CN220952101U - 分离器及电解水制氢设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种分离器及电解水制氢设备，电解水制氢设备包括分离器，分离器包括一级分离器和二级分离器；一级分离器上设有一级电解液出口和一级气体进口；二级分离器上设有二级电解液进口和二级气体出口；一级电解液出口和二级电解液进口连通，一级气体进口和二级气体出口连通。二级分离器内部设有缓冲分散网和/或气体分离膜；缓冲分散网和气体分离膜分别设在二级电解液进口的下方，且，当二级分离器包括缓冲分散网和气体分离膜时，气体分离膜设在缓冲分散网的下方。本申请提供的分离器及电解水制氢设备，提高了氢气和氧气的制备纯度和生产安全性，降低了生产成本，保证了设备的运行稳定性。
Description
技术领域
本申请涉及气液分离装置技术领域，尤其是涉及一种分离器及电解水制氢设备。
背景技术
氢气是一种易燃易爆的气体，在氢气生产和储存过程中都必须严格控制氢气中的氧含量。电解水制氢设备在生成氢气的同时，还会生成氧气，因此，控制电解水制氢过程中氢气中氧气的含量和氧气中氢气的含量对于安全生产是非常重要的一项措施。同时，氢气中氧气的含量和氧气中氢气的含量也是评价电解水制氢设备性能的一个重要指标。
现有技术中，电解水制氢设备通过给电解液加载直流电，使水在阴极和阳极分解成氢气和氧气，然后氢气和电解液混合物沿着氢气通道进入氢气分离器，氧气和电解液混合物沿着氧气通道进入氧气分离器，经过分离后氢气和氧气分别沿着氢气通道或氧气通道运输出去，电解液则回流进入电解槽，继续参与电解。在上述的分离过程中，氢气和氧气处于不同的分离器和管道中，二者不会发生混合，但回流的电解液中则含有微量的氢气和氧气，在电解液经混合回流进入电解槽后，则会使电解槽内新生成的氢气中的氧气含量和氧气中的氢气含量增加，导致氢气和氧气的后处理成本提高和设备运行稳定性降低。
发明内容
基于此，本申请提供一种分离器及电解水制氢设备，以改善现有技术中存在的电解水制氢时用于回流的电解液易携带气体的问题。
为达到上述目的，本申请实施例的技术方案是这样实现的：
一方面，本申请实施例提供一种分离器，包括一级分离器和二级分离器；所述一级分离器上设有一级电解液出口和一级气体进口；所述二级分离器上设有二级电解液进口和二级气体出口；所述一级电解液出口和所述二级电解液进口连通，所述一级气体进口和所述二级气体出口连通；
所述二级分离器内部设有缓冲分散网和/或气体分离膜；所述缓冲分散网和所述气体分离膜分别设在所述二级电解液进口的下方，且，当所述二级分离器包括所述缓冲分散网和所述气体分离膜时，所述气体分离膜设在所述缓冲分散网的下方。
在其中一个实施例中，所述缓冲分散网包括多孔板网或多孔泡沫。
在其中一个实施例中，所述缓冲分散网的材质包括有机聚合物、镍、不锈钢或镀镍碳钢中的一种。
在其中一个实施例中，所述气体分离膜为亲水疏气膜，包括改性PPS薄膜或玻璃纤维薄膜。
在其中一个实施例中，所述一级分离器为罐体结构，所述一级分离器的长度方向沿水平方向设置。
在其中一个实施例中，所述一级分离器长度方向的两端分别设有一级电解液进口和所述一级气体进口，所述一级电解液出口设在所述一级分离器的底部，所述一级分离器的顶部设有一级气体出口，所述一级电解液出口和所述一级气体出口靠近所述一级气体进口设置。
在其中一个实施例中，所述一级气体进口高于所述一级分离器内的最高液面设置。
在其中一个实施例中，所述二级分离器为罐体结构，所述二级分离器的长度方向沿竖直方向设置。
在其中一个实施例中，所述二级气体出口设在所述二级分离器的顶部，所述二级分离器的底部设有二级电解液出口，所述二级电解液进口设在所述二级分离器的侧壁的上部。
另一方面，本申请实施例提供一种电解水制氢设备，包括如上所述的分离器。
本申请至少具有以下有益效果：本申请实施例提供的分离器包括一级分离器和二级分离器，通过两个分离器可对电解液进行两次气液分离操作，电解液经一级分离器进行除气后进入二级分离器，排出的气体则经一级气体出口排出，经过一级除气后的电解液进行二级分离器，经二级分离器进行进一步除气，排出的气体经一级气体进口进入一级分离器后由一级气体出口排出，使电解液携带的气体进一步减少。二级分离器内设有缓冲分散网，缓冲分散网有利于使电解液中的小气泡扩散出来，并降低电解液的流入速度。气体分离膜则能够有效分离电解液中的微量气泡，降低回流电解液中氢气和氧气的含量，进而提高了电解水制氢设备制备的氢气和氧气的纯度，提高了生产安全性，减少氢气和氧气的后处理成本，保证了设备的运行稳定性。
附图说明
图1为本申请实施例的分离器的结构示意图。
图2为本申请一个实施例的二级分离器的剖视结构示意图。
图3为本申请另一个实施例的二级分离器的剖视结构示意图。
图4为本申请又一个实施例的二级分离器的剖视结构示意图。
附图中各标号的含义如下：
1、一级分离器；11、一级电解液进口；12、一级气体进口；13、一级气体出口；14、一级电解液出口；
2、二级分离器；21、二级气体出口；22、二级电解液出口；23、二级电解液进口；24、缓冲分散网；25、气体分离膜；26、连接法兰。
具体实施方式
以下结合说明书附图及具体实施例对本申请技术方案做进一步的详细阐述。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请的实现方式。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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申请和简化描述，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申请的限制。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
请参阅图1，本申请实施例的电解水制氢设备包括电解槽(未示出)和与电解槽连接的分离器，分离器包括一级分离器1和二级分离器2。
本实施例的一级分离器1为罐体结构，该罐体沿横向设置，即罐体的长度方向沿水平方向设置。一级分离器1长度方向的两端分别设有一级电解液进口11和一级气体进口12，一级分离器1的顶部设有一级气体出口13，一级分离器1的底部设有一级电解液出口14，且一级气体出口13和一级电解液出口14均靠近一级气体进口12一端设置，也可以上下对称设置。一级分离器1的一级电解液进口11用于与电解槽的出液端连通。电解液进入一级分离器1后，分离出来的气体经一级气体出口13排出，电解液则通过一级电解液出口14进入二级分离器2，继续进行气液分离。
如图1和图2所示，本实施例的二级分离器2也为罐体结构，该罐体沿纵向设置，即罐体的长度方向沿竖直方向设置。二级分离器2的顶部设有二级气体出口21，底部设有二级电解液出口22，靠近一级分离器1一侧的侧壁上设有二级电解液进口23。二级分离器2的二级电解液出口22用于与电解槽的进液端连通。二级气体出口21通过管路与一级气体进口12连通，二级电解液进口23通过管路与一级电解液出口14连通。
一级进气口的高度高于一级分离器1内的电解液的最高液面设置，以避免进入一级分离器1内的气体再次与电解液混合，导致降低分离效率和效果。
如图2至图4所示，在二级分离器2的内部还设有缓冲分散网24或气体分离膜25，或者同时设有缓冲分散网24和气体分离膜25，以同时设置缓冲分散网24和气体分离膜25为较佳实施例。缓冲分散网24和气体分离膜25均设在二级电解液进口23的下方，也就是要低于二级电解液进口23设置，以对由二级电解液进口23进入的电解液进行气液分离。当二级分离器2同时设有缓冲分散网24和气体分离膜25时，气体分离膜25设在缓冲分散网24的下方。缓冲分散网24可以是多孔板网或多孔泡沫等多孔结构，可通过安装连接法兰26或通过焊接等方式与二级分离器2固定连接。缓冲分散网24的材质可以是高强度的有机聚合物、纯镍、不锈钢或镀镍碳钢中的一种。缓冲分散网24对进入二级分离器2的电解液起到缓冲分散的作用，有利于电解液中的小气泡扩散出来。同时缓冲分散网24对电解液的流速进行减速，避免电解液冲击下方的气体分离膜25，造成气体分离膜25的损坏或降低气体分离的效果。气体分离膜25可通过设置连接法兰26的方式固定于二级分离器2上，气体分离膜25可采用具有亲水疏气功能的改性PPS薄膜(聚苯基硫醚薄膜)或玻璃纤维薄膜。在缓冲分散网24下方进一步设置气体分离膜25，可以更加有效地分离出电解液中残留的微量气泡，降低回流电解液中氢气和氧气的含量，从而提高了电解槽内制备的氢气和氧气的纯度，同时，提高了生产的安全性，降低了氢气和氧气的后处理成本，保证了设备的运行稳定性。
本实施例的分离器的工作原理如下：电解液经氢气分离器或氧气分离器的出液端由一级电解液进口11进入一级分离器1进行气液分离，分离出的气体经一级气体出口13排出，电解液则由一级电解液出口14，由二级电解液进口23进入二级分离器2，电解液依次经过缓冲分散网24和气体分离膜25进行气液分离，分离出的气体经二级气体出口21，经由一级气体进口12进入一级分离器1，由一级气体出口13排出，电解液则经二级电解液出口22由电解槽进液端再次回流至电解槽进行电解循环。
本申请实施例提供的分离器和电解水制氢设备，结构简单，分离效率高，分离效果好，可以分别用于氢气分离器和氧气分离器分离出的电解液的气液分离，能够有效提高电解水制备氢气和氧气的纯度，并保证了生产安全和设备运行的稳定性，减少了传统设备所需的氢气和氧气的后处理的成本，具有一定的经济性。
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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围之内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种分离器，其特征在于：包括一级分离器和二级分离器；所述一级分离器上设有一级电解液出口和一级气体进口；所述二级分离器上设有二级电解液进口和二级气体出口；所述一级电解液出口和所述二级电解液进口连通，所述一级气体进口和所述二级气体出口连通；
所述二级分离器内部设有缓冲分散网和/或气体分离膜；所述缓冲分散网和所述气体分离膜分别设在所述二级电解液进口的下方，且，当所述二级分离器包括所述缓冲分散网和所述气体分离膜时，所述气体分离膜设在所述缓冲分散网的下方。
2.如权利要求1所述的分离器，其特征在于：所述缓冲分散网包括多孔板网或多孔泡沫。
3.如权利要求1或2所述的分离器，其特征在于：所述缓冲分散网的材质包括有机聚合物、镍、不锈钢或镀镍碳钢中的一种。
4.如权利要求1所述的分离器，其特征在于：所述气体分离膜为亲水疏气膜，包括改性PPS薄膜或玻璃纤维薄膜。
5.如权利要求1所述的分离器，其特征在于：所述一级分离器为罐体结构，所述一级分离器的长度方向沿水平方向设置。
6.如权利要求5所述的分离器，其特征在于：所述一级分离器长度方向的两端分别设有一级电解液进口和所述一级气体进口，所述一级电解液出口设在所述一级分离器的底部，所述一级分离器的顶部设有一级气体出口，所述一级电解液出口和所述一级气体出口靠近所述一级气体进口设置。
7.如权利要求6所述的分离器，其特征在于：所述一级气体进口高于所述一级分离器内的最高液面设置。
8.如权利要求1所述的分离器，其特征在于：所述二级分离器为罐体结构，所述二级分离器的长度方向沿竖直方向设置。
9.如权利要求8所述的分离器，其特征在于：所述二级气体出口设在所述二级分离器的顶部，所述二级分离器的底部设有二级电解液出口，所述二级电解液进口设在所述二级分离器的侧壁的上部。
10.一种电解水制氢设备，其特征在于：包括如权利要求1至9任意一项所述的分离器。
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