高纯度氢气发生系统技术方案

本发明专利技术提供一种高纯度氢气发生系统，属于氢气发生技术领域。本发明专利技术提出一种高纯度氢气发生系统，包括氢气发生装置，将所述氢气发生装置所产生的氢水混合物中氢气和水分离的水气分离器，用以干燥的提纯装置和实时监控氢气管道压力的压力保护装置；所述水气分离器包括用分离室和容置于分离室内的能够阻隔水、允许气体透过的隔水透气件。本发明专利技术结构简单，提纯装置和水气分离装置的共同作用下能够提高氢气的纯度，结构简单，安全性高。压力保护装置能确保系统工作安全可靠，及时切断、接通电源。

High purity hydrogen generating system

The invention provides a high purity hydrogen generating system, which belongs to the hydrogen generation technology field. The invention provides a high purity hydrogen generating system, including a hydrogen generating device, a water-gas separator for separating hydrogen from water in a mixture of hydrogen and water produced by the hydrogen generating device, a purification device for drying and a pressure protection device for real-time monitoring the pressure of the hydrogen gas pipeline; the water-gas separator comprises a separation chamber. A water tight and breathable part which is positioned in the separation chamber and can prevent water from passing through the separation chamber. The invention has the advantages of simple structure, simple structure and high safety, and can improve the purity of hydrogen under the combined action of the purification device and the water gas separation device. The pressure protection device can ensure the safety and reliability of the system and cut off and turn on the power in time.

【技术实现步骤摘要】
高纯度氢气发生系统
本专利技术涉及氢气发生
，具体为一种高纯度氢气发生系统。
技术介绍
氢气是世界上已知的密度最小的气体，只有空气的1/14。氢气也可作为气球的填充气体，在气象领域有广泛应用。氢气作为一种清洁能源，随着科技的发展其应用领域将会不断扩展。氢气的安全使用是影响氢气使用范围一个重要因素，氢气不纯会带来很大的安全隐患。市场上同类型氢气发生器大多采用水电解制氢，目前电解水制氢都具有过程可实现全自动化、使用较为方便的优点，但都有设备体积和重量较大，价格昂贵的缺点。需要添加30%KOH溶液，工艺过程复杂，耗能大，制氢成本高，产氢纯度99.7%，纯度相对较低。每12个月必须更换电解槽中的电解质溶液。使用的电解质为KOH（氢氧化钾），氢氧化钠为腐蚀性物质，必须小心处理。更换过程至少需要8个小时的冷却时间和4个小时的启动时间。必须事先排空所有之前使用的电解质溶液。氢氧化钾会腐蚀设备，久而久之会造成损害。产氢不稳定,压力稳定精度范围大于0.001MPa，不能根据所用仪器所需氢气用量大小实现流量全自动调节。存在电解质泄漏风险，会灼伤皮肤。专利号为CN103387210A的中国专利公开了一种甲醇水制氢系统及方法，包括:液体储存容器、原料输送装置、制氢设备、膜分离装置；液体储存容器中储存有液态的甲醇和水，原料输送装置提供动力；制氢设备制得的氢气输送至膜分离装置进行分离，用于分离氢气的膜分离装置的内外压强之差大于等于1.1MPa。甲醇易挥发，且对人体有害，该专利技术在使用过程中安全性差，且膜分离装置用的是钯银合金投入成本高，得到的氢气纯度低。
技术实现思路
为解决现有技术中制氢工艺安全性差，制备的氢气纯度不高，产氢不稳定，使用过程复杂的缺点本专利技术提出一种高纯度氢气发生系统，包括氢气发生装置，将所述氢气发生装置所产生的氢水混合物中氢气和水分离的水气分离器，用以干燥的提纯装置和实时监控氢气管道压力的压力保护装置；所述水气分离器包括用分离室和容置于分离室内的能够阻隔水、允许气体透过的隔水透气件。作为优选的，所述氢气发生装置为SPE膜电解槽。作为优选的，所述氢气发生装置还包括模糊控制跟踪系统，用以控制氢气产生的速率。作为优选的，所述水气分离器还包括在所述分离室内的液体到达最高水位线时控制液体排出的水位传感器。作为优选的，所述提纯装置为多级结构，第一级为吸水材料，第二级为分子筛，第三级为气体催化剂，第四级为吸水材料。作为优选的，所述吸水材料为吸水树脂、脱脂棉、硅胶、海绵中的一种或多种。作为优选的，所述气体催化剂为脱氧催化剂。作为优选的，还包括安全监控设备，用于及时检测所述氢气制备过程中的产气量,及时报警。本专利技术利用提纯装置和水气分离装置的共同作用下能够提高氢气的纯度，结构简单，安全性高；压力保护装置能确保系统工作安全可靠,及时切断，接通电源。附图说明图1为本专利技术实施例中一种高纯度氢气发生系统的结构示意图。其中，1-氢气发生装置；2-水气分离器；3-压力保护装置；4-提纯装置；5-安全监控设备；11-SPE膜电解槽；12-模糊控制跟踪系统；21-分离室；22-隔水透气件；23-水位传感器。具体实施方式请参阅图1，本专利技术实施例的高纯度氢气发生系统，包括氢气发生装置1，将所述氢气发生装置1所产生的氢水混合物中氢气和水蒸气分离的水气分离器2，用以干燥的提纯装置4和实时监控氢气管道压力的压力保护装置3,所述水气分离器2包括用分离室21和容置于分离室21内的能够阻隔水、允许气体透过的隔水透气件22。在氢气发生装置1中制备的气体中含有一定的水分，氢气的纯度影响着氢气在使用过程中的安全性。因此设置水气分离器2，在氢水混合物进入水气分离器2的分离室21内后经过隔水透气件22将氢气和水蒸气分隔开。隔水透气件22的作用原理是具有极细密的孔，水蒸气在向上涌动的时候会受到阻碍，附着在隔水透气件22上，在重力的作用下停止向上运动，而氢气不会受到重力的作用和隔水透气件22的阻碍作用，继续向上运动，实现了氢气和水蒸气的分离。氢气发生装置1可以为SPE膜电解槽11，固体聚合物电解质水电解技术，简称SPE水电解技术，随着氢能时代的来临，它又展现出新的生命力。SPE水电解技术的主要特点是以固体聚合物电解质代替传统的苛性碱溶液电解质。所谓的固体聚合物一般为全氟磺酸质子交换膜，磺酸基具有传递水合氢离子的性质,浸水后成为良导体，对氢离子有良好的导通作用。当向电解槽质子交换膜的阳极供给去离子水并通以直流电时，水就被电解，在阳极上产生氧气，阳极上产生的质子通过质子交换膜传导并与阴极上产生的电子结合形成氢气，反应过程的机理如反应方程式（1）和（2）.阳极：2H2O=4H++O2+4e-（1）阴极：4H++4e-=2H2（2）在阴极产生的氢气和水蒸气的混合流进入水气分离器2中，完成水气分离。在氢气发生装置1中还可以包括模糊控制跟踪系统12，用以控制氢气产生的速率。采用模糊控制跟踪系统12实现自动恒压、恒流，使压力稳定精度范围小于0.001MPa，并可根据所用仪器所需氢气用量大小实现流量全自动调节。在水气分离器2部分还可以设置用于在所述分离室21内的液体到达最高水位线时控制液体排出的水位传感器23。保证分离室21内的液体及时排出，最高水位线不宜过高，以保证水气分离器2能够达到很好的水气分离的效果。提纯装置4的主要作用时吸附去除氢气中的杂质气体，所述提纯装置4为多级结构，第一级为吸水材料，第二级为分子筛，第三级为气体催化剂，第四级为吸水材料。经过多级提纯，能够保证氢气具有良好的纯度。其中，吸水材料为吸水树脂、脱脂棉、硅胶、海绵中的一种或多种。这一级是为了进一步去除氢气中混杂的水蒸气。所述气体催化剂为脱氧催化剂。还包括安全监控设备5，用于及时检测所述氢气制备过程中的氢气产气量，及时报警。安全监控设备5能够及时监测反应系统管道内的氢气产气量，及时报警，保证整个系统在制氢过程中的安全性。采用本技术方案实现纯水电解制氢，并采用多级氢气提纯装置实现氢气提纯，提纯后氢气纯度可达99.999%；在氢气发生装置中还可以包括模糊控制跟踪系统，用以控制氢气产生的速率，并可根据所用仪器所需氢气用量大小实现流量全自动调节；产氢湿度低，采用了SPE膜分离技术及有效的除湿装置，降低了原始湿度，采用多级吸附，保证了氢气的纯度和湿度。本专利技术不局限于上述具体的实施方式，本专利技术可以有各种更改和变化。凡是依据本专利技术的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.高纯度氢气发生系统，其特征在于，包括氢气发生装置，将所述氢气发生装置所产生的氢水混合物中氢气和水分离的水气分离器，用以干燥的提纯装置和实时监控氢气管道压力的压力保护装置；所述水气分离器包括用分离室和容置于分离室内的能够阻隔水、允许气体透过的隔水透气件。

【技术特征摘要】
1.高纯度氢气发生系统，其特征在于，包括氢气发生装置，将所述氢气发生装置所产生的氢水混合物中氢气和水分离的水气分离器，用以干燥的提纯装置和实时监控氢气管道压力的压力保护装置；所述水气分离器包括用分离室和容置于分离室内的能够阻隔水、允许气体透过的隔水透气件。2.根据权利要求1所述的氢气发生系统，其特征在于，所述氢气发生装置为SPE膜电解槽。3.根据权利要求2所述的氢气发生系统，其特征在于，所述氢气发生装置还包括模糊控制跟踪系统，用以控制氢气产生的速率。4.根据权利要求1所述的氢气发生系统，其特征在于，所述水气分离器...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国强，丁佳力，李燕飞，姚宇希，
申请(专利权)人：浙江高成绿能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33