[实用新型]利用水电解制备纯氢及氧回收系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种水电解制备氢气系统，尤其涉及一种利用水电解制备纯氢及氧回收系统。

背景技术

氢气是主要的工业原料，也是最重要的工业气体和特种气体，在石油化工、电子工业、冶金工业、食品加工、浮法玻璃、精细有机合成、航空航天等方面有着广泛的应用。同时，氢也是一种理想的二次能源(二次能源是指必须由一种初级能源如太阳能、煤炭等来制取的能源)。其中一些领域对氢气的纯度要求很高，如航天工业燃料、色谱测试等需要高纯度的氢气，而现有水电解装置制备的氢气的纯度还达不到要求。

水电解制备氢气的过程中，副产物为氧气，纯度为99.3％，由于所产生的氧气的纯度太低，工业用氧气要求的最低纯度也要99.7％，所以这部分氧气不能很好的利用，一般都会选择直接排放掉，如果对于小型的水电解制氢装置来说，这样的浪费可能是微乎其微的，但是对于大中型的水电解制氢设备，它产生的副产物氧气的量是不能忽视的，如果还是选择直接排入大气的话，会造成了很大的浪费，另外，如果单独做一套氧气的后处理设备的话，材料的费用和占地的空间都有很大程度的浪费。

实用新型内容

根据以上现有技术中的不足，本实用新型要解决的技术问题是：提供一种利用水电解制备纯氢及氧回收系统，其结构简单、操作便捷，制备出的氢气纯度高，同时对氧气进行了纯化回收，具有较高的经济效益。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

所述的利用水电解制备纯氢及氧回收系统，包括电解槽、氢气冷却器、氢液分离器、氢汽水分离器和氢气储罐，电解槽分别与纯水装置、碱液装置、氧气冷却器和氢气冷却器相连，氢气冷却器与氢液分离器、氢汽水分离器、硅胶纯化器、分子筛除氧器、脱氮纯化器和氢气储罐依次相连，氢气冷却器的底部与电解槽相连；氢液分离器底部与液体收集器相连；氧气冷却器与氧液分离器、硅胶纯化器、脱氮纯化器和氧气储罐依次相连；分子筛除氧器还分别与加压器和氧气储罐相连。

所述纯水装置与电解槽相连的管线上设有流量计。

所述碱液装置与电解槽相连的管线上设有流量计。

所述脱氮纯化器与氢气储罐相连的管线上设有阻火器，增加系统的安全性。

所述氢气冷却器与电解槽相连的管线上设有流量计。

所述氢气冷却器的底部与电解槽相连，是将氢气冷却器中冷却得到的水和电解液回收至电解槽，不但减少了碱液装置补给的碱液用量，而且节能减排。

氧气冷却器与氧液分离器、硅胶纯化器、脱氮纯化器和氧气储罐依次相连，实现了对氧气的纯化和回收，节约了能源，具有显著的经济效益。

所述分子筛除氧器还分别与加压器和氧气储罐相连，当氢气收集完毕时，启动加压器对分子筛除氧器中的分子筛进行加压，以释放分子筛中吸附的氧气至氧气储罐中，进一步回收氧气。

所述硅胶纯化器可以分别吸附氢气和氧气中的水分；所述分子筛除氧器吸附氢气中的氧气，脱氮纯化器分别吸附氢气和氧气中的氮气，进一步提高了氢气和氧气的纯度。

水电解产生的氢气由电解槽引出，与夹带的电解液一起进入氢气冷却器进行冷却，冷却后的电解液和水返回到电解槽中进行重新利用；向上升起的氢气经氢液分离器进行分离，产生的液体进入液体收集器进行收集，分离后的氢气进入氢汽水分离器进一步分离，然后氢气依次进入分子筛除氧器和脱氮纯化器，分别吸附氢气中掺杂的氧气和氮气，进一步提高了氢气的纯度，提纯后的氢气最终进入氢气储罐进行储存。

水电解产生的氧气由电解槽引出，与夹带的电解液一起进入氧气冷却器进行冷却，冷却后的电解液和水滞留在氧气冷却器中，而冷却后的氧气进入氧液分离器中进行进一步的分离，分离后的氧气依次进入硅胶纯化器和脱氮纯化器，分别吸附氧气中的水分和氮气，提高了氧气的纯度，提纯后的氧气最终进入氧气储罐进行储存。当氢气收集完毕时，启动加压器对分子筛除氧器中的分子筛进行加压，以释放分子筛中吸附的氧气至氧气储罐中，进一步回收氧气。

本实用新型所具有的有益效果是：

本实用新型结构简单、操作便捷，制备出的氢气纯度高，同时对氧气进行了纯化回收，具有较高的经济效益。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图中：1、碱液装置；2、纯水装置；3、氧气冷却器；4、氧液分离器；5、硅胶纯化器；6、脱氮纯化器；7、氧气储罐；8、氢液分离器；9、氢汽水分离器；10、分子筛除氧器；11、阻火器；12、氢气储罐；13、加压器；14、液体收集器；15、氢气冷却器；16、流量计；17、电解槽。

具体实施方式