[实用新型]一种带有气体预纯化功能的水电解制氢装置

说明书

本实用新型公开了一种带有气体预纯化功能的水电解制氢装置，氧气碱液混合管道的两端分别连接电解槽正极出气口和氧气三通接口的进口，氧气三通接口的上侧出口连接氧气碱液分离器的进气口，氢气碱液混合管道的两端分别连接电解槽负极出气口和氢气三通接口的进口，氢气三通接口的上侧出口连接氢气碱液分离器的进气口，氧气三通接口的下侧碱液出口、氧气碱液分离器的碱液出料口、氢气三通接口的下侧碱液出口和氢气碱液分离器的碱液出料口连接电解槽下侧的碱液回流口，三通接口的上侧出气口和下侧碱液出口分别设置有憎水膜和亲水膜。本实用新型预纯化作用减小了气液分离器的气液处理量和设计尺寸，同时也减小了后续纯化设备的处理量和设计尺寸。

技术领域

本实用新型涉及一种水电解制氢装置，特别是一种带有气体预纯化功能的水电解制氢装置。

背景技术

水电解制氢采用氢氧化钾或氢氧化钠水溶液为电解液。水在电极表面电解形成氢气和氧气，并与碱液形成气液混合物，分别进入氢、氧气液分离器，分离出来的气体再经过气体洗涤、冷却、脱氧等纯化处理。

在整个制氢装置中，气液分离器和后续的纯化设备所占体积可以达到50%，甚至更高，且造价成本也十分高昂。尤其对于撬装式集装箱化制氢设备，由于空间大小有限，其对占地面积、设备内部零部件的大小和布置要求更为严格。

如图2所示，为现有技术常见的水电解制氢装置，电解槽出口的气液混合物先进入气液分离器中，气体借助气/液的重力原理与电解槽带出的碱液分离。经过分离过程后，气体进入后续纯化工序，碱液经过换热器回流至电解槽。由于得到的氧气和氢气中带有碱液，在气体纯化的时候需要先将气体内的碱液去除，从而加大了后续纯化设备的体积和复杂度。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种带有气体预纯化功能的水电解制氢装置，对得到的氢气和氧气进行预纯化，去除碱液。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种带有气体预纯化功能的水电解制氢装置，其特征在于：包含电解槽、氧气碱液混合管道、氧气三通接口、氧气碱液分离器、氢气碱液混合管道、氢气三通接口和氢气碱液分离器，氧气碱液混合管道的一端连接电解槽正极出气口，氧气碱液混合管道的另一端连接氧气三通接口的进口，氧气三通接口的上侧出口连接氧气碱液分离器的进气口，氢气碱液混合管道的一端连接电解槽负极出气口，氢气碱液混合管道的另一端连接氢气三通接口的进口，氢气三通接口的上侧出口连接氢气碱液分离器的进气口，氧气三通接口的下侧碱液出口、氧气碱液分离器的碱液出料口、氢气三通接口的下侧碱液出口和氢气碱液分离器的碱液出料口连接电解槽下侧的碱液回流口，氧气三通接口的上侧出气口和氢气三通接口的上侧出气口内均设置有透气不透水的憎水膜，氧气三通接口的下侧碱液出口和氢气三通接口的下侧碱液出口内均设置有透水不透气的亲水膜。

进一步地，所述电解槽是由若干个电解槽单槽并列构成的电解槽组。

进一步地，还包含换热器，氧气三通接口的下侧碱液出口、氧气碱液分离器的碱液出料口、氢气三通接口的下侧碱液出口和氢气碱液分离器的碱液出料口通过管道与换热器的一路进口连接，换热器的一路出口通过管道与电解槽下侧的碱液回流口连接，换热器另一路通入冷却液。

进一步地，所述氧气碱液分离器上侧氧气出口和氢气碱液分离器上侧氢气出口通过管道与后续纯化设备连接。

进一步地，所述氧气三通接口和氢气三通接口包含气液混合分布管、气体出气管和碱液出料管，气体出气管和碱液出料管分别垂直于气液混合分布管设置，气体出气管的一端与气液混合分布管上端端部侧面连接，碱液出料管的一端与气液混合分布管下端端部侧面连接，憎水膜设置在气体出气管与气液混合分布管连接的一端内，亲水膜设置在碱液出料管与气液混合分布管连接的一端内。

进一步地，所述气液混合分布管的管径大于气体出气管和碱液出料管的管径，气体出气管和碱液出料管的管径又大于其余连接管路的管径。