[发明专利]一种碱溶液电解制氢装置及制氢方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氢气生产装置和生产方法，特别涉及一种电解制氢装置及其制氢方法。

背景技术

现有技术中，有一种电解水制氢系统，其申请号：201210422579.1；申请日：2012-10-30；该装置包括供电装置、电解槽、氢分离器、氧分离器、纯化塔，供电装置与电解槽相连，氢分离器、氧分离器分别连接在电解槽上，氢分离器与纯化塔相互连接。本发明所述的电解水制氢系统，将碱性液体电解分离获得氢气，并对氢气经过纯化塔进行纯化处理，以获得高纯度的氢气。

现有技术中，还有一种制氢系统，其申请号：201320772271.X；申请日：2013-11-28；公开号：203625483U；公开日：2014-06-04，该装置包括依次连接的自动补水子系统、电解子系统、气体分离子系统和氢气过滤子系统，所述氢气过滤子系统设置标准氢气出口与废气出口，还包括氢气标定装置，所述氢气标准装置的外部端口连接标准氢气瓶，所述自动补水子系统包括集水箱，所述集水箱内设置电解水进口、电解水进口与浑浊水出口，所述集水箱在电解水进口设置过滤器；电解水进口连接电解子系统。

现有技术中的不足之处在于：现有的制氢系统主要是从理论上解决如何制氢的问题，而不能用于生产实践，其未能解决初始状态下氢气不纯的问题，如何高效洗涤氢气的问题，其电解效能不高，制氢过程控制不方便，且生产的连续性差。

发明内容

本发明的目的是提供一种碱溶液电解制氢装置，使其可以安全制氢，制氢效率高，设备资金投入低，生产连续性好。

为此，本发明是通过如下技术方案得以实现的：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，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。

本发明在工作时，其电解液采用质量浓度为25~30%的 KOH或NaOH水溶液，在电解时，阳极产生氧气，阴极产生氢气；工作过程中，电解槽是满液的，通过两路出口分别接通氢分离器和氧分离器，在氢分离器和氧分离器中实现氢分离和氧分离，碱溶液可以通过碱液循环泵再次循环进入电解槽内，分离后的氢气经洗涤、气水分离、干燥后进入氢气储罐。通过三通阀一可以选择将氢气通过丝网阻火器后在大气中点燃焚烧，在系统内产生氢气纯度不高时，可避免其他气体的影响，尤其是在生产初期，可避免系统内的残留气体进入氢气储罐内。此外，电解液的消耗可通过氢气洗涤器补充进入系统内，补充的水中无碱，可充分洗涤氢气，避免氢气中夹带碱液或析出的碱颗粒，清洗后的水通过与氢分离器内的碱液混合，最后再与氧分离器内抽出的碱液混合，使其进入电解槽时，已经被充分混合，避免了电解槽内局部碱浓度不均匀所带来的问题。与现有技术相比，本发明的结构简单、控制方便，能够解决初始产氢时的气体不纯的问题，产氢后，可连续生产，其设备投资小，管理成本低。