CN220246282U - 一种压力可控的制氢电解槽及电解制氢设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种压力可控的制氢电解槽及电解制氢设备，涉及电解制氢设备领域。其中压力可控的制氢电解槽包括：设置有若干电解腔的电解槽主体，每个电解腔内设将电解腔分隔成左右两个电解室的离子渗透膜；一个电解室设置第一电极板，另一个电解室设置第二电极板；电解槽主体的顶部设置有第一排料管路和第二排料管路，每个第一电极板所在电解室通过第一调压阀连接第一排料管路，每个第二电极板所在电解室通过第二调压阀连接第二排料管路；电解槽主体的底部设置有进液管路；每个电解室内设置有压力传感器。本申请支持控制器根据测量压力调整第一调压阀和第二调压阀以控制每个电解室的压力，以保证电解效率，维持两个电解室压力均衡。

Description

一种压力可控的制氢电解槽及电解制氢设备

技术领域

本实用新型涉及电解制氢设备领域，尤其涉及一种压力可控的制氢电解槽及电解制氢设备。

背景技术

氢气具有无污染、可再生、热值高等特点，是一种理想的清洁能源。随着可再生能源发电技术的发展，以可再生能源发电电解水制氢，再以氢燃料电池终端供能的清洁能源提供方式成为可行的清洁能源提供方式。

如何获取大量纯净的氢气是氢能源行业发展所面临的问题之一。化石原料制氢和电解水制氢是比较成熟的制氢技术，已实现工业化运行。虽然化石原料制氢产量大，但含有不少杂质，这些杂质会对用氢设备造成不可逆转的损伤；而电解水制氢技术是通过电解水获取氢气，不会造成污染，且产出的氢气纯净，是理想的制氢技术。电解水制氢技术基于电解槽实现，在电解槽中，压力水平是影响电解效率的另一个因素。研究结果表明，适当的电解槽内压力会在一定程度上提高电流效率，因为它会减小产生的气泡的直径。因此需要一种支持压力调节的电解槽。

实用新型内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本实用新型提供一种压力可控的制氢电解槽及电解制氢设备。

本实用新型提供一种压力可控的制氢电解槽，包括：电解槽主体，所述电解槽主体内设置有若干电解腔，每个所述电解腔内设置密封圈，所述密封圈密封连接离子渗透膜，所述离子渗透膜将所述电解腔分隔成左右两个电解室；每个所述电解腔的一个电解室设置第一电极板，另一个电解室设置第二电极板，所述第一电极板电连接直流电源正极，所述第二电极板连接直流电源负极；

所述电解槽主体的顶部设置有第一排料管路和第二排料管路，每个设置所述第一电极板的电解室通过第一调压阀连接所述第一排料管路，每个设置所述第二电极板的电解室通过第二调压阀连接所述第二排料管路；

所述电解槽主体的底部设置有进液管路；

每个所述电解室内设置有压力传感器，所述压力传感器电连接控制器。

优选地，所述进液管路通过三通通道连接每个电解腔的两个电解室，所述三通通道直接连接所述进液管路的一支设置有电动阀门，所述电动阀门电连接所述控制器。

优选地，每个所述电解腔中的所述第一电极板和所述第二电极板的相对侧呈凹凸状。

优选地，每个所述第一电极板通过独立接线电连接直流电源正极，每个所述第二电极板通过独立接线连接直流电源负极。

第二方面，本实用新型提供一种电解制氢设备，应用所述的压力可控的制氢电解槽，包括：连接于压力可控的制氢电解槽的进液管路的电解液供应回路；分别连接于所述第一排料管路和第二排料管路的两个气液分离器，两个所述气液分离器的下液口均连接于电解液冷却器，所述电解液冷却器连接所述电解液供应回路；两个所述气液分离器的出气口分别连接气体冷却器，两个所述气体冷却器分别连接两个水雾捕滴器，所述水雾捕滴器连接经阀门连接储气装置。

优选地，所述电解液供应回路包括：储水箱，所述储水箱通过阀门连接电解液箱，所述电解液箱通过阀门和单向阀连接循环泵，所述循环泵连接于所述进液管路，所述电解液冷却器连接阀门与单向阀之间。

优选地，所述气液分离器、储水箱和碱液箱内分别设置有液位传感器，所述液位传感器电连接控制器。

优选地，所述水雾捕滴器的下液口连接相应的所述气液分离器。

本实用新型实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本实用新型中，离子渗透膜将所述电解腔分隔成左右两个电解室；每个所述电解腔的一个电解室设置第一电极板，另一个电解室设置第二电极板；所述电解槽主体的顶部设置有第一排料管路和第二排料管路，每个设置所述第一电极板的电解室通过第一调压阀连接所述第一排料管路，每个设置所述第二电极板的电解室通过第二调压阀连接所述第二排料管路；所述电解槽主体的底部设置有进液管路；每个所述电解室内设置有压力传感器，所述压力传感器电连接控制器。上述设计支持对每个电解室进行独立的压力调控，控制器根据压力传感器测量压力，调整第一调压阀和第二调压阀以控制每个电解室的压力，将每个电解腔的两个电解室的压力均衡的维持在设定值。以保证电解效率，同时，每个电解腔的两个电解室的压力均衡，能够避免离子渗透膜受损。

本申请中，连接进液管路和电解腔的三通通道上设置电动阀门，支持将电解腔隔离，能够隔离损坏的电解腔。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的一种压力可控的制氢电解槽的示意图；

图2为本实用新型提供的应用压力可控的制氢电解槽的电解制氢设备示意图。

图中标号及含义如下：1、电解槽主体；

2、密封圈；

3、离子渗透膜；

4、进液管路，41、电动阀门；

5、第一排料管路，51、第一调压阀；

6、第二排料管路，61、第二调压阀；

7、第一电极板；

8、第二电极板。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，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的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。

实施例1

参阅图1所示，本实用新型实施例提供一种压力可控的制氢电解槽，包括：

电解槽主体1，所述电解槽主体1内设置有若干电解腔，每个所述电解腔内设置密封圈2，所述密封圈2密封连接离子渗透膜3，所述离子渗透膜3配合所述密封圈2将所述电解腔分隔成左右两个电解室。

每个所述电解腔的一个电解室设置第一电极板7，另一个电解室设置第二电极板8，所述第一电极板7电连接直流电源正极，所述第二电极板8连接直流电源负极。所述第一电极板7作为阳极，电解时阳极附近电解液中的氢氧根失去电子生成水和氧气，所述第二电极板8作为阴极，电解时，阴极附近电解液的水得到电子生成氢气和水。作为一种优选地实施方式，每个所述电解腔中的所述第一电极板7和所述第二电极板8的相对侧呈凹凸状，以增加电极与电解液的接触面积。作为一种优选地实施方式，每个所述第一电极板7通过独立接线电连接直流电源正极，每个所述第二电极板8通过独立接线连接直流电源负极。这样，所述电解槽主体1内的每个电解腔都能成为一个独立的电解氢单元，增加装置的可靠性。

所述电解槽主体1的顶部设置有第一排料管路5和第二排料管路6，所述第一排料管路5和所述第二排料管路6沿所述电解槽主体1的长度方向设置，位于所述电解腔的顶部。每个设置所述第一电极板7的电解室通过第一调压阀51连接所述第一排料管路5，每个设置所述第二电极板8的电解室通过第二调压阀61连接所述第二排料管路6。所述第一调压阀和所述第二调压阀电连接调压阀驱动电路，所述调压阀驱动电路电连接控制器。

所述电解槽主体1的底部设置有进液管路4，在一种优选地实施方式中，所述进液管路4通过三通通道连接每个电解腔的两个电解室，所述三通通道直接连接所述进液管路4的一支设置有电动阀门41，所述电动阀门电连接阀门驱动电路，所述阀门驱动电路电连接所述控制器。

每个所述电解室内设置有压力传感器，所述压力传感器电连接控制器。

本实施例所提供的压力可控的制氢电解槽中每个电解室内设置用于测量压力的压力传感器，控制器根据压力传感器测量压力，调整第一调压阀和第二调压阀以控制每个电解室的压力，将每个电解腔的两个电解室的压力均衡的维持在设定值。以保证电解效率，同时，每个电解腔的两个电解室的压力均衡，能够避免离子渗透膜受损。连接进液管路4和电解腔的三通通道上设置电动阀门，支持将电解腔隔离，能够隔离损坏的电解腔。

实施例2

参阅图2所示，本实用新型实施例提供一种电解制氢设备，所述电解制氢设备应用所述的压力可控的制氢电解槽。

所述电解制氢设备包括：连接于压力可控的制氢电解槽的进液管路的电解液供应回路；所述电解液供应回路包括：储水箱，所述储水箱通过阀门连接电解液箱，所述电解液箱通过阀门和单向阀连接循环泵，所述循环泵连接于所述进液管路。所述循环泵与所述压力可控的制氢电解槽的进液管路之间设置有压力变送器，所述压力变送器电连接控制器，所述循环泵电连接变频器，所述变频器电连接所述控制器。在一种优选地实施方式中，所述储水箱经阀门连接于单向阀，可用于对通过电解液供应回路向电解液制氢设备中提供清洗用的去离子水。

所述电解制氢设备包括：分别连接于所述第一排料管路5和第二排料管路6的两个气液分离器。电解之后，电解液和氧气的混合物经电解液和氢气，分别经第一排料管路5和第二排料管路6输送到两个气液分离器进行气液分离。

两个所述气液分离器的下液口均连接于电解液冷却器，所述电解液冷却器连接所述电解液供应回路的阀门与单向阀之间。具体实施过程中，电解时不可避免的会产生高温加热电解液，气液分离后的电解液通过所述电解液冷却器冷缺，避免高温电解液损坏后续管路部件。两个所述气液分离器的出气口分别连接气体冷却器，所述气体冷却器包含气体管路和冷凝水管路，气体管路和冷凝水管路之间通过导热板连接。两个所述气体冷却器分别连接两个水雾捕滴器，所述水雾捕滴器连接经阀门连接储气装置。

在一种优选地实施方式中，所述气液分离器、储水箱和碱液箱内分别设置有液位传感器，所述液位传感器电连接控制器。所述气液分离器、所述水雾捕滴器连接气压变送器。

在一种优选地实施方式中，所述水雾捕滴器的下液口连接相应的所述气液分离器。

本发明中，储水箱用于补充水分，电解液箱用于储放电解液，电解液通过所述电解液供应回路提供给压力可控的制氢电解槽的进液管路，电解液经三通通道进入电解腔，三通通道上的电动阀门能够控制启用的电解腔的范围。电解液在电解腔中电解，每个电解室的电解产物和电解液经第一排料管路5和第二排料管路6输送到两个气液分离器进行气液分离。两个气液分离器分离后的高温电解液送到电解液冷却器降温后回到电解液供应回路。企业分离后的高温气体分别送到两个气体冷却器进行降温，并通过所述水雾捕滴器进一步进行气体除杂，而后经阀门送到储气装置存储。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种压力可控的制氢电解槽，其特征在于，包括：电解槽主体(1)，所述电解槽主体(1)内设置有若干电解腔，每个所述电解腔内设置密封圈(2)，所述密封圈(2)密封连接离子渗透膜(3)，所述离子渗透膜(3)将所述电解腔分隔成左右两个电解室；每个所述电解腔的一个电解室设置第一电极板(7)，另一个电解室设置第二电极板(8)，所述第一电极板(7)电连接直流电源正极，所述第二电极板(8)连接直流电源负极；

所述电解槽主体(1)的顶部设置有第一排料管路(5)和第二排料管路(6)，每个设置所述第一电极板(7)的电解室通过第一调压阀(51)连接所述第一排料管路(5)，每个设置所述第二电极板(8)的电解室通过第二调压阀(61)连接所述第二排料管路(6)；

所述电解槽主体(1)的底部设置有进液管路(4)；

每个所述电解室内设置有压力传感器，所述压力传感器电连接控制器。

2.根据权利要求1所述压力可控的制氢电解槽，其特征在于，所述进液管路(4)通过三通通道连接每个电解腔的两个电解室，所述三通通道直接连接所述进液管路(4)的一支设置有电动阀门(41)，所述电动阀门(41)电连接所述控制器。

3.根据权利要求1所述压力可控的制氢电解槽，其特征在于，每个所述电解腔中的所述第一电极板(7)和所述第二电极板(8)的相对侧呈凹凸状。

4.根据权利要求1所述压力可控的制氢电解槽，其特征在于，每个所述第一电极板(7)通过独立接线电连接直流电源正极，每个所述第二电极板(8)通过独立接线连接直流电源负极。

5.一种电解制氢设备，应用如权利要求1-4任一所述的压力可控的制氢电解槽，其特征在于，包括：连接于压力可控的制氢电解槽的进液管路的电解液供应回路；分别连接于所述第一排料管路(5)和第二排料管路(6)的两个气液分离器，两个所述气液分离器的下液口均连接于电解液冷却器，所述电解液冷却器连接所述电解液供应回路；两个所述气液分离器的出气口分别连接气体冷却器，两个所述气体冷却器分别连接两个水雾捕滴器，所述水雾捕滴器连接经阀门连接储气装置。

6.根据权利要求5所述的电解制氢设备，其特征在于，所述电解液供应回路包括：储水箱，所述储水箱通过阀门连接电解液箱，所述电解液箱通过阀门和单向阀连接循环泵，所述循环泵连接于所述进液管路，所述电解液冷却器连接阀门与单向阀之间。

7.根据权利要求5所述的电解制氢设备，其特征在于，所述气液分离器、储水箱和碱液箱内分别设置有液位传感器，所述液位传感器电连接控制器。

8.根据权利要求5所述的电解制氢设备，其特征在于，所述水雾捕滴器的下液口连接相应的所述气液分离器。