一种制氢模块及热交换系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种热交换系统，包括热交换装置本体，所述热交换装置本体内设置有热交换腔和相变腔，所述热交换腔和所述相变腔可直接相互导热，所述热交换装置本体上还设置有导热介质进口和导热介质出口，所述导热介质进口和所述导热介质出口皆与所述热交换腔相连通；所述相变腔内设置有相变材料；该热交换系统换热效果好，可以保证制氢模块能够在合适的温度范围内工作。

【技术实现步骤摘要】
一种制氢模块及热交换系统
本技术涉及制氢领域，特别涉及一种制氢模块及热交换系统。
技术介绍
氢气作为一种清洁的无污染的二次能源被广泛应用于各行各业，如能源，汽车，化学化工等领域，获得氢气的方法有很多种，比如工业副产氢、天然气重组、甲醇裂解、氨分解、电解水等，但是工业副产氢、天然气重组、甲醇裂解、氨分解等方式获得的氢气不环保，有污染物产生，而水电解制氢被认为是绿色制氢的主流方式，在电化学方式下将水分解为氢气和氧气，无任何污染物产生。氢气除了应用在能源，汽车，化学化工等领域外，还被广泛的应用于医疗健康等领域。自从日本太田成男教授在《自然医学》上发表氢气的医疗功效等相关文章以来，氢医学在日本、韩国、中国得到快速的发展，逐渐有富氢水机、吸氢机、富氢水杯、富氢水生产设备等产品问世，但是不管是在能源领域还是在氢医学领域，电解槽都是最为核心的部件。电解槽在工作过程中，会伴随有热产生，热在短时间内无法快速散去，因此会造成电解槽内部温度升高，高温不仅会影响电解槽的工作效率、稳定性和可靠性，而且还会缩短电解槽的使用寿命。另外，电解槽有其最佳工作温度范围，超过最佳温度范围，会影响效率、稳定性、寿命，低于最佳温度导致电解槽在短时间内无法正常启动，也会降低电解槽的效率。现有的自然对流和强制风冷、水冷散热方式已经无法满足电解槽的散热需求，且存在温度调节慢，不准确等缺点。现有技术中，一般采用一种热交换系统来调节制氢模块的温度，但是，现有的热交换系统的热交换效率低，无法满足实际生产的需求。
技术实现思路
r>基于此，有必要提供一种制氢模块热交换效率高的热交换系统。本技术提供一种热交换系统，包括热交换装置本体，所述热交换装置本体内设置有热交换腔和相变腔，所述热交换腔和所述相变腔可直接相互导热，所述热交换装置本体上还设置有导热介质进口和导热介质出口，所述导热介质进口和所述导热介质出口皆与所述热交换腔相连通；所述相变腔内设置有相变材料。优选地，所述相变腔包括第一相变腔和第二相变腔，所述第一相变腔位于所述热交换腔和所述第二相变腔之间，所述第一相变腔与所述热交换腔可直接相互导热，所述第一相变腔和所述第二相变腔也可直接相互导热，所述第一相变腔和第二相变腔内分别设置有相变温度不同的相变材料；所述第一相变腔与所述热交换腔可导热的部分在水平面上的投影面积为面积为0.01㎡-50㎡；和/或，所述第一相变腔的垂直高度和所述第二相变腔垂直高度为0.5-300mm。优选地，所述第一相变腔内设置有第一相变材料，所述第二相变腔内设置有第二相变材料，所述第一相变材料的相变温度小于所述第二相变材料的相变温度；所述第一相变材料的相变温度与所述第二相变材料的相变温度之比为：1:1.5-3.5。优选地，所述第一相变材料为气液相变材料，所述第二相变材料为固液相变材料；或者；所述第一相变材料为水、乙醇或者氟利昂中的一种或者多种的混合物；所述第二相变材料为相变金属材料、石蜡或者无机水合盐中的一种或者多种的混合物。优选地，所述第一相变腔内的第一相变材料占所述第一相变腔容积的10％-100％，所述第二相变腔内的第二相变材料占所述第二相变腔容积的70％-100％；所述第一相变腔为真空腔；所述第二相变腔为真空腔或普通密封腔体。优选地，所述相变腔内设置有连接相变腔上下壁板的支撑体结构。优选地，所述热交换腔内设置有导热件，所述导热件为突出于所述热交换腔周壁的导热结构。本技术还提供一种制氢模块，包括电解池和上述任一项所述的热交换系统，所述电解池与所述热交换系统可相互导热。优选地，还包括调温设备，所述导热介质进口和所述导热介质出口分别连接有进口管路和回流管路，所述进口管路和所述回流管路皆与所述调温设备相连接。优选地，所述电解池包括质子交换层，所述质子交换层的两侧皆设置有扩散层、双极板和电极，所述扩散层、双极板和电极从内到外依次设置，还包括气体流道和端板，所述端板在所述电解池的两端，所述气体流道的第一端位于所述电解池内部。相对于现有技术，本技术具有以下有益效果：本技术设置的热交换系统，包括热交换腔和相变腔，其中相变腔内设置有相变材料，通过相变材料相变时吸热和放热的原理进行热交换，热交换效率高。附图说明通过附图中所示的本技术优选实施例更具体说明，本技术上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本的主旨。图1为本技术优选实施例的制氢模块的系统示意图；图2为为本技术另一优选实施例的制氢模块的系统示意图；图3为本技术的热交换系统的结构示意图；图4为本技术的电解池的整体结构图；图5为本技术的电解池的结构示意图。具体实施方式为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。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技术所属的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中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，不是旨在于限制本技术。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。参考图1-3，本技术提供一种热交换系统20，包括热交换装置本体，所述热交换装置本体内设置有热交换腔1和相变腔，所述热交换腔1和所述相变腔可直接相互导热，即热交换腔1的壳体和相变腔的壳体之间可以相互接触，比如一个面相接触或者共用一个面，从而实现直接热传导。所述热交换装置本体上还设置有导热介质进口11和导热介质出口12，所述导热介质进口11和所述导热介质出口12皆与所述热交换腔1相连通。导热介质可以为液体或者气体等，通过将温度高的或者冷的导热介质输入到热交换腔1，实现对热交换腔1的加热和冷却，热交换腔1又进一步的加热或者冷却相变腔。所述相变腔内设置有相变材料，相变材料在受热或者受冷时可以发生相变，由于相变时会吸热或者放热，从而实现高效率的热传导。另一方面，在相变腔受热或者受冷时，相变材料发生相变，相变腔会实现对热交换腔1的加热或者冷却，实现反向的热传导。本技术设置的热交换系统，包括热交换腔和相变腔，其中相变腔内设置有相变材料，通过相变材料相变时吸热和放热的原理进行热交换，热交换效率高，从而提高制氢模块的制氢效率、稳定性和可靠性，延长制氢模块的使用寿命。参考图1-3，在优选实施例中，所述相变腔包括第一相变腔2和第二相变腔3，所述第一相变腔2位于所述热交换腔1和所述第二相变腔3之间，所述第一相变腔2与所述热交换腔1可直接相互导热，所述第一相变腔2和所述第二相变腔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热交换系统，其特征在于，包括热交换装置本体，所述热交换装置本体内设置有热交换腔和相变腔，所述热交换腔和所述相变腔可直接相互导热，所述热交换装置本体上还设置有导热介质进口和导热介质出口，所述导热介质进口和所述导热介质出口皆与所述热交换腔相连通；所述相变腔内设置有相变材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种热交换系统，其特征在于，包括热交换装置本体，所述热交换装置本体内设置有热交换腔和相变腔，所述热交换腔和所述相变腔可直接相互导热，所述热交换装置本体上还设置有导热介质进口和导热介质出口，所述导热介质进口和所述导热介质出口皆与所述热交换腔相连通；所述相变腔内设置有相变材料。


2.如权利要求1所述的热交换系统，其特征在于，所述相变腔包括第一相变腔和第二相变腔，所述第一相变腔位于所述热交换腔和所述第二相变腔之间，所述第一相变腔与所述热交换腔可直接相互导热，所述第一相变腔和所述第二相变腔也可直接相互导热，所述第一相变腔和第二相变腔内分别设置有相变温度不同的相变材料；
所述第一相变腔与所述热交换腔可导热的部分在水平面上的投影面积为面积为0.01㎡-50㎡；和/或，
所述第一相变腔的垂直高度和所述第二相变腔垂直高度为0.5-300mm。


3.如权利要求2所述的热交换系统，其特征在于，所述第一相变腔内设置有第一相变材料，所述第二相变腔内设置有第二相变材料，所述第一相变材料的相变温度小于所述第二相变材料的相变温度；所述第一相变材料的相变温度与所述第二相变材料的相变温度之比为：1:1.5-3.5。


4.如权利要求3所述的热交换系统，其特征在于，所述第一相变材料为气液相变材料，所述第二相变材料为固液相...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红传，黄尚杰，谢曙，张建国，
申请(专利权)人：东莞宝杰康氢科技有限公司，株洲宝杰康氢科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44