储水箱101、电解槽103、气液分离器1041、储氢罐1051均设置在支撑架100上，使得电解水制氢装置的结构更加紧凑，节省了电解水制氢装置的占用空间，且通过移动支撑架100即可实现对储水箱101、电解槽103、气液分离器1041和储氢罐1051的移动，使得整个电解水制氢装置的便捷性更高；另外，通过储水箱101向电解槽103内供水，进入电解槽103内的水电解产生的氢气进入气液分离器1041内，通过气液分离器1041对进入其内的氢气进行气液分离，使得气液分离后的氢气的纯度较高且通过储氢罐1051对其进行储存，将储氢罐1051内储存氢气通入发电需氢组件，以供在实验室、野外、孤岛等场景下发电需氢所使用，且电解水制氢装置便于操作，制得的氢气的纯度较高，从而使得电解水制氢装置能够更好的应用于实验室、野外、孤岛等场景。

在一些实施例中，参考图4，本申请中的供水管道200上设置有水泵201，气液分离器1041底部的出液口通过第一管道500与供水管道200连通，其中，第一管道500连通在水泵201与电解槽103之间的供水管道200上，第一管道500上设置有第一单向阀501。其中，水泵201提供了储水箱101内的水经储水箱101的出水口、供水管道200和电解槽103的进水口的输送动力，使得储水箱101内的水可以快速进入电解槽103内，提高了水的输送效率；气液分离器1041的出液口设置在气液分离器1041的底部，经气液分离器1041分离后的水依次经气液分离器1041的出液口、第一管道500和供水管道200进入电解槽103内，继续发生电解，提高了水的利用率，而第一管道500上的第一单向阀501使得气液分离器1041内的水流入供水管道200内，而供水管道200内的水不会进入气液分离器1041内，确保了气液分离器1041内氢气的纯净度，也降低了气液分离器1041的分离压力。

在一些实施例中，参考图5，本申请中的储氢罐1051的底部通过第二管道600与供水管道200连通，其中，第二管道600连通在水泵201与第一管道500之间的供水管道200上，第二管道600上设置有第二单向阀。其中，由于氢气是世界上已知的最轻的气体，它的密度非常小，只有空气的1/14，且难溶于水，因此，储氢罐1051内储存的氢气在储氢罐1051的上部，而储氢罐1051内的水可通过第二管道600进入供水管道200，最终流入电解槽103内再次经电解槽103电解产生氢气，不仅提高了储氢罐1051内氢气的纯度，同时还提高了水的利用率；另外，第二管道600上的第二单向阀可以使得储氢罐1051内的水单向流入供水管道200内，而供水管道200内的水不会回流至储氢罐1051内，提高了储氢罐1051内氢气的纯度。

在一些实施例中，参考图5，本申请中的储水箱101的顶部设置有注水口1011和液位传感器1012。其中，注水口1011上设置有密封塞，打开注水口1011上的密封塞，通过注水口1011向储水箱101内补水，当向储水箱101内补水结束后，将密封塞堵设在注水口1011上，通过储水箱101上的液位传感器1012实时检测储水箱101内的液位情况，便于及时向储水箱101内补水，进而确保了电解水制氢过程的连续性，提高了制氢的效率。

在一些实施例中，参考图3，本申请中的电解槽103的氧气出口通过第三管道700与储水箱101连通，第三管道700上设置有温度传感器，其中，氢气出口与氧气出口分别位于电解槽103同一侧面的两端，并且电解槽103中氧气出口更靠近储水箱101。其中，电解槽103在电解过程中产生氢气和氧气，电解槽103内的氧气依次经电解槽103的氧气出口、第三管道700进入储水箱101内，由于氧气难溶于水，因此，进入储水箱101内的氧气中夹杂有水分，通过第三管道700上的温度传感器实时检测从电解槽103出来的气液混合物(氧气和水)的温度，便于实时掌握电解槽103的电解温度。

在一些实施例中，参考图3，本申请中的储氢罐1051的顶部设置有压力传感器1052和安全阀1053。其中，通过压力传感器1052实时检测储氢罐1051内的压力情况，当储氢罐1051内的压力较大时，安全阀1053打开，通过安全阀1053将储氢罐1051内的部分压力释放掉，确保了储氢罐1051储存氢气的过程的安全性。

上述实施例中，压力传感器1052和安全阀1053的型号和规格可根据实际需要进行购买，本申请在此不对其作具体限定。

在一些实施例中，参考图2至图4，本申请中的需氢组件包括氢燃料电池901、直流可调电源902和需氢设备；具体的，支撑架100内竖直设置有隔板109，隔板109的一侧面与固定板105连接，隔板109的另一侧面连接氢燃料电池901，直流可调电源902设置在支撑架100的上方，氢燃料电池901的阳极通过第二氢气管道800连通在储氢罐1051顶部的氢气出口上，氢燃料电池901的电能输出端通过导线与直流可调电源902的充电端连接，直流可调电源902的放电端用于连接待充电终端，第二氢气管道800上连通有第三氢气管道，第三氢气管道远离第二氢气管道的一端用于连通支撑架100外的需氢设备。其中，第二氢气管道800的一端连通在储氢罐1051顶部的氢气出口上，第二氢气管道800的另一端连通在氢燃料电池901的阳极，待充电终端可以是手机。

上述实施例中，储氢罐1051内的氢气经第二氢气管道800进入氢燃料电池901的阳极，通过氢燃料电池901将氢能转化成电能，再将氢燃料电池901的电能储存在直流可调电源902内，通过直流可调电源902给待充电终端充电，从而实现了电解水制氢以及将制得的氢气转换成电能储存在直流可调电源902内对待充电终端进行充电的目的；另外，氢气有以下几种用途，如：实验室需要通过氢气作为还原剂参与化学反应，而在野外、孤岛这一环境中，氢气可用于户外人员扎营休息时取暖、加热食物等，从而提高了氢气的利用率。当氢气作为还原剂用于实验室发生化学反应时，需氢设备为发生还原反应的实验装置；当氢气用于户外人员扎营休息时取暖、加热食物等时，需氢设备为点火取暖装置、点火加热装置。

在一些实施例中，参考图2至图3，本申请中的第一氢气管道400上设置有第三单向阀402和流量传感器401，第二氢气管道800上依次设置有第一电磁阀和电动调压阀，第三氢气管道上设置有电磁阀和阻火器。其中，第三单向阀的作用是确保经气液分离器1041分离后的氢气进入储氢罐1051内，而储氢罐1051内储存的氢气不会回流至气液分离器1041内，确保了储氢罐1051内储存的氢气的纯度，通过第一氢气管道400上的流量传感器401可以实时计量从气液分离器1041的出气口进入储氢罐1051内的氢气的流量多少，便于掌握储氢罐1051内氢气的储存量；打开第二氢气管道800上的第一电磁阀，储氢罐1051内的氢气经第二氢气管道800进入氢燃料电池901的阳极，氢气在氢燃料电池901内发生化学反应将化学能转化为电能，根据实际需要通过第二氢气管道800上的电动调压阀调节从储氢罐1051进入氢燃料电池901的阳极内的氢气的压力，使得进入氢燃料电池901的阳极内的氢气可以最大程度的将化学能转化为电能；打开第三氢气管道上的电磁阀可将储氢罐1051内的氢气通入需氢设备，阻火器避免了第三氢气管道内的氢气发生燃烧的风险，提供了储氢罐1051向需氢设备提供氢气的过程的安全性。

上述实施例中，以实验室为例，本申请中的需氢设备可以是实验室做实验的过程中需要氢气作为还原剂发生还原反应的实验装置；以野外、孤岛为例，由于氢气有轻质、易燃、环保的优点，氢气可用于户外人员扎营休息时取暖、加热食物等。

在一些实施例中，参考图1，本申请中的支撑架100外套设有壳体107，壳体107的一侧面上设置有更换门106，壳体107的底部设置有万向轮108。其中，在实验室、野外、孤岛等场景下使用本申请中的电解水制氢装置时，壳体107的设置可避免周围恶劣环境对储水箱101、电解槽103、气液分离器1041、储氢罐1051等部件造成损坏，起到了保护支撑架100以及各电解水制氢部件的作用，确保了电解水制氢过程能够顺利的进行；另外，通过移动壳体107底部的万向轮108将电解水制氢装置移动至电解水制氢所需要的位置，避免了人工搬运电解水制氢装置的麻烦，从而提高了电解水制氢装置使用的便捷性和移动效率。

在一些实施例中，参考图2、图4和图5，本申请中的电解槽103的底部设置有散热风扇1031。其中，电解槽103在电解过程中会产生热量，通过散热风扇1031对电解槽103电解过程中产生的热量进行散失，使得电解槽103电解过程中的热量及时散失掉，由于氢气在常温常压下是一种极易燃烧的气体，因此，散热风扇1031的设置避免了电解槽103内电解产生的氢气的温度较高而产生危险，从而提高了电解过程的安全性，也延长了电解槽103的使用寿命。

最后应说明的是，以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电解水制氢装置，其特征在于，包括支撑架(100)；

所述支撑架(100)内的底部设置有位于一侧的储水箱(101)和电解槽(103)、以及位于另一侧的气液分离器(1041)，所述支撑架(100)内的中部设置有固定板(105)，所述固定板(105)上设置有储氢罐(1051)；

所述储水箱(101)靠近所述电解槽(103)一侧面的出水口通过供水管道(200)与所述电解槽(103)靠近所述气液分离器(1041)一侧面的进水口连通，所述电解槽(103)的氢气出口通过输氢管道(300)与所述气液分离器(1041)侧部的气液进口连通，所述气液分离器(1041)顶部的出气口通过第一氢气管道(400)与所述储氢罐(1051)靠近所述气液分离器(1041)的端面上的氢气进口连通，所述储氢罐(1051)顶部的氢气出口连通有需氢组件。

2.根据权利要求1所述的电解水制氢装置，其特征在于，所述供水管道(200)上设置有水泵(201)，所述气液分离器(1041)底部的出液口通过第一管道(500)与所述供水管道(200)连通，其中，所述第一管道(500)连通在所述水泵(201)与所述电解槽(103)之间的所述供水管道(200)上，所述第一管道(500)上设置有第一单向阀(501)。

3.根据权利要求2所述的电解水制氢装置，其特征在于，所述储氢罐(1051)的底部通过第二管道(600)与所述供水管道(200)连通，其中，所述第二管道(600)连通在所述水泵(201)与所述第一管道(500)之间的所述供水管道(200)上，所述第二管道(600)上设置有第二单向阀。

4.根据权利要求1所述的电解水制氢装置，其特征在于，所述储水箱(101)的顶部设置有注水口(1011)和液位传感器(1012)。

5.根据权利要求1所述的电解水制氢装置，其特征在于，所述电解槽(103)的氧气出口通过第三管道(700)与所述储水箱(101)连通，所述第三管道(700)上设置有温度传感器，其中，所述氢气出口与所述氧气出口分别位于所述电解槽(103)同一侧面的两端，并且所述电解槽(103)中所述氧气出口更靠近所述储水箱(101)。

6.根据权利要求1所述的电解水制氢装置，其特征在于，所述储氢罐(1051)的顶部设置有压力传感器(1052)和安全阀(1053)。

7.根据权利要求1所述的电解水制氢装置，其特征在于，所述需氢组件包括氢燃料电池(901)、直流可调电源(902)和需氢设备；

所述支撑架(100)内竖直设置有隔板(109)，所述隔板(109)的一侧面与固定板(105)连接，所述隔板(109)的另一侧面连接所述氢燃料电池(901)，所述直流可调电源(902)设置在所述支撑架(100)的上方，所述氢燃料电池(901)的阳极通过第二氢气管道(800)连通在所述储氢罐(1051)顶部的氢气出口上，所述氢燃料电池(901)的电能输出端通过导线与所述直流可调电源(902)的充电端连接，所述直流可调电源(902)的放电端用于连接待充电终端，所述第二氢气管道(800)上连通有第三氢气管道，所述第三氢气管道远离所述第二氢气管道(800)的一端用于连通所述支撑架(100)外的所述需氢设备。

8.根据权利要求7所述的电解水制氢装置，其特征在于，所述第一氢气管道(400)上设置有第三单向阀(402)和流量传感器(401)，所述第二氢气管道(800)上依次设置有第一电磁阀和电动调压阀，所述第三氢气管道上设置有电磁阀和阻火器。

9.根据权利要求1所述的电解水制氢装置，其特征在于，所述支撑架(100)外套设有壳体(107)，所述壳体(107)的一侧面上设置有更换门(106)，所述壳体(107)的底部设置有万向轮(108)。

10.根据权利要求1至9任一项所述的电解水制氢装置，其特征在于，所述电解槽(103)的底部设置有散热风扇(1031)。