CN101892492A - 中高压纯水水电解制氢*** - Google Patents

中高压纯水水电解制氢*** Download PDF

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刘振泰
曾壎
沈建跃
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Abstract

本发明涉及一种水电解制氢***，特别涉及一种新型的中高压纯水水电解制氢***。其特征是在网络远程控制***、PLC可编程逻辑控制***的监控下，将水源(包括自来水等)通过过滤装置后输送到中高压水电解器进行电解水制氢，产生氢气的压力达1～60bar，无需通过氢气机械压缩升压即可以直接对金属氢化物充氢，大大简化了设备和结构；其***结构简单，模块化设计，操作方便，维护成本低，可达到无人值守连续稳定运行，并同时满足微型化和规模化大生产要求。

Description

中高压纯水水电解制氢***
技术领域：
本发明涉及一种水电解制氢***，特别涉及一种新型的中高压纯水水电解制氢***。
背景技术：
目前的中高压水电解制氢装置均为碱性水电解，***复杂，补液及操作、维护繁复，成本高，其电解液多数采用KOH或NaOH水溶液，均属强碱，对设备和管路腐蚀很严重，容易造成设备管路泄露致使制氢***压力不正常，而且常规碱性中高压水电解制氢装置和氢气压缩机均有价格昂贵，***庞大，无法小型化的缺陷；而目前的纯水水电解制氢装置一般不超过4bar，多数是在常压下运行，必须经过气体压缩机多级压缩才能充装使用，且对水质要求较高。
发明内容：
本发明的目的是针对上述缺陷，提供一种中高压纯水水电解制氢装置。本发明涉及的中高压水电解制氢装置采用纯水水电解，家用自来水通过简单过滤装置就能应用，***简单，操作方便，维护成本低；涉及的中高压水电解制氢装置通过特殊技术和工艺，产生氢气的压力为1～60bar，可以直接对金属氢化物充氢，大大简化了设备和结构；其***结构简单，模块化设计，可达到无人值守连续稳定运行，并同时满足微型化和规模化大生产要求。
本发明所采取的技术方案是：在网络远程控制***、PLC可编程逻辑控制器1的监控下，通过水源(包括自来水等)过滤输送装置2后，纯水经进口12进入水电解器，在外加直流电的作用下膜电极7处发生电化学反应，电解产生的氢气的量为0.5～150L/min，氢气纯度＞99.5％，氢气压力为1～60bar，产生的高压氢气可以通过氢气侧气水分离和压力平衡缓冲装置17和氢气侧过滤干燥装置18，无需进行额外机械压缩升压即可满足不同的充氢需求。而且产生的氧气则通过氧气侧气水分离和压力平衡缓冲装置16释放，其纯度亦可达到灌充标准，以备各种用途使用。此发明***结构简单，克服了传统的碱性条件下电解，无需配置补充碱液，可达到无人值守连续运行。所述的中高压水电解器主要包括端板、垫片、缓冲板、导电板、膜电极、气体流量调节阀等。
附图说明：
图1为中高压纯水水电解制氢***的结构图
具体实施方式：
以下结合附图对本发明做进一步说明。
图1所示，1-控制***，2-水源过滤输送装置，3-前端板，4-前垫片，5-前缓冲板，6-前导电板，7-膜电极，8-后导电板，9-后缓冲板，10-后垫片，11-后端板，12-纯水进口，13-纯水和氧气混合相出口，14-氢气和渗透水混合相出口，15-安全阀，16-氧气侧气水分离和压力平衡缓冲装置，17-氢气侧气水分离和压力平衡缓冲装置，18-氢气侧过滤干燥装置。所述的控制***包括网络远程控制***、PLC可编程逻辑控制***；所述的端板可采用不锈钢板、铁板、镍板或其它耐高压材料；所述的垫片可采用聚酰亚胺、聚四氟乙烯或其它有机材料；所述的导电板可采用钛合金、铝合金等金属板；所述的膜电极采用常用的全氟磺酸膜等质子交换膜；所述的气水分离和压力平衡缓冲装置采用孔板构件和丝网填料等特殊结构，压力变送器结合高频耐压电磁阀和流量控制器等控制手段；所述的过滤干燥装置采用金属粉末烧结材料制成的管状、片状和其他结构的滤芯，分子筛和硅胶按比例混合的干燥剂。
实施例：在网络远程控制***、PLC可编程逻辑控制器1的监控下，通过水源(包括自来水等)过滤输送装置2后，纯水经进口12进入水电解器，在外加直流电0～300A的情况下，直接电解水产生氢气，产生氢气的量为4L/min，纯度＞99.9％，通过调节氧气侧气水分离和压力平衡缓冲装置16和氢气侧气水分离和压力平衡缓冲装置17，将***压力调节为25bar，即可直接灌充于金属氢化物储氢器中。此发明***结构简单，克服了传统的碱性条件下电解，无需配置补充碱液，可达到无人值守连续运行。

Claims (9)

1.中高压纯水水电解制氢***，其特征在于：它主要包括控制***(1)、水源过滤输送装置(2)、前端板(3)、前垫片(4)、前缓冲板(5)、前导电板(6)、膜电极(7)、后导电板(8)、后缓冲板(9)、后垫片(10)、后端板(11)、纯水进口(12)、纯水和氧气混合相出口(13)、氢气和渗透水混合相出口(14)、安全阀(15)、氧气侧气水分离和压力平衡缓冲装置(16)、氢气侧气水分离和压力平衡缓冲装置(17)、氢气侧过滤干燥装置(18)。
2.根据权利要求1所述的中高压纯水水电解制氢***，其特征在于：所述的中高压水电解器主要包括端板、垫片、缓冲板、导电板、膜电极、气体流量调节阀等。
3.根据权利要求1所述的中高压纯水水电解制氢***，其特征在于：所述的控制***包括网络远程控制***和PLC可编程逻辑控制***。
4.根据权利要求1所述的中高压纯水水电解制氢***，其特征在于：所述的端板采用的材料为不锈钢板、铁板、镍板或其它耐高压的材料。
5.根据权利要求1所述的中高压纯水水电解制氢***，其特征在于：所述的垫片采用的材料为聚酰亚胺、聚四氟乙烯或其它有机材料。
6.根据权利要求1所述的中高压纯水水电解制氢***，其特征在于：所述的导电板采用的材料为钛合金、铝合金等金属合金材料。
7.根据权利要求1所述的中高压纯水水电解制氢***，其特征在于：所述的膜电极采用常用的全氟磺酸膜等质子交换膜材料。
8.根据权利要求1所述的中高压纯水水电解制氢***，其特征在于：所述的气水分离和压力平衡缓冲装置采用孔板构件和丝网填料等特殊结构，压力变送器结合高频耐压电磁阀和流量控制器等控制手段。
9.根据权利要求1所述的中高压纯水水电解制氢***，其特征在于：所述的过滤干燥装置采用金属粉末烧结材料制成的管状、片状和其他结构的滤芯，分子筛和硅胶按比例混合的干燥剂。
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