CN221051577U - 一种固体氧化物电解池制氢系统用的气体冷凝装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种固体氧化物电解池制氢系统用的气体冷凝装置，该装置包含壳体、导流板和翅片管。壳体设有第一进气口、第一出气口、第二进气口和第二出气口，壳体内部包括位于第一出气口下方的冷凝液容纳区与位于冷凝液容纳区上方的气体冷凝区。导流板的上部位于气体冷凝区内并将其隔成进气冷凝区和出气冷凝区，第一进气口、进气冷凝区、出气冷凝区及第一出气口依次连通用于流通第一介质。导流板的下部位于冷凝液容纳区且设置有用于连通冷凝液容纳区在导流板两侧的空间的导流孔。气体冷凝区内设有翅片管，第二进气口、翅片管及第二出气口依次连通以使第二介质流经翅片管与气体冷凝区内流经翅片管的第一介质进行热交换。

Description

一种固体氧化物电解池制氢系统用的气体冷凝装置

技术领域

本实用新型涉及新能源技术领域，具体涉及一种固体氧化物电解池制氢系统用的气体冷凝装置。

背景技术

固态氧化物电解池(SOEC)作为一种新型电解水制氢技术，因其具有能源利用率高、电解产物绿色无害且纯度较高等优点备受关注。固体氧化物电解池是反向运行的固体氧化物燃料电池，在电解模式，在外加电压、高温下，电解H₂O，产生H₂与O₂，实现将电能和热能转化为化学能。

通常SOEC电解水制氢系统电解池的工作温度大多为750-800℃，电解后产生的氢气以及没有电解完全的水蒸气的混合气的温度大多在750-800℃，经过一次换热以后温度还会有150℃左右，如果将该150℃左右的混合气直接通入到冷凝器进行冷却，增加了冷凝器的工作负荷，同时也浪费资源。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种固体氧化物电解池制氢系统用的气体冷凝装置，能够在气体通入冷凝器之前对气体进行冷却处理，从而降低冷凝器的工作负荷和设备生产成本。

为了解决上述技术问题，本实用新型公开了一种固体氧化物电解池制氢系统用的气体冷凝装置，该装置包含壳体、导流板和翅片管。所述壳体开设有第一进气口、第一出气口、第二进气口以及第二出气口，所述壳体内部包括位于所述第一出气口下方的冷凝液容纳区以及位于所述冷凝液容纳区上方的气体冷凝区。所述导流板的上部位于所述气体冷凝区内并将其分隔成进气冷凝区和出气冷凝区，所述第一进气口、所述进气冷凝区、所述出气冷凝区以及所述第一出气口依次连通用于流通第一介质。所述导流板的下部位于所述冷凝液容纳区并且设置有导流孔以使所述冷凝液容纳区位于所述导流板两侧的液体连通。所述气体冷凝区内设有翅片管。所述第二进气口、所述翅片管以及所述第二出气口依次连通以使第二介质流经所述翅片管与所述气体冷凝区内流经所述翅片管的第一介质进行热交换。

具体的，所述导流板包括上部板体以及下部板体，上部板体与下部板体连接构成V字形，中间夹角为105°，所述下部板体位于所述冷凝液容纳区且朝向壳体位于进气冷凝区的一侧倾斜且向下设置。导流孔开设于所述下部板体。

具体的，所述第一进气口与所述第二出气口开设在与所述进气冷凝区同一侧的所述壳体上，所述第一出气口和所述第二进气口开设于在与所述出气冷凝区同一侧的所述壳体上。

具体的，所述导流板顶部与壳体间隔设置，以实现所述进气冷凝区与所述出气冷凝区连通。

具体的，所述上部板体的顶端与所述壳体的间距为15mm。

具体的，所述导流板与所述壳体焊接密封连接。

具体的，第一进气口的位置高于第一出气口的位置

具体的，第一出气口的位置高于导流孔的位置。

具体的，第一进气口比第一出气口高5mm，第一出气口比导流孔高8mm。

具体的，所述翅片管的部分管段位于所述进气冷凝区内，其余部分管段位于所述出气冷凝区内。

有益效果：

(1)本实用新型通过翅片管对第一介质进行冷却，通过导流孔形成水封，并使导流板两侧保持同一液位，同时将冷凝水和经冷凝处理的第一介质从第一出气口排出，从而实现对第一介质预冷的目的，进而降低冷凝器的工作负荷和设备生产成本。

(2)本实用新型采用管程壳程结构设计，一根盘管连接被预热介质进出口，导流板将直径为60的钢管分为两部分形成壳程，具有结构简单和外形小巧的优势。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做更进一步的具体说明，本实用新型的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1为根据本实用新型的一个实施例给出的一种固体氧化物电解池制氢系统用的气体冷凝装置的主视图；

图2为图1所示的一种固体氧化物电解池制氢系统用的气体冷凝装置的左视图；

图3为图1所示的一种固体氧化物电解池制氢系统用的气体冷凝装置的俯视图；

图4为图2中沿A-A线的剖视图；

图5为图1中沿B-B线的剖视图；

图6为根据本实用新型的一个实施例给出的翅片管的结构示意图。

本申请的附图标记如下所示：第一进气口1、第一出气口2、第二进气口3、第二出气口4、壳体6、导流板7、翅片管8、冷凝液容纳区61、气体冷凝区62、上部板体71、下部板体72、进气冷凝区621、出气冷凝区622、导流孔721、第一进气管路11、第一出气管路21、第二进气管路31以及第二出气管路41。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的技术方案进行详尽的描述。

本实用新型公开了一种固体氧化物电解池制氢系统用的气体冷凝装置。图1至图3分别给出了该装置的主视图、左视图以及俯视图。该装置包含壳体6、导流板7和翅片管8。

参见图1，壳体6开设有第一进气口1、第一出气口2、第二进气口3以及第二出气口4。参见图4，壳体6内部包括位于第一出气口2下方的冷凝液容纳区61以及位于冷凝液容纳区61上方的气体冷凝区62。

图4给出了沿图2中A-A线的剖视图。如图4所示，导流板7的上部位于气体冷凝区62内并将其分隔成进气冷凝区621和出气冷凝区622。第一进气口1、进气冷凝区621、出气冷凝区622以及第一出气口2依次连通用于流通第一介质。导流板7的下部位于冷凝液容纳区61并且设置有导流孔721以使冷凝液容纳区61位于导流板7两侧的液体连通。图5给出了沿图1中B-B线的剖视图。如图4和图5所示，气体冷凝区62内设有翅片管8，图6给出了翅片管8的整体立体结构示意图。具体的，参见图6，翅片管8的部分管段位于所述进气冷凝区621内，其余部分管段位于所述出气冷凝区622内。所述第二进气口3、翅片管8以及第二出气口4依次连通以使第二介质流经翅片管8与气体冷凝区62内流经翅片管8的第一介质进行热交换。

第一介质从第一进气口1通入气体冷凝区62，沿导流板7先上后下流动，并从第一出气口2排出，同时第一进气口1一侧的冷凝水可通过导流孔721通入壳体底部，使冷凝液容纳区61位于导流板7两侧空间保持同一液位。冷凝水在冷凝液容纳区61积聚，形成水封，使第一介质不能通过引流口通入第一出气口2，同时高出第一出气口2的冷凝水可通过第一出气口2排出。

当该气体冷凝装置用于固体氧化物电解池制氢系统中时，第一介质为氢气和水蒸气的混合气，第二介质可以是常温的水或氢气。第一进气口1与一次换热器、第一出气口2与冷凝器、第二进气口3与保护氢气气源、第二出气口4与混合器分别通过独立的管路连通。第一介质为氢气和水蒸气的混合气，第二介质可以是常温的水或氢气。

该气体冷凝装置能够将来自一次换热器的150℃左右的混合气体冷却至30—40℃，同时将被流经翅片管8的第二介质的温度由常温预热到70—80℃，降低了冷凝器的工作负荷，同时提高了待预热的第二介质的温度，减少能源浪费。

具体的，参见图4，导流板7包括上部板体71以及下部板体72，上部板体71与下部板体72连接构成V字形，中间夹角为105°，下部板体72位于冷凝液容纳区61内且朝向壳体位于进气冷凝区621的一侧倾斜且向下设置。参见图5，导流孔721开设于下部板体72上。

具体的，参见图5，第一进气口1与第二出气口4开设在与进气冷凝区621同一侧的壳体6上，第一出气口2和第二进气口3开设于在与出气冷凝区622同一侧的壳体6上。

具体的，参见图4，导流板7顶部与壳体6间隔设置，以实现进气冷凝区621与出气冷凝区622连通。

具体的，上部板体71的顶端与壳体6的间距为15mm。

具体的，导流板7与壳体6焊接密封连接。

具体的，参见图1，第一进气口1的位置高于第一出气口2的位置。

具体的，参见图4，第一出气口2的位置高于导流孔721的位置。

具体的，第一进气口1比第一出气口2高5mm，第一出气口2比导流孔721高8mm。

具体的，还包括第一进气管路11、第一出气管路21、第二进气管路31以及第二出气管路41，所述第一进气管路11的一端与壳体6焊接连接且与第一进气口1连通，第一出气管路21的一端与壳体6焊接连接且与第一出气口2连通。第二进气管路31的一端与壳体6焊接连接且与第二进气口3连通，第二出气管路41的一端与壳体6焊接连接且与第二出气口4连通。

工作原理：第二气体介质从第二进气口3通入，经翅片管8从第二出气口4排出。第一气体介质从第一进气口1流入进气冷凝区621，沿导流板7先上后下流动，并从第一出气口2排出，同时在流动过程中通过翅片管8与第二气体介质进行热量交换，实现冷凝的目的。其中，在第一进气口1侧的冷凝水从导流孔721通入位于壳体6的底部的冷凝液容纳区61，使导流板7两侧的冷凝水保持同一液位，同时在导流孔721位置形成水封，使第一气体介质无法经导流孔721通入第一出气口2。此外，由于第一进气口1比第一出气口2高出5mm，因此，当壳体底部积聚的冷凝水液位高出第一出气口2时，冷凝水可从第一出气口2排出，避免发生冷凝水向第一进气口1的倒流现象。

本实用新型提供了一种固体氧化物电解池制氢系统用的气体冷凝装置的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种固体氧化物电解池制氢系统用的气体冷凝装置，其特征在于，包含壳体(6)、导流板(7)和翅片管(8)；所述壳体(6)开设有第一进气口(1)、第一出气口(2)、第二进气口(3)以及第二出气口(4)，所述壳体(6)内部包括位于所述第一出气口(2)下方的冷凝液容纳区(61)以及位于所述冷凝液容纳区(61)上方的气体冷凝区(62)；所述导流板(7)的上部位于所述气体冷凝区(62)内并将其分隔成进气冷凝区(621)和出气冷凝区(622)，所述第一进气口(1)、所述进气冷凝区(621)、所述出气冷凝区(622)以及所述第一出气口(2)依次连通用于流通第一介质；所述导流板(7)的下部位于所述冷凝液容纳区(61)内并且设置有导流孔(721)；所述气体冷凝区(62)内设有翅片管(8)；所述第二进气口(3)、所述翅片管(8)以及所述第二出气口(4)依次连通以使第二介质流经所述翅片管(8)与所述气体冷凝区(62)内流经所述翅片管(8)的第一介质进行热交换。

2.根据权利要求1所述的一种固体氧化物电解池制氢系统用的气体冷凝装置，其特征在于，所述导流板(7)包括上部板体(71)以及下部板体(72)，上部板体(71)与下部板体(72)连接构成V字形，中间夹角为105°，所述下部板体(72)位于所述冷凝液容纳区(61)且朝向壳体位于进气冷凝区(621)的一侧倾斜且向下设置；导流孔(721)开设于所述下部板体(72)。

3.根据权利要求2所述的一种固体氧化物电解池制氢系统用的气体冷凝装置，其特征在于，所述第一进气口(1)与所述第二出气口(4)开设在与所述进气冷凝区(621)同一侧的所述壳体(6)上，所述第一出气口(2)和所述第二进气口(3)开设于在与所述出气冷凝区(622)同一侧的所述壳体(6)上。

4.根据权利要求3所述的一种固体氧化物电解池制氢系统用的气体冷凝装置，其特征在于，所述导流板(7)顶部与壳体(6)间隔设置，以实现所述进气冷凝区(621)与所述出气冷凝区(622)连通。

5.根据权利要求4所述的一种固体氧化物电解池制氢系统用的气体冷凝装置，其特征在于，所述上部板体(71)的顶端与所述壳体(6)的间距为15mm。

6.根据权利要求5所述的一种固体氧化物电解池制氢系统用的气体冷凝装置，其特征在于，所述导流板(7)与所述壳体(6)焊接密封连接。

7.根据权利要求6所述的一种固体氧化物电解池制氢系统用的气体冷凝装置，其特征在于，第一进气口(1)的位置高于第一出气口(2)的位置。

8.根据权利要求7所述的一种固体氧化物电解池制氢系统用的气体冷凝装置，其特征在于，第一出气口(2)的位置高于导流孔(721)的位置。

9.根据权利要求8所述的一种固体氧化物电解池制氢系统用的气体冷凝装置，其特征在于，第一进气口(1)比第一出气口(2)高5mm，第一出气口(2)比导流孔(721)高8mm。

10.根据权利要求9所述的一种固体氧化物电解池制氢系统用的气体冷凝装置，其特征在于，所述翅片管(8)的部分管段位于所述进气冷凝区(621)内，其余部分管段位于所述出气冷凝区(622)内。