CN219930271U - 一种应用于pem电解水制氧系统的氢气消纳装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种应用于PEM电解水制氧系统的氢气消纳装置，包括：电解水机构，电解水机构包括PEM电解槽，PEM电解槽一侧设置有PEM电解槽出氧口，PEM电解槽另一端设置有PEM电解槽出氢口，电解水机构通过连通部和燃料电池机构一侧相连通，燃料电池机构另一侧连通有进出气机构，燃料电池机构底面连通设置有散热机构，燃料电池机构顶面和蓄电部电性连接，蓄电部和散热机构电性连接，燃料电池机构至少包括一个燃料电池本体，本实用新型实现了将燃料电池引入PEM电解水制氧系统，将副产物氢气通入燃料电池发电并用以驱动制氧系统散热模块，在提升PEM电解水制氧系统安全性的同时，降低氢气泄漏产生的环境污染并提升能源利用率。
Description
技术领域
本实用新型涉及电解水制氧系统的氢气消纳领域，特别是涉及一种应用于PEM电解水制氧系统的氢气消纳装置。
背景技术
PEM电解水制氧是一种高效率、低噪声的制氧方式，而氢气作为PEM电解水制氧过程中的副产物，属于易燃易爆气体，在生产过程中具有潜在的泄漏和爆炸危险。在封闭环境中，氢气会在空间顶部分层聚集，当氢气浓度达到4.0％～75.6％时，会产生燃爆风险；氢气密度小，化学活性强，泄露到大气层产生的变暖效应将是全球变暖潜能值的两倍左右。
现有技术中，大多是将电解水过程中的副产物氢气收集到氢气瓶内，但是这无疑增大了氢气在运输过程中的成本。
因此，亟需一种新型的应用于PEM电解水制氧系统的氢气消纳装置来解决上述问题，实现了将燃料电池引入PEM电解水制氧系统，将副产物氢气通入燃料电池发电并用以驱动制氧系统散热模块，在提升PEM电解水制氧系统安全性的同时，降低氢气泄漏产生的环境污染并提升能源利用率。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种应用于PEM电解水制氧系统的氢气消纳装置，以解决现有技术存在的问题，可实现了将燃料电池引入PEM电解水制氧系统，将副产物氢气通入燃料电池发电并用以驱动制氧系统散热模块，在提升PEM电解水制氧系统安全性的同时，降低氢气泄漏产生的环境污染并提升能源利用率。
为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案，包括：电解水机构，所述电解水机构包括PEM电解槽，所述PEM电解槽一侧设置有PEM电解槽出氧口，所述PEM电解槽另一端设置有PEM电解槽出氢口，所述电解水机构通过连通部和燃料电池机构一侧相连通，所述燃料电池机构另一侧连通有进出气机构，所述燃料电池机构底面连通设置有散热机构，所述燃料电池机构顶面和蓄电部电性连接，所述蓄电部和所述散热机构电性连接，所述燃料电池机构至少包括一个燃料电池本体。
优选的，所述连通部包括连接管，所述连接管的一端和所述PEM电解槽出氢口相连通，所述连接管的另一端和所述燃料电池机构相连通，所述连接管上连通设置有氢气流量计和压力调节器。
优选的，所述燃料电池机构包括所述燃料电池本体，所述燃料电池本体顶部设置有燃料电池阴极和燃料电池阳极，所述燃料电池本体一侧开设有燃料电池氢气入口所述燃料电池氢气入口通过所述连接管和所述PEM电解槽出氢口相连通，所述燃料电池本体另一侧开设有空气入口和空气出口，所述空气入口和所述空气出口分别和所述进出气机构相连通，所述燃料电池本体底面开设有燃料电池出水口和冷却水进口，所述燃料电池出水口和所述冷却水进口分别和所述散热机构相连通。
优选的，所述进出气机构包括出气管和进气管，所述出气管的一端和所述空气出口相连通，所述出气管上连通有空气除湿器，所述出气管上还连通设置有背压阀，所述进气管的一端连通有空气入口，所述进气管另一端设置为进气管入口，所述进气管上自所述进气管入口至所述空气入口的方向分别连通设置有空气过滤网、空气压缩机以及所述空气除湿器。
优选的，所述散热机构包括散热管，所述散热管一端和所述燃料电池出水口相连通，所述散热管的另一端和所述冷却水进口相连通，所述散热管上自所述散热管的出水口至所述冷却水进口的方向分别连通设置有半导体散热器、冷却水箱以及智能蠕动泵，所述半导体散热器顶面固接有冷却风扇。
优选的，所述蓄电部包括蓄电池，所述蓄电池的正极以及所述蓄电池负极分别和所述燃料电池阳极和所述燃料电池阴极电性连接，所述蓄电池上并联有电池容量测试仪。
优选的，所述蓄电池通过导线分别和所述半导体散热器、所述冷却风扇、所述智能蠕动泵电性连接。
优选的，所述电解水机构包括水箱，所述水箱出水口连通有所述PEM电解槽，所述PEM电解槽和电源正负极电性连接。
本实用新型公开了以下技术效果：本实用新型设置的电解水机构用通过电解水来制得氧气，同时电解水过程中的副产物氢气通过连通部进入燃料电池内，用于燃料电池的发电，在燃料电池另一侧设置的进出气机构用于将燃料电池内废气排出并将外界空气引入燃料电池内，用于和燃料电池内的氢气反应，并进行发电，设置在燃料电池底面的散热机构用于将燃料电池进行降温，避免燃料电池温度过高，燃料电池生产的电被储存在了蓄电部内，设置的蓄电部能对散热机构进行供电，本实用新型将燃料电池引入PEM电解水制氧系统，将副产物氢气通入燃料电池发电并用以驱动制氧系统散热模块，在提升PEM电解水制氧系统安全性的同时，降低氢气泄漏产生的环境污染并提升能源利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型一种应用于PEM电解水制氧系统的氢气消纳装置的结构示意图；
图2为本实用新型中实施例二的结构示意图；
其中，1、水箱；2、PEM电解槽出氧口；3、电源；4、PEM电解槽；5、PEM电解槽出氢口；6、氢气流量计；7、压力调节器；8、燃料电池氢气入口；9、燃料电池阴极；10、燃料电池本体；11、燃料电池阳极；12、空气入口；13、燃料电池出水口；14、冷却风扇；15、半导体散热器；16、智能蠕动泵；17、冷却水进口；18、空气出口；19、空气除湿器；20、空气压缩机；21、背压阀；22、空气过滤网；23、进气管入口；24、蓄电池；25、电池容量测试仪；26、连接管；27、出气管；28、进气管；29、散热管；30、冷却水箱。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
实施例一：
参照图1，本实施例提供一种应用于PEM电解水制氧系统的氢气消纳装置，包括：电解水机构，电解水机构包括PEM电解槽4，PEM电解槽4一侧设置有PEM电解槽出氧口2，PEM电解槽4另一端设置有PEM电解槽出氢口5，电解水机构通过连通部和燃料电池机构一侧相连通，燃料电池机构另一侧连通有进出气机构，燃料电池机构底面连通设置有散热机构，燃料电池机构顶面和蓄电部电性连接，蓄电部和散热机构电性连接，燃料电池机构至少包括一个燃料电池本体10。
设置的电解水机构用通过电解水来制得氧气，同时电解水过程中的副产物氢气通过连通部进入燃料电池内，用于燃料电池的发电，在燃料电池另一侧设置的进出气机构用于将燃料电池内废气排出并将外界空气引入燃料电池内，用于和燃料电池内的氢气反应，并进行发电，设置在燃料电池底面的散热机构用于将燃料电池进行降温，避免燃料电池温度过高，燃料电池生产的电被储存在了蓄电部内，设置的蓄电部能对散热机构进行供电，本实用新型将燃料电池引入PEM电解水制氧系统，将副产物氢气通入燃料电池发电并用以驱动制氧系统散热模块，在提升PEM电解水制氧系统安全性的同时，降低氢气泄漏产生的环境污染并提升能源利用率。
进一步优化方案，连通部包括连接管26，连接管26的一端和PEM电解槽出氢口5相连通，连接管26的另一端和燃料电池相连通，连接管26上连通设置有氢气流量计6和压力调节器7。
设置的连接管26用于将PEM电解槽4内的氢气通入燃料电池内，设置的氢气流量计6能够实时监测连接管26内氢气的流量，设置的压力调节器7能够控制进入燃料电池内的氢气的气压大小。
进一步优化方案，燃料电池包括燃料电池本体10，燃料电池本体10顶部设置有燃料电池阴极9和燃料电池阳极11，燃料电池本体10一侧开设有燃料电池氢气入口8，燃料电池氢气入口8通过连接管26和PEM电解槽出氢口5相连通，燃料电池本体10另一侧开设有空气入口12和空气出口18，空气入口12和空气出口18分别和进出气机构相连通，燃料电池本体10底面开设有燃料电池出水口13和冷却水进口17，燃料电池出水口13和冷却水进口17分别和散热机构相连通。
设置在燃料电池本体10一侧的燃料电池氢气入口8通过连接管26可将PEM电解槽出氢口5排出的氢气引入燃料电池本体10内，设置在燃料电池本体10另一侧的空气入口12和空气出口18可通过进出气机构将外界空气引入燃料电池本体10内或是将燃料电池本体10内的废气排出，设置的燃料电池出水口13和冷却水进口17能够将燃料电池发电过程中产生的水引入冷却水箱30内，并且将冷却水箱30内的冷却水泵入燃料电池本体10内，用于对燃料电池的散热。
进一步优化方案，进出气机构包括出气管27和进气管28，出气管27的一端和空气出口18相连通，出气管27上连通有空气除湿器19，出气管27上还连通设置有背压阀21，进气管28的一端连通有空气入口12，进气管28另一端设置为进气管入口23，进气管28上自进气管入口23至空气入口12的方向分别连通设置有空气过滤网22、空气压缩机20以及空气除湿器19。
设置的出气管27用于将燃料电池本体10内的废气引入，在出气管27上设置的空气除湿器19用于将废气内的水分进行干燥，设置在出气管27上的背压阀21可实现废气的单向流通，避免外界空气自出气管27进入燃料电池本体10内，设置的进气管28用于将外界空气引入燃料电池本体10内，空气过滤网22实现了对空气的过滤，避免杂质进入燃料电池本体10内，设置的空气压缩机20用于对空气增压后泵入燃料电池本体10内，设置的空气除湿器19用于将外界空气干燥，避免水分进入燃料电池本体10内。
进一步优化方案，散热机构包括散热管29，散热管29一端和燃料电池出水口13相连通，散热管29的另一端和冷却水进口17相连通，散热管29上自散热管29的出水口至冷却水进口17的方向分别连通设置有半导体散热器15、冷却水箱30以及智能蠕动泵16，半导体散热器15顶面固接有冷却风扇14。
设置的散热管29能够将燃料电池本体10内在发电过程中产生的高温水排出，并且通过半导体散热器15以及冷却风扇14对高温水进行冷却通入冷却水箱30内，设置的智能蠕动泵16能够将冷却水箱30内的冷却水缓慢泵入燃料电池本体10内，用于对燃料电池本体10散热。
进一步优化方案，蓄电部包括蓄电池24，蓄电池24的正极以及蓄电池24负极分别和燃料电池阳极11和燃料电池阴极9电性连接，蓄电池24上并联有电池容量测试仪25。
设置的蓄电池24用于将燃料电池生产的电力进行储存，并联在蓄电池24上的电池容量测试仪25能够实时监测蓄电池24内电量情况。
进一步优化方案，蓄电池24通过导线分别和半导体散热器15、冷却风扇14、智能蠕动泵16电性连接。
蓄电池24内储存的电力能够对散热机构中的半导体散热器15、冷却风扇14、智能蠕动泵16进行供电。
进一步优化方案，电解水机构包括水箱1，水箱1出水口连通有PEM电解槽4，PEM电解槽4和电源3正负极电性连接。
设置在电解水机构中的水箱1用于对PEM电解槽4提供净水，电源3用于对PEM电解槽4电解过程提供充足的电力，设置在PEM电解槽4一侧的PEM电解槽出氧口2用于将PEM电解槽4内生成的氧气排出，设置在PEM电解槽4另一侧的PEM电解槽出氢口5用于将PEM电解槽4内生成的氢气排出，连通部的设置能够将PEM电解槽出氢口5和燃料电池相连通，便于PEM电解槽4内的氢气顺利进入燃料电池内进行发电。
实施例二：
参照图2，本实施例和实施例一的唯一区别在于，在原有的结构中引入了多个燃料电池，用于将电解水过程中副产物氢气的消纳；为了实现将多个燃料电池接入实施例一的装置中，连通管上位于氢气流量计6出口处需连通设置一多通阀，并在多通阀上连通设置多个次级连通管，并且分别在次级连通管上连通压力调节器7。
为了实现对多个燃料电池电力的存储，需将多个燃料电池上的燃料电池阴极9和燃料电池阳极11并联后接入蓄电部上。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。
Claims (8)
1.一种应用于PEM电解水制氧系统的氢气消纳装置，其特征在于，包括：
电解水机构，所述电解水机构包括PEM电解槽(4)，所述PEM电解槽(4)一侧设置有PEM电解槽出氧口(2)，所述PEM电解槽(4)另一端设置有PEM电解槽出氢口(5)，所述电解水机构通过连通部和燃料电池机构一侧相连通，所述燃料电池机构另一侧连通有进出气机构，所述燃料电池机构底面连通设置有散热机构，所述燃料电池机构顶面和蓄电部电性连接，所述蓄电部和所述散热机构电性连接，所述燃料电池机构至少包括一个燃料电池本体(10)。
2.根据权利要求1所述的一种应用于PEM电解水制氧系统的氢气消纳装置，其特征在于：所述连通部包括连接管(26)，所述连接管(26)的一端和所述PEM电解槽出氢口(5)相连通，所述连接管(26)的另一端和所述燃料电池机构相连通，所述连接管(26)上连通设置有氢气流量计(6)和压力调节器(7)。
3.根据权利要求2所述的一种应用于PEM电解水制氧系统的氢气消纳装置，其特征在于：所述燃料电池机构包括所述燃料电池本体(10)，所述燃料电池本体(10)顶部设置有燃料电池阴极(9)和燃料电池阳极(11)，所述燃料电池本体(10)一侧开设有燃料电池氢气入口(8)所述燃料电池氢气入口(8)通过所述连接管(26)和所述PEM电解槽出氢口(5)相连通，所述燃料电池本体(10)另一侧开设有空气入口(12)和空气出口(18)，所述空气入口(12)和所述空气出口(18)分别和所述进出气机构相连通，所述燃料电池本体(10)底面开设有燃料电池出水口(13)和冷却水进口(17)，所述燃料电池出水口(13)和所述冷却水进口(17)分别和所述散热机构相连通。
4.根据权利要求3所述的一种应用于PEM电解水制氧系统的氢气消纳装置，其特征在于：所述进出气机构包括出气管(27)和进气管(28)，所述出气管(27)的一端和所述空气出口(18)相连通，所述出气管(27)上连通有空气除湿器(19)，所述出气管(27)上还连通设置有背压阀(21)，所述进气管(28)的一端连通有空气入口(12)，所述进气管(28)另一端设置为进气管入口(23)，所述进气管(28)上自所述进气管入口(23)至所述空气入口(12)的方向分别连通设置有空气过滤网(22)、空气压缩机(20)以及所述空气除湿器(19)。
5.根据权利要求4所述的一种应用于PEM电解水制氧系统的氢气消纳装置，其特征在于：所述散热机构包括散热管(29)，所述散热管(29)一端和所述燃料电池出水口(13)相连通，所述散热管(29)的另一端和所述冷却水进口(17)相连通，所述散热管(29)上自所述散热管(29)的出水口至所述冷却水进口(17)的方向分别连通设置有半导体散热器(15)、冷却水箱(30)以及智能蠕动泵(16)，所述半导体散热器(15)顶面固接有冷却风扇(14)。
6.根据权利要求5所述的一种应用于PEM电解水制氧系统的氢气消纳装置，其特征在于：所述蓄电部包括蓄电池(24)，所述蓄电池(24)的正极以及所述蓄电池(24)负极分别和所述燃料电池阳极(11)和所述燃料电池阴极(9)电性连接，所述蓄电池(24)上并联有电池容量测试仪(25)。
7.根据权利要求6所述的一种应用于PEM电解水制氧系统的氢气消纳装置，其特征在于：所述蓄电池(24)通过导线分别和所述半导体散热器(15)、所述冷却风扇(14)、所述智能蠕动泵(16)电性连接。
8.根据权利要求1所述的一种应用于PEM电解水制氧系统的氢气消纳装置，其特征在于：所述电解水机构包括水箱(1)，所述水箱(1)出水口连通有所述PEM电解槽(4)，所述PEM电解槽(4)和电源(3)正负极电性连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |