一种无隔膜电解水制氢装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提出一种无隔膜电解水制氢装置，包括产氢电解槽、产氧电解槽和盐桥，所述产氢电解槽中设置有析氢阴极和电解液，所述产氧电解槽中设置有析氧阳极和电解液；所述盐桥连接所述产氢电解槽和所述产氧电解槽，所述盐桥中的溶液与所述电解液相同。通过设置盐桥连接的产氢电解槽和产氧电解槽，使得产氢电解槽中生产氢气，产氧电解槽中产生氧气，不需要隔膜进行阻隔，并且降低使用隔膜带来的成本，并且生成的氢气和氧气不会混合在一起，简化后续氢气分离和纯化步骤。气分离和纯化步骤。气分离和纯化步骤。

A device for hydrogen production by electrolysis of water without diaphragm

【技术实现步骤摘要】
一种无隔膜电解水制氢装置


[0001]本技术涉及电解水制氢
，尤其涉及一种无隔膜电解水制氢装置。

技术介绍

[0002]现有电解槽是好多个电解室组合在一起，每个电解室的主要组成部分是阴极、阳极、隔膜和电解液。常规的电解水技术在电极过程中阴阳极同时电极生成氢气和氧气，这将很容易导致氢气和氧气的混合，致使所制备的气体不纯，后续的提纯则将大大增大制备成本。采用离子选择性膜隔开在析氢催化电极产生的氢气和析氧催化电极产生的氧气是一种有效的解决方案，但是离子选择性膜的使用也大大增加了成本。此外，由于电化学析氢和析氧自身的动力学过程不同，造成产氢和产氧速度有所差异，当离子选择性膜两边压力不同时，膜的损耗也非常严重，这进一步增大了成本。此外，选择性离子交换膜近一步增大了电解槽内阻，增加了能耗。目前主流的工作在于改进或者制备新型的隔膜，以期降低内阻的同时，又兼顾亲水性，离子透过性以及能够完全隔开氢气和氧气。虽然已经有很多新型隔膜被研究探索，但是效果仍然并不是十分显著。

技术实现思路

[0003]本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0004]为此，本技术的目的在于提出一种无隔膜电解水制氢装置，通过设置盐桥连接的产氢电解槽和产氧电解槽，使得产氢电解槽中生产氢气，产氧电解槽中产生氧气，不需要隔膜进行阻隔，并且降低使用隔膜带来的成本，并且生成的氢气和氧气不会混合在一起，简化后续氢气分离和纯化步骤。
[0005]为达到上述目的，本技术提出的一种无隔膜电解水制氢装置，包括：
[0006]产氢电解槽，所述产氢电解槽中设置有析氢阴极和电解液；
[0007]产氧电解槽，所述产氧电解槽中设置有析氧阳极和电解液；
[0008]盐桥，所述盐桥连接所述产氢电解槽和所述产氧电解槽，所述盐桥中的溶液与所述电解液相同。
[0009]进一步地，还包括氧洗涤器，所述氧洗涤器与所述产氧电解槽之间连接有第一管路，所述氧洗涤器通过所述第一管路接收所述产氧电解槽中生成的氧气并对所述氧气进行洗涤，以除去所述氧气中携带的碱液；
[0010]所述氧洗涤器连接回流管路，所述回流管路连接所述产氢电解槽和所述产氧电解槽，以使所述氧洗涤器中洗涤产生的含碱水通过所述回流管路分别通入所述产氢电解槽和所述产氧电解槽中。
[0011]进一步地，还包括氧冷却器，所述氧冷却器与所述氧洗涤器相连，用于接收所述氧洗涤器洗涤后的氧气，并对洗涤后的所述氧气进行换热冷却，得到冷却氧气和冷却水；
[0012]所述氧冷却器与所述回流管路相连，以使所述冷却水通过所述回流管路分别通入所述产氢电解槽和所述产氧电解槽中。
[0013]进一步地，还包括氢洗涤器，所述氢洗涤器与所述产氢电解槽相连，用于接收所述产氢电解槽中生成的氢气并对所述氢气进行洗涤，以除去所述氢气中携带的碱液；
[0014]所述氢洗涤器与所述回流管路相连，以使所述氧洗涤器中洗涤产生的含碱水通过所述回流管路分别通入所述产氢电解槽和所述产氧电解槽中。
[0015]进一步地，还包括氢冷却器，所述氢冷却器与所述氢洗涤器相连，用于接收所述氢洗涤器洗涤后的氢气，并对洗涤后的所述氢气进行换热冷却，得到冷却氢气和冷却水；
[0016]所述氢冷却器与所述回流管路相连，以使所述冷却水通过所述回流管路分别通入所述产氧电解槽和所述产氢电解槽中。
[0017]进一步地，所述氢洗涤器和所述氧洗涤器均连接补水箱，所述氢洗涤器和所述氧洗涤器与所述补水箱之间连接有第二管路，以通过所述第二管路将所述补水箱中的水供给至所述氢洗涤器和所述氧洗涤器。
[0018]进一步地，所述第二管路上设置有阀门，以通过所述阀门控制进入所述氢洗涤器和所述氧洗涤器中的水量。
[0019]进一步地，还包括水泵，所述水泵设置在所述第二管路上。
[0020]进一步地，所述回流管路上设置有过滤装置和加热装置，所述过滤装置用于对所述氧洗涤器和所述氢洗涤器中洗涤产生的所述含碱水以及所述氢冷却器和所述氧冷却器产生的所述冷却水进行过滤；
[0021]所述加热装置用于对过滤后的所述冷却水和所述含碱水进行加热，并将加热后的所述冷却水和所述含碱水通入所述产氢电解槽和所述产氧电解槽中。
[0022]进一步地，所述回流管路上还设置有碱液泵，所述碱液泵位于所述过滤装置进水侧，以通过所述碱液泵将所述氧洗涤器和所述氢洗涤器中洗涤产生的所述含碱水以及所述氢冷却器和所述氧冷却器产生的所述冷却水泵入所述过滤装置中进行过滤。
[0023]本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
[0024]本技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0025]图1是本技术一实施例提出的无隔膜电解水制氢装置的结构示意图；
[0026]图中，1、产氢电解槽；2、产氧电解槽；3、盐桥；4、氧洗涤器；5、第一管路；6、回流管路；7、氧冷却器；8、氢洗涤器；9、氢冷却器；10、补水箱；11、阀门；12、水泵；13、过滤装置；14、加热装置；15、碱液泵。
具体实施方式
[0027]下面详细描述本技术的实施例，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，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。相反，本技术的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
[0028]图1是本技术一实施例提出的一种无隔膜电解水制氢装置的结构示意图。
[0029]参见图1，一种无隔膜电解水制氢装置，包括产氢电解槽1、产氧电解槽2和盐桥3，产氢电解槽1中设置有析氢阴极和电解液，产氧电解槽2中设置有析氧阳极和电解液，盐桥3连接产氢电解槽1和产氧电解槽2，盐桥3中的溶液与电解液相同，均为30％的KOH溶液，在产氢电解槽1中进行的阴极反应，其中的水得到电子生成OH
‑
和H2，而产氧电解槽1中则是进行阳极反应，产氧电解槽1中的OH
‑
离子失去电子生成水和氧气，进而使得产氢电解槽1中反应生成氢气，而产氧电解槽2中反应生成氧气，通过将产氢电解槽1和产氧电解槽2分成两个电解槽，使得进行制氢反应过程中无需使用隔膜，并且产氢电解槽1生成的氢气和产氧电解槽2中生成的氧气之间不会混合，也就不需要后期氢气进行纯化分离的过程，其中析氢阴极和析氧阳极均为现有技术，此处不再详细赘述。
[0030]在一些实施例中，由于产氢电解槽1和产氧电解槽2生成的氢气和氧气中均带有碱液，为了保障氢气和氧气的纯度，还可以设置氧洗涤器4，氧洗涤器4与产氧电解槽2之间连接有第一管路5，氧洗涤器4通过第一管路5接收产氧电解槽2中生成的氧气并对氧气进行洗涤，以除去氧气中携带的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无隔膜电解水制氢装置，其特征在于，包括：产氢电解槽，所述产氢电解槽中设置有析氢阴极和电解液；产氧电解槽，所述产氧电解槽中设置有析氧阳极和电解液；盐桥，所述盐桥连接所述产氢电解槽和所述产氧电解槽，所述盐桥中的溶液与所述电解液相同。2.如权利要求1所述的一种无隔膜电解水制氢装置，其特征在于，还包括氧洗涤器，所述氧洗涤器与所述产氧电解槽之间连接有第一管路，所述氧洗涤器通过所述第一管路接收所述产氧电解槽中生成的氧气并对所述氧气进行洗涤，以除去所述氧气中携带的碱液；所述氧洗涤器连接回流管路，所述回流管路连接所述产氢电解槽和所述产氧电解槽，以使所述氧洗涤器中洗涤产生的含碱水通过所述回流管路分别通入所述产氢电解槽和所述产氧电解槽中。3.如权利要求2所述的一种无隔膜电解水制氢装置，其特征在于，还包括氧冷却器，所述氧冷却器与所述氧洗涤器相连，用于接收所述氧洗涤器洗涤后的氧气，并对洗涤后的所述氧气进行换热冷却，得到冷却氧气和冷却水；所述氧冷却器与所述回流管路相连，以使所述冷却水通过所述回流管路分别通入所述产氢电解槽和所述产氧电解槽中。4.如权利要求3所述的一种无隔膜电解水制氢装置，其特征在于，还包括氢洗涤器，所述氢洗涤器与所述产氢电解槽相连，用于接收所述产氢电解槽中生成的氢气并对所述氢气进行洗涤，以除去所述氢气中携带的碱液；所述氢洗涤器与所述回流管路相连。5.如权利要求4所述的一种无隔膜电解水制氢装置，其特征在于，还包括氢冷却器，所述氢冷却器与所述氢洗涤器相连，用于接收所述氢洗涤器洗...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凡，王金意，余智勇，刘丽萍，王韬，郭海礁，王鹏杰，任志博，张畅，徐显明，潘龙，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：