一种含盐废水光伏电解脱盐制氢系统和工艺技术方案

一种含盐废水光伏电解脱盐制氢系统和工艺，能够将含盐废水脱盐工艺与电解制氢工艺运用于同一电化学工艺中，以含盐废水作为电解对象，一方面可以解决含盐废水脱盐的问题，对含盐废水进行处理；另一方面可以解决电解制氢工艺中纯水电导率低，导电性能差的问题，强化电解制氢过程中的电解活性，降低电解制氢过程的起始电压，节约能源，降低成本。另外电能是采用太阳能光伏发电而来，由此可见，本发明专利技术是一种节能、环保、无污染的含盐废水处理技术。无污染的含盐废水处理技术。无污染的含盐废水处理技术。

A photovoltaic electrolytic desalting hydrogen production system and process for salty wastewater

【技术实现步骤摘要】
一种含盐废水光伏电解脱盐制氢系统和工艺


[0001]本专利技术涉及废水处理技术，特别是一种含盐废水光伏电解脱盐制氢系统和工艺。

技术介绍

[0002]含盐废水是指总含盐质量分数大于1％的废水，其主要来自化工厂及石油和天然气的采集加工、海水淡化等。随着科学技术发展，人们环保意识的增强以及水资源的持续短缺，国家环保政策日趋严格，高盐水的处理得到人们越来越广泛的关注。通常的除盐技术包括蒸发、反渗透、正渗透、离子交换、电渗析、膜蒸馏等，其实质都是采用物理方法，将盐水中的水从盐水混合物中分离。本专利技术人认为，若能够采用电解技术，将盐水中的水分子电解，形成氢气和氧气后收集，亦不失为高盐水处理的有效技术。事实上，现有技术中有电解法处理废水的技术，但是电解法处理废水并不涉及制氢，也有电解水制氢的技术，电解水制氢并不涉及含盐废水脱盐。在电解制氢工艺中，因纯水的电离度很小，导电能力差，需要额外加入电解质提高纯水的导电性能，进而使得体系在电场的作用下进行电化学反应，电解产生氢气，电解质的投加大大增加了电解制氢工艺的成本。而相比于纯水，含盐废水中含有较多的阴阳离子，具有较强的导电能力，以含盐废水作为电解制氢的对象，理论上可为电解过程提供更大的电能驱动，增强电解的活性，同时亦能有效地降低电解制氢过程的起始电压，节约能源。有鉴于此，本专利技术人完成了本专利技术。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中存在的缺陷或不足，本专利技术提供一种含盐废水光伏电解脱盐制氢系统和工艺。
[0004]本专利技术的技术解决方案如下：<br/>[0005]一种含盐废水光伏电解脱盐制氢系统，其特征在于，包括待脱盐浓水储存池，光伏电源装置，电解制氢单元，氢气收储装置，以及除盐单元，所述电解制氢单元分别连接所述待脱盐浓水储存池、所述光伏电源装置、所述氢气收储装置和所述除盐单元，所述电解制氢单元包括插入待脱盐浓水中的钛基阳极板和复合层阴极板，所述钛基阳极板连接所述光伏电源装置的正极，所述复合层阴极板连接所述光伏电源装置的负极，所述复合层阴极板包括镍基金属基体层和覆盖层，所述覆盖层为过渡金属碳化物或过渡金属氮化物或过渡金属磷化物。
[0006]所述覆盖层呈孔网结构。
[0007]所述待脱盐浓水储存池具有待脱盐浓水进水口，所述待脱盐浓水进水口连接海水淡化系统的浓盐水输出口，或膜分离法水处理系统的浓盐水输出口，或机械蒸发再压缩法水处理系统的浓盐水输出口。
[0008]所述待脱盐浓水储存池通过水泵连接所述电解制氢单元以将待脱盐浓水泵入所述电解制氢单元的电解槽中。
[0009]所述除盐单元包括设置于除盐槽体边侧底部的盐分收集装置连接口，和设置于除
盐槽体顶部或边侧上部的上清液回流输出口，所述上清液回流输出口连接所述电解制氢单元的上清液回流输入口，所述电解制氢单元的边侧底部连接所述所述除盐单元的边侧底部。
[0010]所述光伏电源装置包括直接迎向太阳光照射的太阳能电池板，所述太阳能电池板通过太阳能电源控制器分别连接蓄电池和主控制器，所述主控制器连接所述蓄电池。
[0011]所述氢气收储装置包括氢气储气罐，所述氢气储气罐通过氢气干燥器连接氢气收集器，所述氢气收集器连接所述电解制氢单元。
[0012]一种含盐废水光伏电解脱盐制氢工艺，其特征在于，包括以含盐废水作为电解对象，将所述含盐废水中作为溶剂的水分子通过电解生成氢气和氧气，所述氢气进入氢气收储装置，对浓缩后的盐分进行回收；所述电解在电解制氢单元中进行，所述电解制氢单元由光伏电源装置驱动，所述电解制氢单元包括插入含盐废水中的钛基阳极板和复合层阴极板，所述钛基阳极板连接所述光伏电源装置的正极，所述复合层阴极板连接所述光伏电源装置的负极，所述复合层阴极板包括镍基金属基体层和覆盖层，所述覆盖层为过渡金属碳化物或过渡金属氮化物或过渡金属磷化物。
[0013]所述含盐废水为海水淡化浓盐水，或膜分离法浓盐水，或机械蒸发再压缩法浓盐水。
[0014]所述过渡金属碳化物或过渡金属氮化物或过渡金属磷化物，以其较低析氢电位作为电解制氢过程的水分子电解催化剂助力屏蔽其他离子电解干扰。
[0015]本专利技术的技术效果如下：本专利技术一种含盐废水光伏电解脱盐制氢系统和工艺，能够将含盐废水脱盐工艺与电解制氢工艺运用于同一电化学工艺中，以含盐废水作为电解对象，一方面可以解决含盐废水脱盐的问题，对含盐废水进行处理；另一方面可以解决电解制氢工艺中纯水电导率低，导电性能差的问题，强化电解制氢过程中的电解活性，降低电解制氢过程的起始电压，节约能源，降低成本。另外电能是采用太阳能光伏发电而来，由此可见，本专利技术是一种节能、环保、无污染的含盐废水处理技术。
附图说明
[0016]图1是实施本专利技术一种含盐废水光伏电解脱盐制氢系统结构示意图。
[0017]附图标记列示如下：1
‑
太阳能电池板；2
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太阳能电源控制器；3
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蓄电池；4
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主控制器；5
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待脱盐浓水储存池(其中，浓水为在其他水处理方式中形成的废水，例如，海水淡化浓盐水，膜分离法浓盐水，机械蒸发再压缩法浓盐水等)；6
‑
水泵；7
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电解制氢单元；8
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氢气收集器；9
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氢气干燥器；10
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氢气储气罐；11
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除盐单元；12
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盐分收集装置连接口；13
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上清液回流输出口；14
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上清液回流输入口；15
‑
待脱盐浓水进水口；16
‑
太阳光；17
‑
钛基阳极板；18
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复合层阴极板(例如，镍基金属基体层+覆盖层，覆盖层为过渡金属碳化物或过渡金属氮化物或过渡金属磷化物)。
具体实施方式
[0018]下面结合附图(图1)和实施例对本专利技术进行说明。
[0019]图1是实施本专利技术一种含盐废水光伏电解脱盐制氢系统结构示意图。参考图1所示，一种含盐废水光伏电解脱盐制氢系统，包括待脱盐浓水储存池5，光伏电源装置，电解制
氢单元7，氢气收储装置，以及除盐单元11，所述电解制氢单元7分别连接所述待脱盐浓水储存池5、所述光伏电源装置、所述氢气收储装置和所述除盐单元11，所述电解制氢单元7包括插入待脱盐浓水中的钛基阳极板17和复合层阴极板18，所述钛基阳极板17连接所述光伏电源装置的正极，所述复合层阴极板18连接所述光伏电源装置的负极，所述复合层阴极板18包括镍基金属基体层和覆盖层，所述覆盖层为过渡金属碳化物或过渡金属氮化物或过渡金属磷化物。所述覆盖层呈孔网结构。
[0020]所述待脱盐浓水储存池5具有待脱盐浓水进水口15，所述待脱盐浓水进水口15连接海水淡化系统的浓盐水输出口，或膜分离法水处理系统的浓盐水输出口，或机械蒸发再压缩法水处理系统的浓盐水输出口。所述待脱盐浓水储存池5通过水泵6连接所述电解制氢单元7以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含盐废水光伏电解脱盐制氢系统，其特征在于，包括待脱盐浓水储存池，光伏电源装置，电解制氢单元，氢气收储装置，以及除盐单元，所述电解制氢单元分别连接所述待脱盐浓水储存池、所述光伏电源装置、所述氢气收储装置和所述除盐单元，所述电解制氢单元包括插入待脱盐浓水中的钛基阳极板和复合层阴极板，所述钛基阳极板连接所述光伏电源装置的正极，所述复合层阴极板连接所述光伏电源装置的负极，所述复合层阴极板包括镍基金属基体层和覆盖层，所述覆盖层为过渡金属碳化物或过渡金属氮化物或过渡金属磷化物。2.根据权利要求1所述的含盐废水光伏电解脱盐制氢系统，其特征在于，所述覆盖层呈孔网结构。3.根据权利要求1所述的含盐废水光伏电解脱盐制氢系统，其特征在于，所述待脱盐浓水储存池具有待脱盐浓水进水口，所述待脱盐浓水进水口连接海水淡化系统的浓盐水输出口，或膜分离法水处理系统的浓盐水输出口，或机械蒸发再压缩法水处理系统的浓盐水输出口。4.根据权利要求1所述的含盐废水光伏电解脱盐制氢系统，其特征在于，所述待脱盐浓水储存池通过水泵连接所述电解制氢单元以将待脱盐浓水泵入所述电解制氢单元的电解槽中。5.根据权利要求1所述的含盐废水光伏电解脱盐制氢系统，其特征在于，所述除盐单元包括设置于除盐槽体边侧底部的盐分收集装置连接口，和设置于除盐槽体顶部或边侧上部的上清液回流输出口，所述上清液回流输出口连接所述电解制氢单元的上清液回流输入口，所述电解制氢单元的边侧底部连接所述所述除盐单元的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘彦华，宋焕明，韦少松，张利利，史玉，
申请(专利权)人：北京能泰高科环保技术有限公司，
类型：发明
国别省市：