利用水電解制備純氫及氧回收系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種水電解制備氫氣系統，尤其涉及一種利用水電解制備純氫及氧回收系統。
【背景技術】
[0002]氫氣是主要的工業原料，也是最重要的工業氣體和特種氣體，在石油化工、電子工業、冶金工業、食品加工、浮法玻璃、精細有機合成、航空航天等方面有著廣泛的應用。同時，氫也是一種理想的二次能源(二次能源是指必須由一種初級能源如太陽能、煤炭等來制取的能源)。其中一些領域對氫氣的純度要求很高，如航天工業燃料、色譜測試等需要高純度的氫氣，而現有水電解裝置制備的氫氣的純度還達不到要求。
[0003]水電解制備氫氣的過程中，副產物為氧氣，純度為99.3%，由于所產生的氧氣的純度太低，工業用氧氣要求的最低純度也要99.7%，所以這部分氧氣不能很好的利用，一般都會選擇直接排放掉，如果對于小型的水電解制氫裝置來說，這樣的浪費可能是微乎其微的，但是對于大中型的水電解制氫設備，它產生的副產物氧氣的量是不能忽視的，如果還是選擇直接排入大氣的話，會造成了很大的浪費，另外，如果單獨做一套氧氣的后處理設備的話，材料的費用和占地的空間都有很大程度的浪費。
【實用新型內容】
[0004]根據以上現有技術中的不足，本實用新型要解決的技術問題是:提供一種利用水電解制備純氫及氧回收系統，其結構簡單、操作便捷，制備出的氫氣純度高，同時對氧氣進行了純化回收，具有較高的經濟效益。
[0005]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0006]所述的利用水電解制備純氫及氧回收系統，包括電解槽、氫氣冷卻器、氫液分離器、氫汽水分離器和氫氣儲罐，電解槽分別與純水裝置、堿液裝置、氧氣冷卻器和氫氣冷卻器相連，氫氣冷卻器與氫液分離器、氫汽水分離器、硅膠純化器、分子篩除氧器、脫氮純化器和氫氣儲罐依次相連，氫氣冷卻器的底部與電解槽相連；氫液分離器底部與液體收集器相連；氧氣冷卻器與氧液分離器、硅膠純化器、脫氮純化器和氧氣儲罐依次相連；分子篩除氧器還分別與加壓器和氧氣儲罐相連。
[0007]所述純水裝置與電解槽相連的管線上設有流量計。
[0008]所述堿液裝置與電解槽相連的管線上設有流量計。
[0009]所述脫氮純化器與氫氣儲罐相連的管線上設有阻火器，增加系統的安全性。
[0010]所述氫氣冷卻器與電解槽相連的管線上設有流量計。
[0011]所述氫氣冷卻器的底部與電解槽相連，是將氫氣冷卻器中冷卻得到的水和電解液回收至電解槽，不但減少了堿液裝置補給的堿液用量，而且節能減排。
[0012]氧氣冷卻器與氧液分離器、硅膠純化器、脫氮純化器和氧氣儲罐依次相連，實現了對氧氣的純化和回收，節約了能源，具有顯著的經濟效益。
[0013]所述分子篩除氧器還分別與加壓器和氧氣儲罐相連，當氫氣收集完畢時，啟動加壓器對分子篩除氧器中的分子篩進行加壓，以釋放分子篩中吸附的氧氣至氧氣儲罐中，進一步回收氧氣。
[0014]所述硅膠純化器可以分別吸附氫氣和氧氣中的水分；所述分子篩除氧器吸附氫氣中的氧氣，脫氮純化器分別吸附氫氣和氧氣中的氮氣，進一步提高了氫氣和氧氣的純度。
[0015]水電解產生的氫氣由電解槽引出，與夾帶的電解液一起進入氫氣冷卻器進行冷卻，冷卻后的電解液和水返回到電解槽中進行重新利用；向上升起的氫氣經氫液分離器進行分離，產生的液體進入液體收集器進行收集，分離后的氫氣進入氫汽水分離器進一步分離，然后氫氣依次進入分子篩除氧器和脫氮純化器，分別吸附氫氣中摻雜的氧氣和氮氣，進一步提尚了氛氣的純度，提純后的氛氣最終進入氛氣儲鍾進彳丁儲存。
[0016]水電解產生的氧氣由電解槽引出，與夾帶的電解液一起進入氧氣冷卻器進行冷卻，冷卻后的電解液和水滯留在氧氣冷卻器中，而冷卻后的氧氣進入氧液分離器中進行進一步的分離，分離后的氧氣依次進入硅膠純化器和脫氮純化器，分別吸附氧氣中的水分和氮氣，提高了氧氣的純度，提純后的氧氣最終進入氧氣儲罐進行儲存。當氫氣收集完畢時，啟動加壓器對分子篩除氧器中的分子篩進行加壓，以釋放分子篩中吸附的氧氣至氧氣儲罐中，進一步回收氧氣。
[0017]本實用新型所具有的有益效果是:
[0018]本實用新型結構簡單、操作便捷，制備出的氫氣純度高，同時對氧氣進行了純化回收，具有較高的經濟效益。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型結構示意圖；
[0020]圖中:1、堿液裝置；2、純水裝置；3、氧氣冷卻器；4、氧液分離器；5、硅膠純化器；6、脫氮純化器；7、氧氣儲罐；8、氫液分離器；9、氫汽水分離器；10、分子篩除氧器；11、阻火器；12、氫氣儲罐；13、加壓器；14、液體收集器；15、氫氣冷卻器；16、流量計；17、電解槽。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對本實用新型的實施例做進一步描述:
[0022]實施例1
[0023]如圖1所示，所述的利用水電解制備純氫及氧回收系統，包括電解槽17、氫氣冷卻器15、氫液分離器8、氫汽水分離器9和氫氣儲罐12，電解槽17分別與純水裝置2、堿液裝置1、氧氣冷卻器3和氫氣冷卻器15相連，氫氣冷卻器15與氫液分離器8、氫汽水分離器9、娃膠純化器5、分子篩除氧器10、脫氮純化器6和氫氣儲罐12依次相連，氫氣冷卻器15的底部與電解槽17相連；氫液分離器8底部與液體收集器14相連；氧氣冷卻器3與氧液分離器4、硅膠純化器5、脫氮純化器6和氧氣儲罐7依次相連；分子篩除氧器10還分別與加壓器13和氧氣儲罐7相連。
[0024]所述純水裝置2與電解槽17相連的管線上設有流量計16。
[0025]所述堿液裝置I與電解槽17相連的管線上設有流量計16。
[0026]所述脫氮純化器6與氫氣儲罐12相連的管線上設有阻火器11，增加系統的安全性。
[0027]所述氫氣冷卻器15與電解槽17相連的管線上設有流量計16。
[0028]所述氫氣冷卻器15的底部與電解槽17相連，是將氫氣冷卻器15中冷卻得到的水和電解液回收至電解槽17，不但減少了堿液裝置I補給的堿液用量，而且節能減排。
[0029]氧氣冷卻器3與氧液分離器4、硅膠純化器5、脫氮純化器6和氧氣儲罐7依次相連，實現了對氧氣的純化和回收，節約了能源，具有顯著的經濟效益。
[0030]所述分子篩除氧器10還分別與加壓器13和氧氣儲罐7相連，當氫氣收集完畢時，啟動加壓器13對分子篩除氧器10中的分子篩進行加壓，以釋放分子篩中吸附的氧氣至氧氣儲罐7中，進一步回收氧氣。
[0031]所述硅膠純化器5可以分別吸附氫氣和氧氣中的水分；所述分子篩除氧器10吸附氫氣中的氧氣，脫氮純化器6分別吸附氫氣和氧氣中的氮氣，進一步提高了氫氣和氧氣的純度。
[0032]水電解產生的氫氣由電解槽17引出，與夾帶的電解液一起進入氫氣冷卻器15進行冷卻，冷卻后的電解液和水返回到電解槽17中進行重新利用；向上升起的氫氣經氫液分離器8進行分離，產生的液體進入液體收集器14進行收集，分離后的氫氣進入氫汽水分離器9進一步分離，然后氫氣依次進入分子篩除氧器10和脫氮純化器6，分別吸附氫氣中摻雜的氧氣和氣氣，進一步提尚了氛氣的純度，提純后的氛氣最終進入氛氣儲鍾12進彳丁儲存。
[0033]水電解產生的氧氣由電解槽17引出，與夾帶的電解液一起進入氧氣冷卻器3進行冷卻，冷卻后的電解液和水滯留在氧氣冷卻器3中，而冷卻后的氧氣進入氧液分離器4中進行進一步的分離，分離后的氧氣依次進入硅膠純化器5和脫氮純化器6，分別吸附氧氣中的水分和氮氣，提高了氧氣的純度，提純后的氧氣最終進入氧氣儲罐7進行儲存。當氫氣收集完畢時，啟動加壓器13對分子篩除氧器10中的分子篩進行加壓，以釋放分子篩中吸附的氧氣至氧氣儲罐7中，進一步回收氧氣。
【主權項】
1.一種利用水電解制備純氫及氧回收系統，包括電解槽(17)、氫氣冷卻器(15)、氫液分離器⑶、氫汽水分離器(9)和氫氣儲罐(12)，其特征在于:電解槽(17)分別與純水裝置(2)、堿液裝置(I)、氧氣冷卻器(3)和氫氣冷卻器(15)相連，氫氣冷卻器(15)與氫液分離器(8)、氫汽水分離器(9)、硅膠純化器(5)、分子篩除氧器(10)、脫氮純化器(6)和氫氣儲罐(12)依次相連，氫氣冷卻器(15)的底部與電解槽(17)相連；氫液分離器(8)底部與液體收集器(14)相連；氧氣冷卻器(3)與氧液分離器(4)、硅膠純化器(5)、脫氮純化器(6)和氧氣儲罐(7)依次相連；分子篩除氧器(10)還分別與加壓器(13)和氧氣儲罐(7)相連。
2.根據權利要求1所述的利用水電解制備純氫及氧回收系統，其特征在于:純水裝置(2)與電解槽(17)相連的管線上設有流量計(16)。
3.根據權利要求1或2所述的利用水電解制備純氫及氧回收系統，其特征在于:堿液裝置⑴與電解槽(17)相連的管線上設有流量計(16)。
4.根據權利要求1或2所述的利用水電解制備純氫及氧回收系統，其特征在于:脫氮純化器(6)與氫氣儲罐(12)相連的管線上設有阻火器(11)。
5.根據權利要求1或2所述的利用水電解制備純氫及氧回收系統，其特征在于:氫氣冷卻器(15)與電解槽(17)相連的管線上設有流量計(16)。
【專利摘要】本實用新型涉及一種水電解制備氫氣系統，尤其涉及一種利用水電解制備純氫及氧回收系統。本實用新型包括電解槽、氫氣冷卻器、氫液分離器、氫汽水分離器和氫氣儲罐，電解槽分別與純水裝置、堿液裝置、氧氣冷卻器和氫氣冷卻器相連，氫氣冷卻器與氫液分離器、氫汽水分離器、硅膠純化器、分子篩除氧器、脫氮純化器和氫氣儲罐依次相連，氫氣冷卻器的底部與電解槽相連；氫液分離器底部與液體收集器相連；氧氣冷卻器與氧液分離器、硅膠純化器、脫氮純化器和氧氣儲罐依次相連；分子篩除氧器還分別與加壓器和氧氣儲罐相連。本實用新型結構簡單、操作便捷，制備出的氫氣純度高，同時對氧氣進行了純化回收，具有較高的經濟效益。
【IPC分類】C25B1-04, C25B15-08
【公開號】CN204589321
【申請號】CN201520181731
【發明人】楊高峰
【申請人】淄博安澤特種氣體有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年3月27日