CN220432996U - 一种电解水制氢压缩装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种电解水制氢压缩装置，包括电解槽、电解水制氢系统、电解水制氧系统、循环水装置和箱体，所述电解槽、所述电解水制氢系统、所述电解水制氧系统和所述循环水装置设置在所述箱体内，整体成撬，所述电解槽上设置有通过所述箱体外侧进水的入口，所述电解槽内的水电解成的氢气通过管道输送到所述电解水制氢系统，所述电解槽内的水电解成的氧气通过管道输送到所述电解水制氧系统，所述电解水制氢系统上设置有将压缩后的氢气输送到所述箱体外侧的出口，所述电解水制氧系统上设置有将压缩后的氧气输送到所述箱体外侧的出口。本实用新型整体成撬，减少了用地面积，方便整体搬迁或运输，更加便于移动式制氢、制氧、压缩供终端用户使用。

Description

一种电解水制氢压缩装置

技术领域

本实用新型涉及电解水制氢技术领域，具体涉及一种电解水制氢压缩装置。

背景技术

电解水制氢技术对未来清洁可持续能源的使用至关重要。电解水制氢是在直流电的作用下，通过电化学过程将水分子解离为氢气和氧气，分别在阴、阳两极析出。电解水的电解槽系统因其模块化特性，非常适合氢气的集中式生产。因此，电解水制氢会贯穿于氢能发展的全过程、是建设“氢能社会”不可或缺的组成部分。

中国专利申请CN114381756A，提出了“一种电解水制氢装置”，包括热交换器，热交换器包括第一进口、第一出口以及第二进口；水箱，用于容纳电解液，水箱与第一进口连接；电解槽，与第一出口连接，以使水箱内的电解液依次经过第一进口、热交换器以及第一出口进入电解槽；整流器，与电解槽连接以向电解槽输出直流电，整流器包括用于吸收整流器的热量的水冷部，水冷部的出水口与第二进口连接，以使水冷部内的流体通过第二进口进入热交换器，从而使水冷部内的流体与热交换器内的电解液进行热交换。但是，该申请仍然存在以下局限性：

1、根据《加氢站技术规范(2021年版)》(GB 50516-2010)，制氢间与压缩间之间的安全间距是9m，单独设置会增加用地面积，升高此类项目的初期投资。

2、此类项目在建设过程中，制氢、氢气/氧气压缩装置分别建设，不方便整体搬迁或运输。

3、分别建设，不便于移动式制氢、制氧、压缩供终端用户使用。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电解水制氢压缩装置，装置内设置氢气压缩装置、氧气压缩装置，整体成撬，减少了用地面积，降低了此类项目的初期投资，方便整体搬迁或运输，更加便于移动式制氢、制氧、压缩供终端用户使用。

本实用新型采取的技术方案是一种电解水制氢压缩装置，包括电解槽、电解水制氢系统、电解水制氧系统、循环水装置和箱体，所述电解槽、所述电解水制氢系统、所述电解水制氧系统和所述循环水装置设置在所述箱体内，整体成撬，所述电解槽上设置有通过所述箱体外侧进水的入口，所述电解槽内的水电解成的氢气通过管道输送到所述电解水制氢系统，所述电解槽内的水电解成的氧气通过管道输送到所述电解水制氧系统，所述电解水制氢系统上设置有将压缩后的氢气输送到所述箱体外侧的出口，所述电解水制氧系统上设置有将压缩后的氧气输送到所述箱体外侧的出口。

优选的，所述电解水制氢系统包括第一气液分离器、第一冷却洗涤器、脱氧系统、第一干燥系统、第一压缩系统，所述第一气液分离器的输出端与所述第一冷却洗涤器的输入端相连接，所述第一冷却洗涤器的氢气输出端与所述脱氧系统的输入端相连接，所述脱氧系统的输出端与所述第一干燥系统的输入端相连接，所述第一干燥系统的输出端与所述第一压缩系统的输入端相连接。

优选的，所述第一压缩系统包括第一进气缓冲罐、第一氢气压缩机、第一出气缓冲罐，所述第一进气缓冲罐的输出端与所述第一氢气压缩机的输入端相连接，所述第一氢气压缩机的输出端与所述第一出气缓冲罐的输入端相连接。

优选的，所述电解水制氧系统包括第二气液分离器、第二冷却洗涤器、脱氢系统、第二干燥系统、第二压缩系统，所述第二气液分离器的输出端与所述第二冷却洗涤器的输入端相连接，所述第二冷却洗涤器的氧气输出端与所述脱氢系统的输入端相连接，所述脱氢系统的输出端与所述第二干燥系统的输入端相连接，所述第二干燥系统的输出端与所述第二压缩系统的输入端相连接。

优选的，所述第二压缩系统包括第二进气缓冲罐、第二氧气压缩机、第二出气缓冲罐，所述第二进气缓冲罐的输出端与所述第二氧气压缩机的输入端相连接，所述第二氧气压缩机的输出端与所述第二出气缓冲罐的输入端相连接。

本实用新型的有益效果在于：

1、将电解水制氢系统、氢气压缩装置和氧气压缩装置集成在类似集装箱中的箱体中成为集约化模块化的集成装置，整体成撬，方便整体搬迁或运输，满足氢气、氧气长距离外送的要求。通过箱体与外界隔离，将事故危险控制在箱体中，提高了安全性能。

2、在保证氧气、氢气稳定生产的前提下，将电解水制氢装置与氢气压缩装置、氧气压缩装置联合起来，在保证安全生产的前提下，制氢系统与压缩系统之间的距离将减小，减少了用地面积，降低了此类项目的初期投资。

3、成撬的电解水制氢压缩装置更加便于移动式制氢、制氧、压缩供终端用户使用。

附图说明

图1，本实用新型电解水制氢压缩装置成撬平面结构示意图。

图2，本实用新型第一压缩系统平面结构示意图。

图3，本实用新型第二压缩系统平面结构示意图。

图中：1.电解槽，2.第一气液分离器，3.第一冷却洗涤器，4.脱氢系统，5.第一干燥系统，6.第一压缩系统，7.循环水装置，8.第二气液分离器，9.第二冷却洗涤器，10.脱氧系统，11.第二干燥系统，12.第二压缩系统，13.第一进气缓冲罐，14.第一氢气压缩机，15.第一出气缓冲罐，16.第二进气缓冲罐，17.第二氧气压缩机，18.第二出气缓冲罐。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，一种电解水制氢压缩装置，包括电解槽1、电解水制氢系统、电解水制氧系统、循环水装置和箱体(图中未示出)。电解槽1、电解水制氢系统、电解水制氧系统、循环水装置7位于一方便搬运的箱体(图中未示出)中，整体成撬，方便整体搬迁或运输，具备电解、冷却、气液分离、脱氢/脱氧、干燥、压缩等功能。

电解槽1上设置有通过箱体(图中未示出)外侧进水的入口，电解槽1内的水电解成的氢气通过管道输送到电解水制氢系统，电解槽1内的水电解成的氧气通过管道输送到电解水制氧系统，电解水制氢系统上设置有将压缩后的氢气输送到箱体(图中未示出)外侧的出口，电解水制氧系统上设置有将压缩后的氧气输送到箱体(图中未示出)外侧的出口，电解槽1与循环水装置7通过管道对水进行循环，循环水装置7与电解水制氢系统通过管道对水进行循环，电解水制氢系统排出的冷却液通过管道输送到电解槽1，循环水装置7与电解水制氧系统通过管道对水进行循环，电解水制氧系统排出的冷却液通过管道输送到电解槽1。

电解水制氢系统，包括第一气液分离器2、第一冷却洗涤器3、脱氧系统4、第一干燥系统5、第一压缩系统6。

电解水制氧系统，包括第二气液分离器8、第二冷却洗涤器9、脱氢系统10、第二干燥系统11、第二压缩系统12。

电解槽1的氢气输出端与第一气液分离器2的输入端相连接，第一气液分离器2的输出端与第一冷却洗涤器3的输入端相连接，第一冷却洗涤器3的冷却液输出端与电解槽1的冷却液输入端相连接，第一冷却洗涤器3的氢气输出端与脱氧系统4的输入端相连接，脱氧系统4的输出端与第一干燥系统5的输入端相连接，第一干燥系统5的输出端与第一压缩系统6的输入端相连接。循环水装置7的旁侧设置有电解槽1、第一冷却洗涤器3、第二冷却洗涤器9，循环水装置一侧与电解槽1连接，一侧与第一冷却洗涤器3连接，一侧与第二冷却洗涤器9连接。循环水装置7的水流入第一冷却洗涤器3，一部分水从第一冷却洗涤器3以冷却液的形式排出，一部分水可回到循环水装置7。

电解槽1的氧气输出端与第二气液分离器8的输入端相连接，第二气液分离器8的输出端与第二冷却洗涤器9的输入端相连接，第二冷却洗涤器9的冷却液输出端与电解槽1的冷却液输入端相连接，第二冷却洗涤器9的氧气输出端与脱氢系统10的输入端相连接，脱氢系统10的输出端与第二干燥系统11的输入端相连接，第二干燥系统11的输出端与第二压缩系统12的输入端相连接。循环水装置7的旁侧设置有电解槽1、第一冷却洗涤器3、第二冷却洗涤器9，循环水装置7一侧与电解槽1连接，一侧与第一冷却洗涤器3连接，一侧与第二冷却洗涤器9连接。循环水装置7的水流入第二冷却洗涤器9，一部分水从第二冷却洗涤器9以冷却液的形式排出，一部分水可回到循环水装置7。

如图2所示，第一压缩系统6包括第一进气缓冲罐13、第一氢气压缩机14、第一出气缓冲罐15，第一进气缓冲罐13的输出端与第一氢气压缩机14的输入端相连接，第一氢气压缩机14的输出端与第一出气缓冲罐15的输入端相连接。

如图3所示，第二压缩系统12包括第二进气缓冲罐16、第二氧气压缩机17、第二出气缓冲罐18，第二进气缓冲罐16的输出端与第二氧气压缩机17的输入端相连接，第二氧气压缩机17的输出端与第二出气缓冲罐18的输入端相连接。

氢气生产总工艺流程参看图1，当电解槽1接通直流电源，电解电流上升到一定数值时，电解槽1内的水被电解成氢气和氧气；来自电解槽1内各电解小室阴极侧的大量氢气、少量氧气和电解液，进入第一气液分离器2，实现氢气、氧气与电解液分离的目的；从第一气液分离器2出来的氢气和氧气，进入第一冷却洗涤器3，降低气体温度，同时减少气体中水分含量，第一冷却洗涤器3会同步排出冷却液；循环水经管道在循环水装置7与第一冷却洗涤器3之间循环；第一冷却洗涤器3排出的冷却液排入电解槽1；氢气、氧气进入脱氧系统4，氢气中少量的氧气在催化剂的作用下结合生成水，提升氢气的纯度；氢气脱氧后会生成少量水分，进入第一干燥系统5，实现水分的吸附，获得高纯度的氢气；纯化后的氢气进入第一压缩系统6，生产高压力的氢气，实现远距离运输。

氢气压缩装置内部流程参看图2，第一干燥系统5产生的氢气经第一进气缓冲罐13稳压后，进入第一氢气压缩机14，进一步提升氢气压力后，输送至第一出气缓冲罐15稳压后，最终送至下游终端用户。

氧气生产总工艺流程参看图1，当电解槽1接通直流电源，电解电流上升到一定数值时，电解槽1内的水被电解成氢气和氧气；来自电解槽1内各电解小室阳极侧的氧气和电解液，进入第二气液分离器8，实现氢气、氧气与电解液分离的目的；从第二气液分离器8出来的氢气和氧气，进入第二冷却洗涤器9，降低气体温度，同时减少气体中水分含量，第二冷却洗涤器9会同步排出冷却液；循环水经管道在循环水装置7与第二冷却洗涤器9之间循环；第二冷却洗涤器9排出的冷却液进入电解槽1；氢气、氧气进入脱氢系统10，氧气中少量的氢气在催化剂的作用下结合生成水，提升氧气的纯度；氧气脱氢后会生成少量水分，进入第二干燥系统11，实现水分的吸附，获得高纯度的氧气；纯化后的氧气进入第二压缩系统12，生产高压力的氧气，实现远距离运输。

氧气压缩装置内部流程参看图2，第二干燥系统11产生的氧气经第二进气缓冲罐16稳压后，进入第二氧气压缩机17，进一步提升氧气压力后，输送至第二出气缓冲罐18稳压后，最终送至下游终端用户

本实用新型电解水制氢压缩装置的工作过程如下：

当电解槽1接通直流电源，电解电流上升到一定数值时，电解槽1内的水被电解成氢气和氧气；来自电解槽1内各电解小室阴极侧的大量氢气、少量氧气和电解液、阳极侧的大量氧气、少量氢气和电解液，分别进入第一气液分离器2/第二气液分离器8，实现氢气、氧气与电解液分离的目的；从第一气液分离器2/第二气液分离器8出来的氢气和氧气，分别进入第一冷却系统洗涤器3/第二冷却洗涤器9，降低气体温度，同时减少气体中水分含量，第一冷却系统洗涤器3/第二冷却洗涤器9会同步排出冷却液；冷却液排入电解槽1；氢气、氧气分别进入脱氧系统4/脱氢系统10，氢气中少量的氧气、氧气中少量的氢气在催化剂的作用下结合生成水，提升氢气、氧气的纯度；氢气脱氧后、氧气脱氢后会生成少量水分，进入第一干燥系统5/第二干燥系统11，实现水分的吸附，获得高纯度的氢气和氧气；氢气和氧气进入第一压缩系统6/第二压缩系统12，获得高压力的氢气和氧气，通过槽车，进行远距离运输。

上述说明示出并描述了实用新型的若干优选实施例，但如前所述，应当理解实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离实用新型的精神和范围，则都应在实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种电解水制氢压缩装置，其特征在于，包括电解槽、电解水制氢系统、电解水制氧系统、循环水装置和箱体，所述电解槽、所述电解水制氢系统、所述电解水制氧系统和所述循环水装置设置在所述箱体内，整体成撬，所述电解槽上设置有通过所述箱体外侧进水的入口，所述电解槽内的水电解成的氢气通过管道输送到所述电解水制氢系统，所述电解槽内的水电解成的氧气通过管道输送到所述电解水制氧系统，所述电解水制氢系统上设置有将压缩后的氢气输送到所述箱体外侧的出口，所述电解水制氧系统上设置有将压缩后的氧气输送到所述箱体外侧的出口。

2.根据权利要求1所述的电解水制氢压缩装置，其特征在于，所述电解水制氢系统包括第一气液分离器、第一冷却洗涤器、脱氧系统、第一干燥系统、第一压缩系统，所述第一气液分离器的输出端与所述第一冷却洗涤器的输入端相连接，所述第一冷却洗涤器的氢气输出端与所述脱氧系统的输入端相连接，所述脱氧系统的输出端与所述第一干燥系统的输入端相连接，所述第一干燥系统的输出端与所述第一压缩系统的输入端相连接。

3.根据权利要求2所述的电解水制氢压缩装置，其特征在于，所述第一压缩系统包括第一进气缓冲罐、第一氢气压缩机、第一出气缓冲罐，所述第一进气缓冲罐的输出端与所述第一氢气压缩机的输入端相连接，所述第一氢气压缩机的输出端与所述第一出气缓冲罐的输入端相连接。

4.根据权利要求1所述的电解水制氢压缩装置，其特征在于，所述电解水制氧系统包括第二气液分离器、第二冷却洗涤器、脱氢系统、第二干燥系统、第二压缩系统，所述第二气液分离器的输出端与所述第二冷却洗涤器的输入端相连接，所述第二冷却洗涤器的氧气输出端与所述脱氢系统的输入端相连接，所述脱氢系统的输出端与所述第二干燥系统的输入端相连接，所述第二干燥系统的输出端与所述第二压缩系统的输入端相连接。

5.根据权利要求4所述的电解水制氢压缩装置，其特征在于，所述第二压缩系统包括第二进气缓冲罐、第二氧气压缩机、第二出气缓冲罐，所述第二进气缓冲罐的输出端与所述第二氧气压缩机的输入端相连接，所述第二氧气压缩机的输出端与所述第二出气缓冲罐的输入端相连接。