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电解水制氢系统的制作的过程docx

时间: 2023-10-18 02:38:13 |   作者: 解决方案309

  PAGE PAGE 1 电解水制氢系统的制作的过程 本有用新型涉及一种制氢系统,特殊涉及一种电解水制氢系统,属于制氢设备技术领域。 背景技术: 电解水是一种重要的制氢办法,能应用于金属冶炼、煤化工、石油精炼、体面发电储能、燃料电池等领域,该工艺制氢过程中不产生温室气体,被认为是制氢的重要办法,电解水产生的氢气中普通混有少量的氧气、水汽和电解液,一定要通过分别洗涤等步骤脱除,以得到高纯氢气;然现有的除氧干燥办法主要为变温吸附,用法固态吸附剂对氧气与水分举行吸附,并通过加热的办法使吸附剂再生,而这一过程常用法电加热供能,能耗较高。 技术实现要素: 本有用新型的最大的目的在于提供一种电解水制氢系统,以克服现有技术中的不足。 为实现前述有用新型目的,本有用新型采纳的技术计划包括: 本有用新型实施例提供了一种电解水制氢系统,包括依次衔接的电解水机构、催化氧化机构、起码一个第一干燥机构、冷却分别洗涤机构以及起码一个其次干燥机构,以及,所述第一干燥机构还与所述电解水机构衔接,所述其次干燥机构还与所述第一干燥机构导热衔接;其中, 所述电解水机构起码用于制备获得氢气,所述氢气包含在自所述电解水机构导出的混合气体中; 所述催化氧化机构起码用于使所述混合气体中的氢气与氧气发生催化反应并使所述混合气体的温度升至指定温度以上; 所述第一干燥机构起码用于与所述混合气体举行热量交换,并使所述混合气体中的部分气体冷凝形成液相介质,所述液相介质回流至所述电解水制氢机构; 所述冷却分别洗涤机构起码用于除去混合气体中的低沸点杂质; 所述其次干燥机构起码用于除去所述混合气体中的水分,从而获得高纯氢气。 与现有技术相比,本有用新型实施例提供的一种电解水制氢系统,结构容易,用法便利,其可以对在氢气举行后续处理过程中的热量举行回收利用,进而节省了氢气制备、收集中的能耗,进而降低了生产成本; 本有用新型实施例提供的一种电解水制氢系统,利用催化氧化燃烧器脱除了氢气中的微量氧气,同时放出热量,并将该热量与气体的部分显热举行回收,并利用回收的热量对干燥剂举行加热再生,降低了干燥剂在再生过程的能耗。 附图解释 图1是本有用新型一典型实施案例中提供的一种电解水制氢系统的结构暗示图。 详细实施方式 鉴于现有技术中的不足,本案发明人经长久讨论和大量实践,得以提出本有用新型的技术计划。如下将对该技术计划、其实施过程及原理等作进一步的说明解释。 本有用新型实施例提供了一种电解水制氢系统,包括依次衔接的电解水机构、催化氧化机构、起码一个第一干燥机构、冷却分别洗涤机构以及起码一个其次干燥机构,以及,所述第一干燥机构还与所述电解水机构衔接,所述其次干燥机构还与所述第一干燥机构导热衔接;其中, 所述电解水机构起码用于制备获得氢气,所述氢气包含在自所述电解水机构导出的混合气体中; 所述催化氧化机构起码用于使所述混合气体中的氢气与氧气发生催化反应并使所述混合气体的温度升至指定温度以上; 所述第一干燥机构起码用于与所述混合气体举行热量交换,并使所述混合气体中的部分气体冷凝形成液相介质,所述液相介质回流至所述电解水制氢机构; 所述冷却分别洗涤机构起码用于除去混合气体中的低沸点杂质; 所述其次干燥机构起码用于除去所述混合气体中的水分,从而获得高纯氢气。 进一步的,所述第一干燥机构包括第一干燥塔,所述第一干燥塔具有与催化氧化机构衔接的进气口、与冷却分别洗涤机构衔接的出气口以及与电解水机构衔接的液体回流出口。 进一步的,所述其次干燥机构包括其次干燥塔,所述其次干燥塔的一端设置有与冷却分别洗涤机构衔接的进气口,另一端设置有出气口,其中,所述其次干燥塔设置在所述第一干燥塔的外部,所述其次干燥塔的塔壁与第一干燥塔的塔壁导热衔接,或者,所述其次干燥塔与第一干燥塔的部分塔壁重合。 进一步的,所述其次干燥机构包括其次干燥塔,所述其次干燥塔的一端设置有与冷却分别洗涤机构衔接的进气口,另一端设置有出气口,其中,所述其次干燥塔设置在所述第一干燥塔的内部。 在一些较为详细的实施计划中,所述第一干燥塔与其次干燥塔设置为一体,所述第一干燥塔与其次干燥塔由良导热金属分隔形成。 进一步的,起码所述其次干燥塔的塔壁为良导热金属层。 更进一步的,所述第一干燥塔和/或其次干燥塔外部设置有保温层,或者,所述第一干燥塔和其次干燥塔设置在一保温结构内。 更进一步的,所述其次干燥塔还与真空泵衔接,所述真空泵起码用于在所述其次干燥塔内形成负压环境。 更进一步的,所述其次干燥塔还与补热机构衔接,所述补热机构起码用于对所述其次干燥塔举行加热,以使所述其次干燥塔内的温度达到能够使其次干燥塔内的干燥剂再生的指定温度,该补热机构可以是加热器等。 在一些较为详细的实施计划中,所述的电解水制氢系统包括多个第一干燥机构和多个其次干燥机构,所述多个第一干燥机构彼此自立设置且分离与所述催化氧化机构、电解水机构、冷却分别洗涤机构衔接,所述多个其次干燥机构彼此自立设置且分离与所述冷却分别洗涤机构衔接。 进一步的,所述电解水制氢系统还包括氢气收集和存储机构,所述氢气收集和存储机构与所述其次干燥机构衔接。 进一步的,所述电解水机构包括电解槽、纯水补充机构和电解液回收补充机构。 进一步的,所述催化氧化机构包括催化燃烧器。 进一步的,所述冷却分别洗涤机构包括冷却器、分别器和洗涤器。 如下将结合附图对该技术计划、其实施过程及原理等作进一步的说明解释。 请参阅图1,一种电解水制氢系统,包括电解水机构10、催化燃烧器20、起码一个第一干燥塔30、冷却分别洗涤机构以及起码一个其次干燥塔40,其中,所述电解水机构10、催化燃烧器20、起码一个第一干燥塔30、冷却分别洗涤机构以及起码一个其次干燥塔40之间依次通过衔接管路衔接,以及,所述第一干燥塔30还与所述电解水机构10衔接,所述其次干燥塔40还与所述第一干燥塔30导热衔接。 详细的,所述第一干燥塔30的一端具有与催化氧化机构10衔接的进气口31,另一端具有与冷却分别洗涤机构衔接的出气口32以及与电解水机构10衔接的液体回流出口33,所述其次干燥塔40的一端设置有与冷却分别洗涤机构衔接的进气口41、与真空泵衔接的抽线,其中,所述其次干燥塔40与第一干燥塔30导热衔接,以实现使自催化燃烧器20输出的混合气体中的热量转移至其次干燥塔40,并利用自催化燃烧器20输出的混合气体中的热量对其次干燥塔40举行加热,以使其次干燥塔40内的温度达到可使其内部的干燥剂再生的指定温度。 详细的,请再次参阅图1,其次干燥塔40设置在第一干燥塔30的内部,第一干燥塔30的塔壁为良导热金属层,第一干燥塔30的外部设置有保温层;固然,其次干燥塔40还可以设置在第一干燥塔30的外部并与第一干燥塔30并排设置,其次干燥塔40和第一干燥塔30可以具有共用的塔壁,该共用部分的塔壁为良导热金属层,第一干燥塔30和其次干燥塔40的外部均设置有保温层,该保温层的材质和厚度可以采纳本事域技术人员已知的材质和参数,其主要为了实现对第一干燥塔30和其次干燥塔40举行保温。 详细的,所述第一干燥塔30起码用于与催化燃烧器20输出的混合气体举行热量交换,并使所述混合气体中的部分气体冷凝形成液相介质,所述液相介质回流至所述电解水制氢机构;所述冷却分别洗涤机构起码用于除去混合气体中的低沸点杂质;所述其次干燥塔40起码用于除去所述混合气体中的水分,从而获得高纯氢气。 详细的,可以理解地,第一干燥塔30和其次干燥塔40还可以设置为一体,第一干燥塔30和其次干燥塔40可以是同一干燥塔的两部分,该两部分通过良导热金属层分隔形成,该两部分相对自立,两者可以是并排设置,也可以是套设设置,图1中示出的是第一干燥塔30和其次干燥塔40分离为一夹套式干燥塔的外层结构和内层结构,第一干燥塔和其次干燥塔的结构主要是为了实现其次干燥塔与进入第一干燥塔内的混合气体举行充分的热量交换。 详细的,所述电解水制氢系统还包括真空泵,所述线的抽线衔接,所述真空泵起码用于在所述其次干燥塔40内形成干燥剂再生所需的负压环境,其中,所述真空泵可以耐受较高湿度的气体。 详细的,所述电解水制氢系统还包括补热机构,所述补热机构与其次干燥塔40衔接,所述补热机构起码用于对所述其次干燥塔40举行加热,以使所述其次干燥塔40内的温度达到能够使其次干燥塔内的干燥剂再生的指定温度,该补热机构可以是加热器等,该补热机构可以采纳本事域技术人员已知的器件,其详细的功率、型号等可以按照详细需要举行挑选。 详细的,所述的电解水制氢系统可以包括多个第一干燥塔30和多个其次干燥塔40,所述多个第一干燥塔30彼此自立设置且分离与所述催化氧化机构、电解水机构10、冷却分别洗涤机构衔接,所述多个其次干燥塔40彼此自立设置且分离与所述冷却分别洗涤机构衔接;需要解释的是,多个第一干燥塔30可以与多个其次干燥塔40一一对应,每一第一干燥塔30可以与一其次干燥塔40组成一个干燥单元,固然,每一第一干燥塔30可以与多个其次干燥塔40衔接,每一其次干燥塔还可以与多个第一干燥塔30衔接,但需要在多个第一干燥塔30可以与多个其次干燥塔40之间的衔接管线上设置控制打开关闭的阀,以实现对混合体走向的控制。 详细的,所述其次干燥塔40填充有干燥剂,所述干燥剂包括氧化铝、硅胶、碳酸钾等;所述多个其次干燥塔40可以循环工作,即多个其次干燥塔40可以依次循环举行吸附、加热使干燥剂再生与冷却三个步骤。 详细的,所述电解水制氢系统还包括氢气收集和存储机构,所述氢气收集和存储机构与所述其次干燥塔40衔接。 详细的,所述电解水机构10起码用于制备获得氢气,所述氢气包含在自所述电解水机构导出的混合气体中,所述电解水机构10包括电解槽、纯水补充机构和电解液回收补充机构等,该电解水机构10可以采纳通过市购获得现有装置,在此不对其结构作详细的限制。 水电解制氢是一种较为便利的制取氢气的办法。在弥漫电解液的电解槽中通入直流电,水分子在电极上发生电化学反应,分解成氢气和氧气。 在一些电解质水溶液中通入直流电时,分解出的物质与本来的电解质彻低没有关系,被分解的是作为溶剂的水,本来的电解质仍然留在水中,例如硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等均属于这类电解质。 在电解水时,因为纯水的电离度很小,导电能力低,属于典型的弱电解质,所以需要加入前述电解质,以增强溶液的导电能力,使水能够顺当地电解成为氢气和氧气。 详细的,所述催化燃烧器20起码用于使所述混合气体中的氢气与氧气发生催化反应并使所述混合气体的温度升至指定温度以上,所述催化燃烧器20内填充有氢氧反应催化剂,所述氢氧反应催化剂可以是活性铜、镍铬合金、钯分子筛、钯氧化铝、钯碳纤维、铂氧化铝、钌氧化铝、铑氧化铝等,该催化燃烧器20可以通过市购获得,在此不对其详细的结构作详细的限定。 详细的,所述冷却分别洗涤机构可以采纳现有设备,其包括冷却器、分别器和洗涤器等,在此不对其详细的结构作详细的限定。 详细的,本有用新型实施例提供的一种电解水制氢系统的工作过程和原理起码包括: 通过电解水机构10电解产生氢气,由电解水机构10产生的氢气包括少量氧气、一定量的水蒸气与电解液; 该混合气体首先通入催化燃烧器20,在适量催化剂作用下,氢气与氧气发生可控反应,氧气被去除且放出热量,此时混合气体的温度提升至干燥剂再生所需的指定温度以上; 将混合气体通入第一干燥塔30,并与其次干燥塔40充分换热,此时其次干燥塔40内的干燥剂温度在达到了能够使其再生的温度区间内,并可以通过线抽至负压再愤怒氛或环境; 混合气体自第一干燥塔30导出后,经过分别、洗涤、冷却等处理后脱除大多数低沸点杂质,剩余混合气体进入其次干燥塔40内,其次干燥塔40内的干燥剂处于吸附状态,将混合气体中的微量水汽吸附后,在其次干燥塔40出口处得到纯净氢气。 固然,本有用新型实施例提供的一种电解水制氢系统的工作过程还包括: 多个其次干燥塔40内的干燥剂依次循环吸附再生,每个循环包括吸附、加热再生与冷却三个过程,各个过程的时光长度按照其次干燥塔的数量以及干燥剂吸附能力确定。 详细的,经催化氧化后获得高温混合气体仅流入与处于加热再生阶段的其次干燥塔相对应的第一干燥塔内,与处于冷却阶段的其次干燥塔相对应的第一干燥塔内无高温混合气体流淌。 若干燥剂再生所需热量超过第一干燥塔内高温混合气体所供应的热量,则由补热器供应剩余的能量。 实施例1 一种碱性电解水制氢系统(alk),其氢气催化氧化热回收系统包括一个催化燃烧器20、3个夹套式干燥塔及一台真空泵,正常工作时,氢气由电解槽阴极产生,其干基成分大致为99.8%氢气,0.2%氧气,此外还包含一定量的水蒸汽与电解液。 详细的,一种碱性电解水制氢系统(alk)的工作过程包括:氢气首先流入催化燃烧器20,在催化燃烧器20中,氢气与氧气发生催化反应放出热量,同时产生少量水蒸气,上述所得的热氢气温度约为110-125℃,进入夹套式干燥塔外层(该夹套式干燥塔即为其次干燥塔设置在第一干燥塔内部并设置在第一的状况,夹套式干燥塔的外层即第一干燥塔,下同)后放热,温度降低至60-80℃,部分液体冷凝,由液体回流出口33流出,终于重新进入电解槽内循环用法,剩余气体通过分别器、洗涤器、压力调整器、冷却器后,温度降至常温附近,这一过程中液态组分进一步与气体分别,液态组分被回收,所得的较为干燥的气体流入夹套式干燥塔内层(即其次干燥塔,下同);三个夹套式干燥塔的内层内填充有碳酸钾作为干燥剂,夹套式干燥塔内层内的干燥剂对剩余的微量水分举行吸附,直到气体的湿度达到指定标准。 在上述过程中,夹套式干燥塔内层的气体入口41、气体出口42关闭,抽线打开,由真空泵对夹套式干燥塔内层举行抽真空,夹套式干燥塔a内层所填充的干燥剂处于真空加热再生阶段;夹套式干燥塔b内层的气体入口、气体出口开启,抽真空出气口关闭,处于吸附状态;夹套式干燥塔c的全部出口、入口均关闭,处于冷却状态,三个夹套式干燥塔的循环工作时序如表1所示。 与现有技术相比,本有用新型实施例提供的一种电解水制氢系统,结构容易,用法便利,其可以对在氢气举行后续处理过程中的热量举行回收利用,进而节省了氢气制备、收集中的能耗,进而降低了生产成本;以及,本有用新型实施例提供的一种电解水制氢系统,利用催化氧化燃烧器脱除了氢气中的微量氧气,同时放出热量,并将该热量与气体的部分显热举行回收,并利用回收的热量对干燥剂举行加热再生,降低了干燥剂在再生过程的能耗。 应该理解,上述实施例仅为解释本有用新型的技术构思及特点,其目的是让认识此项技术的人士能够了解本有用新型的内容并据以实施,并不能以此限制本有用新型的庇护范围。凡按照本有用新型精神实质所作的等效变幻或修饰,都应涵盖在本有用新型的庇护范围之内。

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