[实用新型]一种制备高压氢气和氧气的装置

说明书

本实用新型属于能源开发技术领域，具体涉及一种制备高压氢气和氧气的装置，由电解室、极性转换器、电流源、比较器、计时器、控制模块、电磁转换器、氢分离器、氧分离器、供给泵及反向阀组成；其中，电解室位于氢分离器和氧分离器下部，并通过液体管相连；电解室中有多组电极，电磁转换器位于氢分离器和氧分离器中间，并通过气体管分别与氢分离器、氧分离器以及电解室的上部出气口连接，控制模块通过第一电磁阀和第二电磁阀分别与氢分离器和氧分离器的上部出气口相连。本实用新型提供的装置，能够在制备氢气时不排出氧气，在制备氧气时不排出氢气，保证了气体纯度，而且电解时电压很小降低了能耗，同时由于不采用隔离膜，能够达到很高的压强。

技术领域

本实用新型属于能源开发技术领域，具体涉及一种制备高压氢气和氧气的装置。

背景技术

氢是最理想的清洁能源，在氢气燃烧过程中放出的能量最多而且不会污染环境；在电解水制氢领域人们做了很多研究，随着氢燃料的飞速发展，电解制氢也逐渐步入工业化取代传统的蒸汽重整制氢的方法来消除对天然气的依赖性同时又减少成本增加氢燃料纯度。电解水工业化还处于发展阶段，仍有许多问题需要处理。传统的制氢电解槽需要隔离膜，一侧产生氢气另一侧产生氧气，但是由于隔离膜无法承受高度压强，所以很难制备出高纯度高压氢气和氧气，而且高电压高能耗大。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种制备高压氢气和氧气的装置，能够在制备氢气时不排出氧气，在制备氧气时不排出氢气，保证了气体纯度，而且电解时电压很小降低了能耗，同时由于不采用隔离膜，能够达到很高的压强。

一种制备高压氢气和氧气的装置，由电解室1、极性转换器2、电流源3、比较器4、计时器5、控制模块6、电磁转换器7、第一电磁阀8、第二电磁阀9、氢分离器10、氧分离器11、供给泵12及反向阀13组成；其中，氢分离器10和氧分离器11等高放置，电解室1位于氢分离器10和氧分离器11下部，均竖直放置，以保证电解液自然循环；电解室1与氢分离器10和氧分离器11的下部通过液体管相连；电解室1中有多组电极，每组电极由活性电极14和惰性电极15交替构成，活性电极14和惰性电极15彼此分立，惰性电极15接到电解室1外壳上，电解室1外壳接地，活性电极14依次通过比较器4、计时器5与极性转换器2以及控制模块6相连；电磁转换器7位于氢分离器10和氧分离器1中间，并通过气体管分别与氢分离器10、氧分离器11以及电解室1的上部出气口连接，控制模块6通过第一电磁阀8和第二电磁阀9分别与氢分离器10和氧分离器11的上部出气口相连，并通过供给泵12经过反向阀13与氢分离器10和氧分离器11的下部相连。所有与控制模块连接的都是导线(图中虚线部分)，其他的是管路连接液体和气体管都是金属管(图中黑色粗线部分)。

进一步地，氢分离器10和氧分离器11中设有液体水位传感器，分为3个位置：位置1'和1(分离器高度的60％-70％)、位置2'和2(分离器高度的45％-55％)、位置3'和3(分离器高度的30％-40％)，液体水位传感器与控制模块6相连。

进一步地，所述的电极组数为1～3组，所述的活性电极14为通过压块和烧结制得的铁、镍或者镍铁混合物的多孔合金块，活性电极的质量为20～40kg；惰性电极15为铁片。

进一步地，所述的多孔合金块的孔径为30～50微米。

更进一步地，电解室1中充满质量分数为20％～25％的碱溶液作为电解液，同时氢分离器10和氧分离器11中也充入电解液到达液面传感器2'和2的位置；电解室1中始终充满电解液以保证装置安全工作避免电极暴露在电解液外面。

本实用新型的制备高压氢气和氧气的装置工作原理：

首先手动打开反向阀13，通过控制模块6，关闭位于输送氢气和氧气的管路上的第一电磁阀8和第二电磁阀9；通过供给泵12向电解室1、氢分离器10和氧分离器11中注入电解液，当电解液达到位置2'和2时，控制模块6关闭供给泵12然后手动关闭反向阀13，装置准备工作。