【技术实现步骤摘要】
一种无需纯水的电解制氢系统
[0001]本专利技术属于电解制氢
，具体为一种无需纯水的电解制氢系统。
技术介绍
[0002]氢能具有来源广、可储存、用途多、零碳零污染及能量密度大等优势，是未来能源领域的关键组成部分。目前电解水获取氢能有两种。其一是利用自然界的海水、河水或湖水等直接进行电解制氢，其存在以下问题：
[0003](1)成分复杂，且组分会随季节、气候、温度、地域和人为活动等因素而变化，因此，不同区域的非纯水直接制氢电解装置不能直接兼容；
[0004](2)溶液中富含Cl
‑
，在电解反应中，Cl
‑
可以在析氧反应中被氧化，产生有毒、对环境有害、有腐蚀的ClO
‑
和Cl2；
[0005](3)非纯水溶液直接制氢时H
+
和OH
‑
离子浓度微小，或缓冲分子无法运输分别在阴极和阳极的OH
‑
和H
+
，导致电解效率低，因此需要额外使用添加剂或使用离子交换膜，从而成本大幅增加...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种无需纯水的电解制氢系统，其特征在于该系统包括供能模块、电解制氢模块和电解质循环再生模块，其中：供能模块，与电解制氢模块连接；用于为制氢反应提供电能；电解制氢模块，该模块包括电解槽，电解质通入电解槽后，发生氧化还原反应，消耗水分，并产生氢气和氧气；电解质循环再生模块，与电解制氢模块连接；用于直接利用非纯水溶液向电解质中补充纯净水分。2.如权利要求1所述的无需纯水的电解制氢系统，其特征在于：所述供能模块的能量来源为传统煤电或可再生能源转化的电能。3.如权利要求1所述的无需纯水的电解制氢系统，其特征在于：所述的电解槽为碱性电解槽、PEM电解槽、AEM电解槽中的任意一种，或任意一种电解槽经串联或并联而形成的组合体。4.如权利要求1所述的无需纯水的电解制氢系统，其特征在于：电解质循环再生模块包括无能耗传质器；为实现“液
‑
气
‑
液”相变迁移过程的模块，利用非纯水溶液直接向相对高浓度电解质溶液中补充纯净水分。5.如权利要求4所述的无需纯水的电解制氢系统，其特征在于：无能耗传质器为一防水透气层将空间分成电解质传质腔和非纯水溶液传质腔的装置；当电解质和非纯水溶液紧贴防水透气层流动时，两者之间的界面蒸汽压差使非纯水溶液发生相变气化，产生的水蒸气通过防水透气层进入到电解质传质腔，并在界面蒸汽压差作用下诱导水蒸气液化发生二次相变，实现“液
‑
气
‑
液”相变迁移的过程；此外防水透气层将非纯水溶液中的杂质阻挡在外，并防止电解质和非纯水溶液的相互渗透污染。6.如权利要求5所述的无需纯水的电解制氢系统，其特征在于：非纯水溶液传质腔中装填的非纯水溶液选自海水、河水、湖水、废水或生活污水。7.如权利要求5所述的无需纯水的电解制氢系统，其特征在于：防水透气层为商用成熟的防水透气层，或选自多孔TPU膜、PDMS、PTFE膜中的任一种，或石墨烯、PVDF颗粒、PTFE颗粒通过喷涂、丝网印刷或静电吸附工艺制备的多孔防水透气传质层。8.如权利要求3所述的无需纯水的电解制氢系统，其特征在于：电解槽中装填的电解质为液态电解质或固态凝胶电解质；其中液态电解质为具有较低饱和水蒸汽压或具有吸收水汽功能的液体；其中固态电解质为具有诱导水汽发生相变液化的物质。9.如权利要求1
‑
8中任一所述的无需纯水的电解制氢系统，其特征在于：该系统还包括氢气收集模块和氧气收集模块；其中氢气收集模块包括氢气分离器、氢气洗涤器、氢气冷却器和氢气储存罐；氧气收集模块包括氧气分离器、氧气洗涤器、氧气冷却器和氧气储存罐；氢气分离器和氧气分离器均分别与电解槽连接，在氢气分离器后依次连接有氢气洗涤器、氢气冷却器和氢气储存罐；在氧气分离器后依次连接有氧气洗涤器、氧气冷却器和氧气储存罐。10.如权利要求9所述的无需纯水的电解制氢系统，其特征在于：该系统还包括冷却模块，该冷却模块包括散热器、冷却水箱和冷却水泵；冷却水箱与散热器连接，并通过冷却水泵与氢气分离器、氢气洗涤器、氢气冷却器、氧气分离器、氧气洗涤器、氧气冷却器以及换热器连接，用于提供冷却水。
11.如权利要求10所述的无需纯水的电解制氢系统，其特征在于：电解槽中泵出的电解质、以及氢气分离器、氧气分离器、氢气洗涤器和氧气洗涤器中收集到的电解质，通过换热器和过滤器后进入无能耗传质器。12...
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