[发明专利]一种碱溶液电解制氢装置及制氢方法

权利要求书

1.一种碱溶液电解制氢装置，包括直流电源、电解槽、氢分离器和氧分离器，直流电源的电源正极和负极分别接通电解槽的阳极板和阴极板，其特征在于：电解槽的底部设有碱液进液口；电解槽的阳极区上部接通氧分离器的循环液进口，氧分离器顶部的气相出口经阀接通大气；电解槽的阴极区上部接通氢分离器的循环液进口，氢分离器顶部的气相出口连接至氢气洗涤器的进口并延伸至氢气洗涤器内的溢流口下方，氢气洗涤器顶部的出口连接三通阀一的进口，三通阀一的一路出口经丝网阻火器接通大气，三通阀一的另一路出口接通气水分离器的进口；氢分离器和氧分离器底部分别设有循环液出口，所述循环液出口依次经碱液冷却器、碱液循环泵和碱液过滤器接通碱液进液口；所述气水分离器的出气口经三通阀二连接至干燥系统，干燥系统的出口经管道过滤器连接至氢气储罐；所述氢分离器和氧分离器内分别设有水冷却机构；气水分离器的底部经阀连接至氢气排水水封机构；所述氢气洗涤器上设有补水口，氢气洗涤器的溢流口连接至氢分离器；所述干燥系统包括干燥塔A、干燥塔B和再生冷却器，所述干燥塔A、干燥塔B具有相同的内部结构，分别包括同轴设置的外塔和内塔，内塔和外塔之间设有分子筛，内塔底部与外塔接通，内塔中心设有加热器，内塔上部设有内塔进出气口，外塔上部设有外塔进出气口；所述再生冷却器包括可以互换的两个气相口，还包括冷却水的进出口，以及内底部设置的排污口，排污口经阀连接至氢气排水水封机构；三通阀二的出口一路接通三通阀三的进口，另一路连接至再生冷却器上的任一气相口，三通阀三两路出口一路连接至干燥塔A的内塔进出气口，另一路连接至干燥塔B的内塔进出气口；干燥塔A和干燥塔B的内塔进出气口还经三通阀四连接所述干燥系统的出口；干燥塔A的外塔进出气口与再生冷却器的一个气相口相连，干燥塔B的外塔进出气口与再生冷却器的另一个气相口相连。

2.根据权利要求1所述的一种碱溶液电解制氢装置，其特征在于：所述电解槽为压滤式双极结构，中间极板为正极，两端极板为负极，进液管设置在电解槽下部，阴极区的上部设有氢液出口，阳极区上部设有氧液出口。

3.根据权利要求2所述的一种碱溶液电解制氢装置，其特征在于：氢气洗涤器、氧分离器和氢分离器上分别设有用于控制压力和液位的传感器。

4.根据权利要求2所述的一种碱溶液电解制氢装置，其特征在于：所述氢气洗涤器的气相出口的管路上旁通连接有在线氢中氧分析仪；所述氧分离器的气相出口的管路上旁通连接有在线氧中氢分析仪。

5.根据权利要求2所述的一种碱溶液电解制氢装置，其特征在于：所述气水分离器和再生冷却器底部与氢气排水水封机构相连的阀为自动排污阀。

6.根据权利要求2所述的一种碱溶液电解制氢装置，其特征在于：所述三通阀为气动三通球阀。

7.一种碱溶液电解制氢方法，其特征在于利用权利要求1-6任意一项的装置进行制氢，以KOH或NaOH碱液作为电解液，电解槽内的碱液中碱的质量百分浓度为25~30%，电解槽的工作温度为85~90℃，额定电流900~950A，电压48~55V。

8.根据权利要求7所述一种碱溶液电解制氢方法，其特征在于所述电解液中加入有质量浓度0.2~0.3%的V₂O₅。