[发明专利]高压电解装置和使这类装置惰化的方法

说明书

本发明涉及用于将水分解成氢和氧的高压电解装置。更具体地，本发 明涉及包含由多个电解池构成的电解堆的这类装置，这些电解池各自包含 阳极和阴极。该装置进一步包含向所述阳极和阴极供应水的水循环系统。 该循环系统本身包含水循环线路、循环泵、用于使在所述电解堆中产生的 气态氢与水分离的第一分离器和用于使在所述电解堆中产生的氧与水分离 的第二分离器，所述装置进一步包含用于向所述循环线路供应去离子水以 补偿由于产生气态氢和氧而消耗的水的水力供应器，并最后包含用于在该 装置停机时使第一和第二分离器惰化的停息器。

本发明还涉及在上述类型的装置停机时使该装置惰化的方法。

根据上述序言的电解装置是已知的。现有技术的这类装置示意性地显 示在附图1中。该图显示了封住电解堆5的压力室3、第一分离器7和第 二分离器9。在这方面需要指出，在这些装置的一些不同的实施方案中， 可以省略压力室。提供双循环线路11、13，以向该电解堆供应电解质(在 本例中，是其中溶解有合适的物质(例如氢氧化钾)的水)。所述循环线 路11、13是双路的。其由通过电解堆的阴极的阴极线路11以及通过阳极 的阳极线路13形成。这两个线路11和13具有通过循环泵15的共用部分。 泵15的作用是使电解质在双循环线路11、13中的回路中循环。在离开堆5 后，使一部分电解溶液进入阴极线路11直到第一分离器7，并使其余溶液 进入阳极线路直到第二分离器9。从阴极进入第一分离器7的液体含有气 态氢。类似地，来自阳极的液体含有气态氧。在分离器3、5中发生液体和 气体的分离。然后将脱气液体送回循环泵15。

氢和氧积聚在这两个分离器各自的上部。第一分离器7装有测定整个 装置的工作压力(通常为5至30巴)的压力调节阀17。当分离器7内的 压力达到阀17的极限值时，所述阀能使已产生的氢逸出。由于在此过程中 氧继续积聚在第二分离器9中，所述分离器中的水位降低，根据连通器原 理，第一分离器7内的水位上升。这两个分离器各自装有水位计(分别标 作19和20)。第二分离器9进一步配有减压阀23，当水位计指示分离器 中的水位差超过预定值时，阀23打开并使氧逸出直至两个水位相等。

该电解装置的运行涉及逐渐破坏其所容纳的水。当这两个分离器中的 水位和下降低于预定值时，水力供应器被触发以向循环线路11、13供应冷 水。如图1中所示，该水力供应器包含去离子水储器25和将该储器与循环 线路连接的管道28。进一步提供供应泵27，以将冷水送入循环线路。

该电解装置进一步装有用于在该装置停机时使第一和第二分离器惰化 的停息器。该停息器包含加压氮储器30和将该氮储器与两个分离器7、9 连接的供应管道32。当要停止该装置时，打开阀34，使氮流入分离器，优 选大量流入。同时，打开第一分离器7上的减压阀36和第二分离器9上的 减压阀23。由此，氮携带着分离器7中所含的氢通过阀36离开第一分离 器。类似地，氮可携带着分离器9中所含的氧经由阀23选出。这种工作方 式可使这两个分离器排空，并因此特别能够避免由于存在氢的任何爆炸危 险。

与刚才描述的这些相同类型的电解装置表现出一些缺点。首先，停息 器需要提供大量的加压氮。此外，在惰化过程中，第一分离器7中所含的 氢损失，因为其与大量氮混合并然后被释放到大气中。

本发明特别旨在克服上述缺点。通过提供序言中所述类型的电解装置， 实现了这一目的，其特征在于停息器包含分别位于第一和第二分离器上的 第一和第二减压阀，所述减压阀用于同时释放这两个分离器中的压力，并 使这两个分离器内的水位保持基本恒定，且所述装置的特征在于，提供该 停息器以控制所述水力供应器，以致一旦这两个分离器已实质减压，就用 水完全装满这两个分离器。

要理解的是，根据本发明，所述装置的水力供应器用于向分离器供应 惰化流体。这一特征意味着不必提供加压氮储器，这大大降低了电解装置 的维护成本。

此外，水力供应器与在正常运行中用于补充循环线路11的冷水的水力 供应器是相同的。由于在停息阶段中和在正常运行阶段中使用相同的设备， 因而能够大大简化本发明的设计。

在本发明的有利变体中，在惰化阶段中在所述两个分离器7、9完全装 满水时从第一分离器中逐出的氢被回收而不是被释放到大气中。实际上， 由于氢不与氮混合，其品质不受惰化过程影响，因此可以回收。