一种离子交换柱及PEM水电解制氢设备制造技术

本实用新型专利技术提供了一种离子交换柱及PEM水电解制氢设备。该离子交换柱通过至少三个筒体沿第二方向依次连通设置，且筒体的轴线沿第一方向设置，在第一方向上筒体长度保持不变的情况下，通过在第二方向上设置多个筒体，可增加离子交换柱的容积，同时，第二方向与第一方向互不平行，当第一方向上筒体的长度无法继续增加时，可在第二方向上通过增加筒体的数量来使得整个离子交换柱容积得到提升，从而降低有限空间对离子交换柱容积提升的限制，使得离子交换柱能够装入更多离子树脂，提升输出的纯水水质和制氢设备的制氢效率，对应地，在同等离子树脂输入量的前提下，离子交换柱的结构更加紧凑，对布置空间适应性更强。对布置空间适应性更强。对布置空间适应性更强。

【技术实现步骤摘要】
一种离子交换柱及PEM水电解制氢设备


[0001]本技术涉及电解水制氢
，具体而言，涉及一种离子交换柱及PEM水电解制氢设备。

技术介绍

[0002]在电解水制氢领域中，具有稳定、清洁和无噪声等优点的PEM(质子交换膜)水电解制氢技术，是制备氢能燃料电池的重要技术，也是电解水制氢领域的一大发展趋势，其中，离子交换柱是制氢设备的重要组件之一，是通过管柱法离子交换用来进行离子交换反应的柱状压力容器，用于制备PEM水电解制氢中需要的纯水。
[0003]目前，随着PEM水电解制氢技术的广泛应用，方便进行移动的制氢装置载体也得到迅速发展，例如集装箱式制氢系统，可在制氢的同时，满足移动需要，进行多场合的移动式制氢。
[0004]但是，作为制氢装置的载体，集装箱内部空间有限，而离子交换柱一般为单向管结构，在需要增加离子交换柱的容积以提升制氢效率时，由于集装箱的尺寸以及制氢设备其他组件布置位置的限制，离子交换柱的尺寸变化有限，装入的离子树脂的量有限，容易造成纯水制备过程中，离子交换柱的离子交换能力下降，制备输出的纯水水质降低，这对制氢效率会造成不利影响。

技术实现思路

[0005]本技术解决的问题是如何降低有限空间对离子交换柱容积提升的限制，以提升离子交换柱的离子交换能力，提升制备的纯水水质，从而提升制氢设备的制氢效率。
[0006]为解决上述问题，一方面，本技术提供一种离子交换柱，包括交换柱本体和设于所述交换柱本体上的进料口、出料口、进液口和出液口，所述交换柱本体包括筒体，所述筒体的轴线沿第一方向设置，至少三个所述筒体沿第二方向依次设置，相邻所述筒体之间相互连通，其中，所述第一方向与所述第二方向互不平行。
[0007]相对于现有技术，本技术的离子交换柱的有益效果包括：通过设置交换柱本体作为离子树脂和纯水进行离子交换反应的压力容器，并在交换柱本体上设置进料口、出料口、进液口和出液口用于输入和输出离子树脂和纯水，可保证离子交换反应的正常进行，从而保证整体PEM水电解制氢过程中的效率和稳定性；同时，通过设置筒体作为交换柱本体的主体结构，其中，筒体的轴线沿第一方向设置，使得输入到筒体内的离子树脂和纯水能够沿第一方向流动，进行离子交换反应，在此基础上，至少三个筒体沿第二方向依次设置，且相互连通，这样，可在第二方向上设置多个筒体，增加离子交换柱的容积，从而提升制氢设备的制氢效率，并且，第二方向与第一方向互不平行，这样，在有限空间的条件下，当第一方向上筒体的长度无法继续增加时，可在第二方向上通过增加筒体的数量来使得整个离子交换柱容积得到提升，从而降低有限空间对离子交换柱容积提升的限制，从而在有限的布置空间内，使得离子交换柱能够装入更多离子树脂，提升离子交换能力，输出的纯水的水质提
升，进而有效提升PEM水电解制氢的效率，对应地，在同等离子树脂装入量的前提下，也可大大压缩离子交换柱的高度，使得离子交换柱的结构更加紧凑，对布置空间适应性更强。
[0008]可选地，所述第一方向与所述第二方向之间的夹角为90度。
[0009]可选地，至少三个所述筒体在第一平面上的投影呈直线或折线分布，其中，所述第一平面与所述第一方向相垂直。
[0010]可选地，所述交换柱本体还包括连接筒，相邻的所述筒体通过所述连接筒相连通，所述连接筒上设有所述进料口或所述出料口。
[0011]可选地，所述连接筒的轴线呈弧形设置。
[0012]可选地，所述筒体为螺旋结构筒，所述筒体的轴线为沿所述第二方向延伸的螺旋线。
[0013]可选地，所述交换柱本体还包括连接块，相邻所述筒体的筒壁之间通过所述连接块相连接。
[0014]可选地，所述交换柱本体还包括支撑座，所述支撑座设置在位于所述交换柱本体边缘的所述筒体的筒壁上。
[0015]可选地，所述离子交换柱还包括过滤件，所述过滤件位于所述筒体内，且与所述筒体的筒壁相连接，所述过滤件分别覆盖所述进液口和所述出液口。
[0016]另一方面，本技术还提供一种PEM水电解制氢设备，包括如上所述的离子交换柱。
[0017]相对于现有技术，本技术的PEM水电解制氢设备的有益效果与如上所述的离子交换柱的有益效果相类似，在此不再赘述。
附图说明
[0018]图1为本技术一实施例的离子交换柱的主视图；
[0019]图2为本技术一实施例的离子交换柱的俯视图；
[0020]图3为本技术另一实施例的离子交换柱的俯视图；
[0021]图4为本技术又一实施例的离子交换柱的主视图；
[0022]图5为本技术又一实施例的离子交换柱的俯视图。
[0023]附图标记说明：
[0024]1‑
交换柱本体；11
‑
筒体；12
‑
连接筒；13
‑
连接块；14
‑
支撑座；2
‑
进料口；3
‑
出料口；4
‑
进液口；5
‑
出液口；6
‑
过滤件。
具体实施方式
[0025]为使本技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施例做详细的说明。
[0026]需要说明的是，本文提供的坐标系XYZ中，X轴的正向代表右方，X轴的反向代表左方，Y轴的正向代表后方，Y轴的反向代表前方，Z轴的正向代表上方，Z轴的反向代表下方。同时，要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例能够以除了在这里图示或
描述的那些以外的顺序实施。
[0027]为了解决上述问题，一方面，本技术一实施例提供一种离子交换柱，包括交换柱本体1和设于交换柱本体1上的进料口2、出料口3、进液口4和出液口5，交换柱本体1包括筒体11，筒体11的轴线沿第一方向设置，至少三个筒体11沿第二方向依次设置，相邻筒体11之间相互连通，其中，第一方向与第二方向互不平行。
[0028]在本实施例中，如图1所示，设置交换柱本体1作为离子树脂和纯水进行离子交换反应的压力容器，并在交换柱本体1上设置进料口2、出料口3、进液口4和出液口5用于输入和输出离子树脂和纯水，保证离子交换反应的正常进行，从而保证整体PEM水电解制氢过程中的效率和稳定性；
[0029]同时，设置筒体11作为交换柱本体1的主体结构，其中，筒体11的轴线沿第一方向设置，使得输入到筒体11内的离子树脂和纯水能够沿第一方向流动，进行离子交换反应，在此基础上，至少三个筒体11沿第二方向依次设置，且相互连通，这样，可在第二方向上设置多个筒体11，增加离子交换柱的容积，从而提升制氢设备的制氢效率，并且，第二方向与第一方向互不平行，即增加筒体11数量的方向与筒体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种离子交换柱，其特征在于，包括交换柱本体(1)和设于所述交换柱本体(1)上的进料口(2)、出料口(3)、进液口(4)和出液口(5)，所述交换柱本体(1)包括筒体(11)，所述筒体(11)的轴线沿第一方向设置，至少三个所述筒体(11)沿第二方向依次设置，相邻所述筒体(11)之间相互连通，其中，所述第一方向与所述第二方向互不平行。2.根据权利要求1所述的离子交换柱，其特征在于，所述第一方向与所述第二方向之间的夹角为90度。3.根据权利要求2所述的离子交换柱，其特征在于，至少三个所述筒体(11)在第一平面上的投影呈直线或折线分布，其中，所述第一平面与所述第一方向相垂直。4.根据权利要求1至3中任一项所述的离子交换柱，其特征在于，所述交换柱本体(1)还包括连接筒(12)，相邻的所述筒体(11)通过所述连接筒(12)相连通，所述连接筒(12)上设有所述进料口(2)或所述出料口(3)。5.根据权利要求4所述的离子交换柱...

【专利技术属性】
技术研发人员：范强强，
申请(专利权)人：阳光氢能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：