电解水制氢气的装置和电解水制氢气的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及制氢领域，公开了电解水制氢气的装置和电解水制氢气的方法

【技术实现步骤摘要】
电解水制氢气的装置和电解水制氢气的方法


[0001]本专利技术涉及制氢领域，具体涉及一种电解水制氢气的装置和一种电解水制氢气的方法
。

技术介绍

[0002]电解水制氢是氢能发展中必备环节，理论上电解获得
1kg
氢气需要投入
9kg
水，但是实际耗水量会高于该值，主要原因之一为电解槽需要采用纯水，一般是源头水经过反渗透等除盐水系统获得，在获得合格的除盐水后
(25℃
的电导率
<1
μ
s/cm)
，会形成一股相对源头用水盐份高3‑8倍的浓水
(
称为含盐浓水
)
，这股水当前一般直接外排，从而使得水资源利用率仅有
70
‑
85
％，业内基本未进行过水资源的回收利用；水资源回收利用的瓶颈在一定程度上制约了氢能的发展
。
因此，亟需一种能够提高水资源利用率的电解水制氢工艺
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的电解水制氢时水资源利用率较低的问题，提供一种电解水制氢气的装置和一种电解水制氢气的方法，该方法利用电解过程的余热，将其与含盐浓水换热并将含盐浓水进行蒸馏冷凝，得到蒸馏水，从而提高了水的利用率
。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种电解水制氢气的装置，其中，所述装置包括：相互连通的除盐水系统
、
电解制氢系统和蒸馏冷凝系统；其中，
[0005]所述除盐水系统的脱盐水出口和所述电解制氢系统的原料入口连通；
[0006]所述除盐水系统的含盐浓水出口和所述蒸馏冷凝系统的原料入口连通；
[0007]所述电解制氢系统的排液出口和所述蒸馏冷凝系统的热源管道入口连通；
[0008]所述蒸馏冷凝系统的热源管道出口与所述电解制氢系统的电解质加注口连通，所述蒸馏冷凝系统的冷凝液出口与所述除盐水系统的原水入口可选地连通
。
[0009]本专利技术第二方面提供一种电解水制氢气的方法，其中，所述方法包括：
[0010]S1、
将原水进行除盐，得到脱盐水和含盐浓水；
[0011]S2、
将所述脱盐水进行电解，得到氢气
、
氧气和碱水混合物；
[0012]S3、
将所述碱水混合物作为热源对至少部分所述含盐浓水进行蒸馏和冷凝，得到蒸馏水
。
[0013]通过上述技术方案，本专利技术的有益效果为：
[0014]蒸馏水常规制备工艺采用蒸汽加热，加热源蒸汽温度高于水汽化温度，由于需要额外的能源，现有技术未将其在工业中应用
。
采用真空蒸馏系统获得蒸馏水的工艺尚未见相关研究，也未对其操作条件和参数做系统的选择
。
[0015]本专利技术利用电解过程的余热，将电解制氢系统中具有余热的碱水混合物作为蒸馏冷凝系统的热源与含盐浓水进行间接换热，将含盐浓水蒸发冷凝得到的蒸馏水继续返回除盐水系统生产脱盐水或者直接进入电解槽使用，从而提高水的利用率
。
[0016]在本专利技术的一些优选实施方式中，通过选择合适的蒸馏压力；将含盐浓水进行蒸馏冷凝时，选择合适的采出的蒸馏水占含盐浓水的比例；选择合适的真空蒸馏系统中填料段的高度，以及合适的蒸馏冷凝时蒸馏水的回流比，水资源利用率提高至
90
％
‑
98
％，大幅降低了水耗，且电解槽废热得以利用
。
附图说明
[0017]图1是本专利技术的一种具体实施方式中的电解水制氢气的装置图
。
[0018]附图标记说明
[0019]1电解槽2氢气气液分离器3氧气气液分离器
[0020]4碱液循环泵5蒸馏冷凝系统
具体实施方式
[0021]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值
。
对于数值范围来说，各个范围的端点值之间
、
各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开
。
[0022]本专利技术第一方面提供一种电解水制氢气的装置，其中，所述装置包括：相互连通的除盐水系统
、
电解制氢系统和蒸馏冷凝系统；其中，
[0023]所述除盐水系统的脱盐水出口和所述电解制氢系统的原料入口连通；
[0024]所述除盐水系统的含盐浓水出口和所述蒸馏冷凝系统的原料入口连通；
[0025]所述电解制氢系统的排液出口和所述蒸馏冷凝系统的热源管道入口连通；
[0026]所述蒸馏冷凝系统的热源管道出口与所述电解制氢系统的电解质加注口连通，所述蒸馏冷凝系统的冷凝液出口与所述除盐水系统的原水入口可选地连通
。
[0027]本专利技术中，原水经所述除盐水系统分离后得到的除盐水在所述电解制氢系统中进行电解制氢，同时所述电解制氢系统排出的碱水混合物送入所述蒸馏冷凝系统作为蒸发所述除盐水系统排出的含盐浓水的热源，所述含盐浓水经所述蒸发和冷凝而得的蒸馏水可选地返回所述除盐水系统
。
[0028]根据本专利技术，优选地，所述电解制氢系统包括：电解槽
、
氧气气液分离器和氢气气液分离器；其中，
[0029]所述氧气气液分离器和所述电解槽连通，用于将来自所述电解槽的阳极产物进行分离，得到氧气和碱水
‑1；
[0030]所述氢气气液分离器和所述电解槽连通，用于将来自所述电解槽的阴极产物进行分离，得到氢气和碱水
‑2；
[0031]所述氧气气液分离器和所述氢气气液分离器和所述蒸馏冷凝系统连通，用于将所述碱水
‑1和碱水
‑2作为所述蒸馏冷凝系统的热源
。
[0032]本专利技术中，所述电解槽为碱性电解槽
。
[0033]根据本专利技术，优选地，所述蒸馏冷凝系统的热源管道出口和所述电解槽连通，用于将所述碱水
‑1和碱水
‑2降温后返回至所述电解槽作为电解质
。
[0034]根据本专利技术，优选地，所述蒸馏冷凝系统的热源管道出口和所述电解槽之间设置
有碱液循环泵，用于将来自所述热源管道出口的流出物送入所述电解槽
。
[0035]根据本专利技术，优选地，所述蒸馏系统为真空蒸馏系统，所述真空蒸馏系统可以为单效真空蒸馏系统，也可以为多效真空蒸馏系统
。
使用多效真空蒸馏系统进行蒸馏，可以在蒸馏水采出量较高时，仍能保证蒸馏水具有较低的电导率，且能进一步提高水资源利用率
。
[0036]根据本专利技术，优选地，所述蒸馏冷凝系统还包括冷凝器，用于将所述含盐浓水蒸发得到的水蒸气凝结得到送入所述除盐水系统的蒸馏水
。
[0037]根据本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种电解水制氢气的装置，其特征在于，所述装置包括：相互连通的除盐水系统
、
电解制氢系统和蒸馏冷凝系统；其中，所述除盐水系统的脱盐水出口和所述电解制氢系统的原料入口连通；所述除盐水系统的含盐浓水出口和所述蒸馏冷凝系统的原料入口连通；所述电解制氢系统的排液出口和所述蒸馏冷凝系统的热源管道入口连通；所述蒸馏冷凝系统的热源管道出口与所述电解制氢系统的电解质加注口连通，所述蒸馏冷凝系统的冷凝液出口与所述除盐水系统的原水入口可选地连通
。2.
根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电解制氢系统包括：电解槽
、
氧气气液分离器和氢气气液分离器；其中，所述氧气气液分离器和所述电解槽连通，用于将来自所述电解槽的阳极产物进行分离，得到氧气和碱水
‑1；所述氢气气液分离器和所述电解槽连通，用于将来自所述电解槽的阴极产物进行分离，得到氢气和碱水
‑2；所述氧气气液分离器和所述氢气气液分离器和所述蒸馏冷凝系统连通，用于将所述碱水
‑1和碱水
‑2作为所述蒸馏冷凝系统的热源
。3.
根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述蒸馏冷凝系统的热源管道出口和所述电解槽连通，用于将所述碱水
‑1和碱水
‑2降温后返回至所述电解槽作为电解质
。4.
根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述蒸馏冷凝系统的热源管道出口和所述电解槽之间设置有碱液循环泵，用于将来自所述热源管道出口的流出物送入所述电解槽
。5.
根据权利要求1‑4中任意一项所述的装置，其特征在于，所述蒸馏冷凝系统为真空蒸馏系统
。6.
根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述真空蒸馏系统中设置有填料段，所述填料段的高度大于等于
1m。7.
根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述蒸馏冷凝系统还包括冷凝器，用于将所述含盐浓水蒸发得到的水蒸气凝结得到送入所述除盐水系统的蒸馏水
。8.
一种电解水制氢气的方法，其特征在于，所述方法包括：
S1、
将原水进行除盐，得到脱盐水和含盐浓水；
S2、
将所述脱盐水进行电解，得到氢气
、
氧气和碱水混合物；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，请求不公布姓名，
申请(专利权)人：北京海望氢能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：