一种新型电解水制氢系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种新型电解水制氢系统，该系统包括用于给电解水制氢装置提供热碱液的碱液加热器I和用于给电解水制氢装置输出的气体进行洗气及气液分离装置II，适合多种管道的连接方式达到不同的实验目的；所述的碱液加热器I，可降低盘管的换热温度，减少换热面积，降低碱液对盘管的腐蚀风险；电热管完全浸泡在饱和水蒸汽中，无高温明火隐患。所述气液分离装置II是将系统中的气液分离功能及气体洗涤功能组合成为一体，减少设备了之间的外部管道衔接，有利于设备的集成化，使用更便捷，非常有利于规模化应用。常有利于规模化应用。常有利于规模化应用。

【技术实现步骤摘要】
一种新型电解水制氢系统


[0001]本技术涉及一种高压电解水制氢
，特别涉及一种电解水制氢系统。

技术介绍

[0002]现有技术中，一些实验室采用的碱液循环的电解制氢装置，由于电解制氢过程总设备散热量相对较大，循环碱液需要用电加热装置对其加热。实验室通常采用的方式是电热管(包括电热丝)直接加热含有碱液加热盘管的金属模块，通过金属模块的导热将盘管内的碱液进行加热(如图3，包括C1.测温点；C2.碱液进口；C3.碱液出口；C4.电加热棒；C5.保温层；C6.金属模块；C7.碱液盘管)。由于电热管的表面温度较高，电热管与碱液盘管的距离不同，使局部碱液盘管承受很高的温度，这就加速了碱液对盘管的腐蚀速度；同时电热器表面的高温也给装置带来很大的安全隐患。
[0003]此外，许多的实验室设备都需要对实验变化进行直接观察，以弥补许多信号传感器带来的信息不足。为了便于观察实验状况，传统的实验室电解水制氢设备多为常压设备，一般采用开盖或者通过视窗观察产生气泡量的变化，这种方式对于高压制氢的实验装置来说有很高的危险性，操作上也是难以实现的。
[0004]传统的电解制氢流程中，电解槽制出的氢气或者氧气，在气液分离装置(如图5)进行气液分离后经管道进入洗气槽，通过插入清洗液内的管道鼓泡冒出到达设备出口排出系统。补充水是通过切换阀门间歇交替向氢气侧及氧气侧的洗气装置注入，然后溢流到气液分离器；由于补充水的间歇注入，使洗气槽内的水温有周期性变化，排出气体的温度及循环碱液的浓度都会有不同程度的波动变化。
[0005]因此，亟需一种新的电解水制氢系统以解决上述现有技术中存在的问题。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的不足之处，本技术提供了一种实验室用的新型电解水制氢系统。该系统包括用于电解水制氢装置的碱液加热器I和带洗气功能的气液分离装置II，所述的碱液加热器I是在一个密闭容器(加热罐)中采用电热管加热的方式，加热汽化水形成一定温度压力的饱和水蒸汽，再用饱和水蒸汽对密闭容器中的碱液盘管进行加热，以达到所需的碱液温度。所述的带洗气功能的气液分离装置II，能够直接观察内部的状态变化，用于实验室高压电解水制氢装置的气液分离及气体的洗涤，使用压力可达到3.0MPa，其结构简单，又能实现系统气体与清洗液充分接触，洗去可能夹带的杂质；同时也能与清洗液充分换热，降低成品气体的出口温度，使系统中的气液分离功能及气体洗涤功能组合成为一体，有利于设备的集成化，使用更便捷，非常有利于规模化应用。
[0007]本技术第一方面提供了一种新型电解水制氢系统，该系统包括用于给电解水制氢装置提供热碱液的碱液加热器I和用于给电解水制氢装置输出的气体进行洗气及气液分离装置II，其中：
[0008]所述的碱液加热器I，其包括盖板、罐体、碱液盘管、电加热管；所述盖板可拆卸式
固定于罐体顶部；电加热管插入式固定于罐体的侧壁下部；碱液盘管插入式固定安装在盖板上，碱液盘管一端为碱液进口I，另一端为碱液出口I；且碱液进口I、碱液出口I分别朝罐体外侧设置；所述的碱液盘管设置至少两组；
[0009]所述的气液分离装置II，其包括上盖、洗气槽、隔板、气液分离器；其中，上盖可拆卸式固定于洗气槽顶部；隔板夹持在洗气槽与气液分离器的中间；所述洗气槽、隔板、气液分离器为可拆卸式固定连接；所述的上盖上设置有气体出口和纯水入口；所述隔板上设置有降液管及至少一个泡罩；所述的泡罩由泡帽和升气管组成；所述的泡帽为倒置的U形容器结构，且在开口端侧壁设置微孔；所述的升气管为直通的管道，穿过并固定在隔板上，升气管下管口延伸入气液分离器，且下管口与气液分离器的液面保持一定距离；升气管上管口延伸至泡帽内部，伸入长度大于泡帽下端微孔设置的最高高度；所述降液管为直通的管道，穿过并固定在隔板上，降液管下管口延伸至气液分离器的液面以下，降液管上管口高出微孔设置的最高高度。
[0010]对于上文所的技术方案而言，进一步地，所述电解水制氢装置输出的气体分为氢气和氧气两种，因此分别在氢气和氧气的输出端设置气液分离装置II。
[0011]对于上文所的技术方案而言，有如下优选：使用状态下，所述的碱液加热器I的多组碱液盘管的连接方式分为串联或并联两种：连接方式一为单回路加热方式，多组碱液盘管通过连通管将多组盘管串联成一路碱液加热回路。连接方式二为双回路加热方式，多组碱液盘管之间并联，使得多路碱液能够被同时均匀加热。
[0012]对于上文所的技术方案而言，进一步地，所述的碱液加热器I中的碱液盘管，每组盘管的进出口都自下而上穿过盖板并与盖板密封固定连接，实际应用中可根据需要设置盘管的组数。
[0013]对于上文所的技术方案而言，进一步地，所述的碱液加热器I中的盖板上设有注水口，同时也作为抽真空的接口，还设置有阀门用以控制启闭。
[0014]对于上文所的技术方案而言，进一步地，所述的碱液加热器I中的盖板上还设有泄压口，装有泄压阀，当密闭式碱液加热器I的罐体内超压时能够自行泄压。
[0015]对于上文所的技术方案而言，进一步地，所述的碱液加热器I中的罐体上设液位报警器，罐内加水量要确保工作时水位不会低于该位置，低于该位置时要发出报警提示。
[0016]对于上文所的技术方案而言，进一步地，所述的碱液加热器I中的罐体上还设置有测温表和/或测压表，所提供的温度和压力信号用于加热器的控制。由于饱和水蒸气的温度和压力的平衡关系，可采用温度控制及采用压力控制都可以得到稳定的温度。
[0017]对于上文所的技术方案而言，进一步地，所述的碱液加热器I中，所述盖板与罐体通过螺栓相连；所述电加热管通过螺纹固定安装在罐体上。
[0018]对于上文所的技术方案而言，进一步地，所述气液分离装置II的洗气槽为管状耐碱玻璃，耐压3.0MPa以上，耐温100℃以上。
[0019]对于上文所的技术方案而言，进一步地，所述所述泡帽上的微孔，包括设置若干条形孔或圆孔等形式；从而气液分离装置II为了达到气体以微小气泡形式冒出的效果，实现对气体充分清洗的目的，泡帽上微孔的数量及开孔尺寸需满足装置的产气量要求，总开口面积与装置设计气量成正比。
[0020]对于上文所的技术方案而言，进一步地，所述的泡帽为顶端封闭，内部中空，底部
开有若干微孔的倒置的U形容器结构，即U形容器开口端侧壁设置若干微孔，所述微孔可以为若干长为10～30mm，宽为0.3～4mm均布的条形孔；实施例以12mm*(0.3～0.5mm)均布的条形孔作为举例，或者是若干φ1～4mm均布的圆孔；实施例以φ1mm均布的圆孔作为举例，两者均可。
[0021]对于上文所的技术方案而言，进一步地，所述气液分离装置II的上盖与洗气槽顶部的固定连接方式常规选择通过法兰密封连接；
[0022]对于上文所的技术方案而言，进一步地，所述气液分离装置II的气体出口连接的管路上设置有气体阀门；所述的纯水入口连接的管路上设置有液体阀门；
[0023]对于上文所的技术方案而言，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型电解水制氢系统，其特征在于，该系统包括用于给电解水制氢装置提供热碱液的碱液加热器I和用于给电解水制氢装置输出的气体进行洗气及气液分离装置II，其中：所述的碱液加热器I，其包括盖板(I
‑
1)、罐体(I
‑
2)、碱液盘管(I
‑
3)、电加热管(I
‑
4)；所述盖板(I
‑
1)可拆卸式固定于罐体(I
‑
2)顶部；所述电加热管(I
‑
4)插入式固定于罐体(I
‑
2)的侧壁下部；所述碱液盘管(I
‑
3)插入式固定安装在盖板(I
‑
1)上，碱液盘管(I
‑
3)一端为碱液进口I(I
‑
5)，另一端为碱液出口I(I
‑
6)；且碱液进口I(I
‑
5)、碱液出口I(I
‑
6)分别朝罐体(I
‑
2)外侧设置；所述的碱液盘管(I
‑
3)设置至少两组；所述的气液分离装置II，其包括上盖(II
‑
1)、洗气槽(II
‑
2)、隔板(II
‑
3)、气液分离器(II
‑
4)；其中，所述上盖(II
‑
1)可拆卸式固定于洗气槽(II
‑
2)顶部；所述隔板(II
‑
3)夹持在洗气槽(II
‑
2)与气液分离器(II
‑
4)的中间；所述洗气槽(II
‑
2)、隔板(II
‑
3)、气液分离器(II
‑
4)为可拆卸式固定连接；所述的上盖(II
‑
1)上设置有气体出口(II
‑
10)和纯水入口(II
‑
11)；所述隔板(II
‑
3)上设置有降液管(II
‑
6)及至少一个泡罩(II
‑
5)；所述的泡罩(II
‑
5)由泡帽(II
‑
13)和升气管(II
‑
7)组成；所述的泡帽(II
‑
13)为倒置的U形容器结构，且在开口端侧壁设置微孔；所述的升气管(II
‑
7)为直通的管道，穿过...

【专利技术属性】
技术研发人员：李灿，庞劲风，刘荣波，姚婷婷，毕扬，董延宝，
申请(专利权)人：大连海新工程技术有限公司，
类型：新型
国别省市：