一种电解碱性水制氢的制氢系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种电解碱性水制氢的制氢系统，包括氢气制备系统、气液分离系统、加水补碱系统、供配电及控制系统；氢气制备系统与气液分离系统连接，气液分离系统与加水补碱系统连接；阳极液气液分离器的液体出口设置有阳极液循环槽，阳极液循环槽通过泵体与电解槽相连接，且在阳极液循环槽与电解槽连接管道处设置有阳极液过滤器和阳极液冷却器，阴极液气液分离器的液体出口设置有阴极液循环槽，阴极液循环槽通过泵体与电解槽相连接，且在阴极液循环槽与电解槽连接管道处设置有阴极液过滤器和阴极液冷却器；本实用新型专利技术制氢系统自动化程度高，安全性能好，现场可实现无人值守，远程操控；因采用常压操作，适应利用再生能源制氢。适应利用再生能源制氢。适应利用再生能源制氢。

【技术实现步骤摘要】
一种电解碱性水制氢的制氢系统


[0001]本技术属于制氢
，具体为一种电解碱性水制氢的制氢系统。

技术介绍

[0002]水电解制氢是目前应用较广且比较成熟的方法之一。水为原料制氢过程是氢与氧燃烧生成水的逆过程，因此只要提供一定形式一定能量，则可使水分解。提供电能使水分解制得氢气的效率一般在75
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85％，其工艺过程简单，无污染，但消耗电量大，因此其应用受到一定的限制。利用电网峰谷差电解水制氢，作为一种贮能手段也具有特点。我国水力资源丰富，利用水电发电，电解水制氢有其发展前景。太阳能取之不尽，其中利用光电制氢的方法即称为太阳能氢能系统，国外已进行实验性研究。随着太阳电池转换能量效率的提高，成本的降低及使用寿命的延长，其用于制氢的前景不可估量。同时，太阳能、风能及海洋能等也可通过电制得氢气并用氢作为中间载能体来调节，贮存转化能量，使得对用户的能量供应更为灵活方便。供电系统在低谷时富余电能也可用于电解水制氢，达到储能的目的。我国各种规模的水电解制氢装置数以百计，但均为小型电解制氢设备，其目的均为制提氢气作料而非作为能源。随着氢能应用的逐步扩大，水电解制氢方法必将得到发展。
[0003]现有技术中，装置存在着置体积大，质量重、不方便操作，安全性能比较低，以及电解槽在现场组装，生产过程中维修拆装不方便，还有对供电负荷的变化适应能力不强等问题。

技术实现思路

[0004]本技术的目的就在于为了解决上述
技术介绍
的问题，而提出一种电解碱性水制氢的制氢系统。
[0005]本技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种电解碱性水制氢的制氢系统，制氢系统包括氢气制备系统、气液分离系统、加水补碱系统、供配电及控制系统；氢气制备系统与气液分离系统连接，气液分离系统与加水补碱系统连接，供配电及控制系统分别与氢气制备系统、气液分离系统、加水补碱系统电线连接；
[0007]氢气制备系统包括电解槽，电解槽内的水在电流的作用下，分解成氢气和氧气；
[0008]气液分离系统包括氢、氧分离器，碱液过滤器，碱液冷却器，氢氧冷却器；氢气制备系统的电解槽分别与氢、氧分离器连接；
[0009]阳极液气液分离器的气体出口设置有氧气冷却器，并通过氧气冷却将氧气输送至用户，阴极液气液分离器的气体出口设置有氢气冷却器，并通过氢气冷却器将氢气输送至用户；
[0010]阳极液气液分离器的液体出口设置有阳极液循环槽，阳极液循环槽通过泵体与电解槽相连接，且在阳极液循环槽与电解槽连接管道处设置有阳极液过滤器和阳极液冷却器，阴极液气液分离器的液体出口设置有阴极液循环槽，阴极液循环槽通过泵体与电解槽
相连接，且在阴极液循环槽与电解槽连接管道处设置有阴极液过滤器和阴极液冷却器；
[0011]加水补碱系统包括补水泵、配碱泵、原料水箱、碱液箱，碱液箱通过配碱泵分别与阳极液循环槽和阴极液循环槽连接，原料水箱通过补水泵与电解槽连接。
[0012]作为本技术进一步的方案：气液分离系统的工作过程如下：
[0013]氢气制备装置输送过来的氢气、氧气、KOH溶液在氢、氧分离器内进行分离，分离后的氢气、氧气经冷却器冷却、捕滴器捕滴后自动放空处理；
[0014]分离后的碱液进入循环槽在泵的作用下重新返回电解槽进行电解；
[0015]电解过程中部分电能会转化成热能使电解槽的温度不断升高，通过调节碱液冷却器的冷却水流量，控制电解槽出口碱液温度。
[0016]作为本技术进一步的方案：加水补碱系统的工作过程如下：
[0017]配制碱液时，开启配碱泵，碱液箱内的水开始在泵的作用下循环，逐渐将固体KOH或浓碱加入到碱液箱中，直到碱液比重达到设定的数值为止，KOH溶液的浓度控制在25％
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35％，则氢氧化钾溶液配好；
[0018]配好的碱液注入制氢系统时仍然需要使用配碱泵；随着系统的运行，制氢系统内的纯水不断消耗，需要随时补充系统内的纯水，此动作靠补水泵来实现；补水泵的出口压力大于系统的运行压力，在制氢系统正常运行的情况下将水补充到制氢系统中。
[0019]作为本技术进一步的方案：电解槽包括电槽组；
[0020]电槽组包括阳极端框电解槽、中框电解槽和阴极端框电解槽；
[0021]阳极端框电解槽与阴极端框电解槽之间并排设置有多个若干个中框电解槽，在阳极端框电解槽与中框电解槽的密封面之间、中框电解槽与中框电解槽的密封面之间、中框电解槽与阴极端框电解槽的密封面之间设置有两块密封垫片，两块密封垫片之间设置有一张透离子膜，在阳极端框电解槽远离中框电解槽的一侧设置有固定框，在阴极端框电解槽远离中框电解槽的一侧设置有固定框，阳极端框电解槽与固定框之间、阴极端框电解槽与固定框之间设置有绝缘板，两个固定框之间通过锁槽螺杆进行连接；
[0022]阳极端框电槽和阴极端框电槽通过多根电缆与直流电源连接形成回路；
[0023]进料总管和出料总管通过软管和每一个单元电槽的阴阳极接管连接。
[0024]作为本技术进一步的方案：电解槽采用压滤机式的油缸压力锁槽方式进行组装，其包括油缸、前固定座、活动座、后固定座和侧杆；
[0025]前固定座、后固定座和侧杆围成矩形框架结构，在前固定座的一侧设置有油缸，油缸的输出端与活动座连接，阳极端框电解槽设置在活动座上，阴极端框电解槽设置在后固定座上。
[0026]作为本技术进一步的方案：电解槽采用压滤机式的油缸压力锁槽方式进行组装还包括，在前固定座、后固定座之间设置有中间座，前固定座、中间座的前后两侧、后固定座、中间座的前后两侧分别都设置有侧杆；
[0027]前固定座和后固定座的一侧分别设置有油缸，油缸的输出端与活动座连接，阳极端框电解槽设置在活动座上，中间座的两侧分别设置有阴极端框电解槽。
[0028]作为本技术进一步的方案：电解槽为复极式电解槽，由一个阳极端框电解槽、若干个中框电解槽和一个阴极端框电解槽组成一组电解槽；中框电解槽由框架、阳极部分和阴极部分组成。
[0029]作为本技术进一步的方案：框架由根截面为矩形的钢材或矩形管通过焊接或螺栓连接组成。
[0030]作为本技术进一步的方案：阳极部分由阳极盘、阳极筋板、阳极电极组成，除阳极电极外，材料均选用纯镍材质或s不锈钢。
[0031]作为本技术进一步的方案：阴极部分包括阴极盘、阴极弹性体结构、阴极电极；阴极盘为纯镍或310S不锈钢材质，阴极弹性体结构为阴极筋板加阴极底网和弹性层组成，或为直接使用薄镍板制作的弹性体。
[0032]与现有技术相比，本技术的有益效果是：
[0033]本技术的电解碱性水制氢的新工艺为一种面积为0.66
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3.5m2的膜极电解槽用于电解碱性水，大大降低氢气的电耗，使得整个碱性水制氢的成本大幅度下降，提高单套装置的产氢量；采用复极槽膜极距技术，运行电流密度高，范围广(1000...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解碱性水制氢的制氢系统，其特征在于包括氢气制备系统、气液分离系统、加水补碱系统、供配电及控制系统；氢气制备系统与气液分离系统连接，气液分离系统与加水补碱系统连接，供配电及控制系统分别与氢气制备系统、气液分离系统、加水补碱系统电线连接；氢气制备系统包括电解槽，电解槽内的水在电流的作用下，分解成氢气和氧气；气液分离系统包括氢、氧分离器，碱液过滤器，碱液冷却器，氢氧冷却器；氢气制备系统的电解槽分别与氢、氧分离器连接；阳极液气液分离器的气体出口设置有氧气冷却器，并通过氧气冷却将氧气输送至用户，阴极液气液分离器的气体出口设置有氢气冷却器，并通过氢气冷却器将氢气输送至用户；阳极液气液分离器的液体出口设置有阳极液循环槽，阳极液循环槽通过泵体与电解槽相连接，且在阳极液循环槽与电解槽连接管道处设置有阳极液过滤器和阳极液冷却器，阴极液气液分离器的液体出口设置有阴极液循环槽，阴极液循环槽通过泵体与电解槽相连接，且在阴极液循环槽与电解槽连接管道处设置有阴极液过滤器和阴极液冷却器；加水补碱系统包括补水泵、配碱泵、原料水箱、碱液箱，碱液箱通过配碱泵分别与阳极液循环槽和阴极液循环槽连接，原料水箱通过补水泵与电解槽连接。2.根据权利要求1所述的一种电解碱性水制氢的制氢系统，其特征在于，电解槽包括电槽组(4)；电槽组(4)包括阳极端框电解槽、中框电解槽和阴极端框电解槽；阳极端框电解槽与阴极端框电解槽之间并排设置有多个若干个中框电解槽，在阳极端框电解槽与中框电解槽的密封面之间、中框电解槽与中框电解槽的密封面之间、中框电解槽与阴极端框电解槽的密封面之间设置有两块密封垫片(41)，两块密封垫片(41)之间设置有一张透离子膜(42)，在阳极端框电解槽远离中框电解槽的一侧设置有固定框(45)，在阴极端框电解槽远离中框电解槽的一侧设置有固定框(45)，阳极端框电解槽与固定框(45)之间、阴极端框电解槽与固定框(45)之间设置有绝缘板(43)，两个固定框(45)之间通过锁槽螺杆(44)进行连接；阳极端框电槽和阴极端框电槽通过多根电缆与直流电源连接形成回路；进料总管和出料总管通过软管和每一个单...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建红，华雄，郭立涛，徐国民，杨仕斌，陈雨春，
申请(专利权)人：宏泽江苏科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：