CN116815245A - 氢气分离装置及电解液制氢系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种氢气分离装置及电解液制氢系统，氢气分离装置包括分离罐、冷凝部件和驱动部件，分离罐设有进气口和出气口，分离罐的下端设有出液口；冷凝部件包括提供冷凝水的冷凝箱和滑动设置于分离罐内部的多个冷凝件，冷凝件位于进气口和出气口之间，冷凝件内部设有腔道，冷凝箱和腔道通过连接管道连通；冷凝件上设有布置有多个连通进气口和出气口的通气孔，相邻冷凝件上的通气孔错位设置；驱动部件设置于分离罐的内部，驱动部件用于驱动冷凝件在分离罐内往复滑动。与现有技术相比，本方案中通过冷凝部件的结构和冷凝件的滑动设置，能够使氢气中汽化的液体与冷凝件充分接触并将其进行冷凝分离，实现对氢气较好的干燥分离作用。

Description

氢气分离装置及电解液制氢系统

技术领域

本发明涉及电解液制氢设备技术领域，特别是涉及一种氢气分离装置及电解液制氢系统。

背景技术

电解液制氢，在充满电解液的电解槽中通入直流电，可以电离出氢离子和氧离子，在阴极氢离子接收到电子，然后析出氢气，在阳气氧原子失去电子，然后析出氧气，即水分子在电极上发生电化学反应，分解成氢气和氧气，对阴极产生的氢气进行收集可获得所需氢气。

在氢气制造和收集的过程中，电解液会汽化混入氢气中，而通常需要收集干燥的氢气，所以氢气在制造后需要进行分离；目前是直接设置分离室，氢气中混杂的汽化液会分离出来，然后通过管道将分离出来的汽化液排出。但是管道的分离效果有限，且在压力较大的情况下，往往会破坏连接结构或者破坏管道，影响氢气分离的效果。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种氢气分离装置及电解液制氢系统，用于解决现有技术中制氢后氢气中存在汽化的液体的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种氢气分离装置，包括：

分离罐，所述分离罐设有进气口和出气口，所述分离罐的下端设有出液口；

冷凝部件，所述冷凝部件包括提供冷凝水的冷凝箱和滑动设置于所述分离罐内部的多个冷凝件，所述冷凝件位于所述进气口和所述出气口之间，所述冷凝件内部设有腔道，所述冷凝箱和所述腔道通过连接管道连通；所述冷凝件上设有布置有多个连通所述进气口和所述出气口的通气孔，相邻所述冷凝件上的所述通气孔错位设置；

驱动部件，所述驱动部件设置于所述分离罐的内部，所述驱动部件用于驱动所述冷凝件在所述分离罐内往复滑动。

可选地，所述驱动部件包括支架、转轴、扇叶，所述转轴转动设置于支架上，所述扇叶布置在转轴上且设置于所述进气口处，所述转轴的上端连接有传动轴，所述传动轴上设有收尾封闭的滑道，所述冷凝件与所述滑道滑动连接，所述传动轴转动通过所述滑道带动所述冷凝件往复滑动。

可选地，所述冷凝件上设有凸起，所述凸起伸入所述滑道内并与所述滑道滑动连接。

可选地，所述滑道包括上滑段和下滑段，所述凸起在所述上滑段内滑动使所述冷凝件向上滑动，所述上滑段围绕所述传动轴2-5圈；所述凸起在所述下滑段内滑动使所述冷凝件向下滑动，所述下滑段围绕所述传动轴半圈。

可选地，所述分离罐的中部外包裹有冷凝部，所述冷凝部内设有冷凝腔，所述冷凝腔与所述连接管道连通。

可选地，所述冷凝腔与所述腔道之间连通有折叠管道，所述折叠管道在所述冷凝件往复滑动过程中保持跟所述冷凝腔与所述腔道连通。

可选地，所述冷凝件中部朝下凸起，所述分离罐的下端呈漏斗型，所述出液口位于所述分离罐下端中部，所述出液口连接有出液管，所述出液管的高度高于所述分离罐的下端。

可选地，所述分离罐的内壁上设有滑槽，所述冷凝件的外部设有伸入滑槽的滑块。

可选地，所述出气口位于所述分离罐的下部，所述进气口位于所述分离罐的下端，所述冷凝部件位于所述分离罐的中部。

相应的，本发明还提供一种电解液制氢系统，包括：

电解槽，所述电解槽内加入电解液通电能够产生氢气；

氢气分离装置，所述氢气分离装置为上述任一项所述的氢气分离装置，所述电解槽产生氢气处与所述进气口连通有进气管，所述出气口处连接有出气管。

如上所述，本发明的通过将制造的氢气从进气口通入分离罐中，经过分离罐内部的冷凝部件进行冷凝，实现将氢气中汽化的液体通过冷凝的方式分离出来，从而实现分离氢气中被汽化的液体。含有汽化液体的氢气在进入分离罐之后，会经过冷凝件上的通孔，由于相邻所述冷凝件上的所述通气孔错位设置，氢气必定要接触冷凝件之后经通孔流到出气口；冷凝部件在使用过程中，通过冷凝箱持续向腔道内提供冷凝水，从而使冷凝件持续保持低温冷凝的状态，进而可以将汽化的液体冷凝成液体，并沿着冷凝件滴落，进而实现对氢气进行干燥分离处理；同时该过程中，可以通过驱动部件驱动冷凝件在分离罐内往复滑动，进一步使汽化的液体跟冷凝件充分进行接触，提高冷凝效果，确保氢气分离的效果较好。与现有技术相比，本方案中通过冷凝部件的结构和冷凝件的滑动设置，能够使氢气中汽化的液体与冷凝件充分接触并将其进行冷凝分离，实现对氢气较好的干燥分离作用。

附图说明

图1显示为本发明的一示例的电解液制氢系统的示意图；

图2显示为本发明的一示例的氢气分离装置的结构剖视图；

图3显示为图2中冷凝件的俯视图。

实施例中附图标记说明包括：

电解槽100、

分离罐200、进气管201、出气管202、出液管203、滑槽204、冷凝件210、腔道211、通气孔212、滑块213、冷凝部220、冷凝腔221、支架230、转轴231、扇叶232、传动轴233、滑道234、上滑道2341、下滑道2342、冷凝箱240、连接管道241、折叠管道242。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图3。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

在对本发明实施例进行详细叙述之前，先对本发明的应用环境进行描述。本发明的技术主要是应用于电解液制氢的过程中，特别是应用于电解槽100制氢和分离氢气的过程，本发明是解决电解液制氢后氢气中存在汽化液体需要进行分离的技术问题。

图1显示为本发明的一示例的电解液制氢系统的示意图，请参见图1，本发明提供一种电解液制氢系统，该系统包括电解槽100和氢气分离装置，所述电解槽100内加入电解液通电能够产生氢气；电解槽100采用现有的电解槽100，在此不对其结构进行赘述所述氢气分离装置为下述任一实施例中的氢气分离装置，所述电解槽100产生氢气处与所述进气口连通有进气管201，所述出气口处连接有出气管202。

本发明中氢气分离装置的具体结构，结合参见图2和图3，该氢气分离装置包括：

分离罐200，所述分离罐200设有进气口和出气口，所述分离罐200的下端设有出液口；

冷凝部220件，所述冷凝部220件包括提供冷凝水的冷凝箱240和滑动设置于所述分离罐200内部的多个冷凝件210，所述冷凝件210位于所述进气口和所述出气口之间，所述冷凝件210内部设有腔道211，所述冷凝箱240和所述腔道211通过连接管道241连通；所述冷凝件210上设有布置有多个连通所述进气口和所述出气口的通气孔212，相邻所述冷凝件210上的所述通气孔212错位设置；

驱动部件，所述驱动部件设置于所述分离罐200的内部，所述驱动部件用于驱动所述冷凝件210在所述分离罐200内往复滑动。

其中，冷凝部220件主要是通过冷凝降温的方式使汽化的液体再次液化进行分离，冷凝箱240可持续提供冷凝水，该结构可直接采用现有的冷凝结构，再次不进行赘述。驱动部件可以采用驱动件和传动机构进行组合，实现冷凝件210的往复滑动，其中驱动件可采用电机、气缸等驱动件，也可通过分离罐200内部压力进行转换形成驱动件。为了便于冷凝件210的滑动，连接管道241中，部分连接管道241可以采用能够伸缩的折叠管道242。

在实际实施过程中，通过使用电解槽100制造氢气，然后经过进气管201将含有汽化液体的氢气从进气口处通入分离罐200中，含有汽化液体的氢气在分离罐200中会经过冷凝部220件，具体的会经过冷凝件210上的通孔，由于相邻所述冷凝件210上的所述通气孔212错位设置，含有汽化液体的氢气必定要接触冷凝件210之后经通孔流到出气口；含有汽化液体的氢气接触冷凝件210，由于冷凝箱240持续向腔道211内提供冷凝水，可以使冷凝件210持续保持低温冷凝的状态，从而可以将氢气中汽化的液体冷凝成液体，冷凝的液体沿着冷凝件210滴落，进而实现对氢气进行干燥分离处理；再次过程中，可以通过驱动部件驱动冷凝件210在分离罐200内往复滑动，进一步使汽化的液体跟冷凝件210充分进行接触，提高冷凝效果，确保氢气分离的效果较好。

在一些实施例中，所述驱动部件包括支架230、转轴231、扇叶232，所述转轴231转动设置于支架230上，所述扇叶232布置在转轴231上且设置于所述进气口处，所述转轴的上端连接有传动轴，所述传动轴上设有收尾封闭的滑道234，所述冷凝件210与所述滑道234滑动连接，所述传动轴转动通过所述滑道234带动所述冷凝件210往复滑动。

具体的，譬如，图2所示，在分离罐200的内部设置驱动部件，支架230设置于进气口处，扇叶232对准进气口，可以是进气口通入气体后气体的流动能够驱动扇叶232转动，扇叶232转动带动转轴231和传动轴转动。滑道234沿传动轴的轴向设置，传动轴转动通过滑道234能够带动冷凝件210往复滑动，使冷凝件210能够充分与通入分离罐200中的气体充分接触。

在一些实施例中，所述冷凝件210上设有凸起，所述凸起伸入所述滑道234内并与所述滑道234滑动连接。譬如，图3所示，凸起便于冷凝件210和传动轴上的滑道234滑动连接，便于带动冷凝件210的往复滑动。

在一些实施例中，所述滑道234包括上滑段和下滑段，所述凸起在所述上滑段内滑动使所述冷凝件210向上滑动，所述上滑段围绕所述传动轴2-5圈；所述凸起在所述下滑段内滑动使所述冷凝件210向下滑动，所述下滑段围绕所述传动轴233半圈。譬如，图2所示，滑道234包括上滑段和下滑段，凸起在上滑段内滑动时带动冷凝件210向上滑动，凸起在下滑段内滑动时带动冷凝件210向下滑动，上滑段围绕所述传动轴233设置2-5圈，下滑段围绕所述传动轴233半圈，可以使冷凝件210的上滑的过程比下滑的过程慢，冷凝件210下滑时速度增加则可以充分接触分离罐200内下方的气体，冷凝件210上滑时速度减小则可以避免分离罐200内下方的气体在冷凝件210的作用下被带到分离罐200内部的上方，可以使氢气在自身重力下流向出气口，避免其他气体留至出气口，进而使氢气的分离效果更佳。

在一些实施例中，所述分离罐200的中部外包裹有冷凝部220，所述冷凝部220内设有冷凝腔221，所述冷凝腔221与所述连接管道241连通。譬如，图2所示，冷凝部220的设置使分离罐200的中部保持冷凝温度，进一步加强冷凝的效果。

在一些实施例中，所述冷凝腔221与所述腔道211之间连通有折叠管道242，所述折叠管道242在所述冷凝件210往复滑动过程中保持跟所述冷凝腔221与所述腔道211连通。譬如，图2所示，折叠管道242便于冷凝件210上下滑动工程桩，冷凝腔221与腔道211保持连通。

在一些实施例中，所述冷凝件210中部朝下凸起，所述分离罐200的下端呈漏斗型，所述出液口位于所述分离罐200下端中部，所述出液口连接有出液管203，所述出液管203的高度高于所述分离罐200的下端。譬如，图2所示，在实际实施过程中，冷凝件210可以采用金属制造，众所周知金属材料可以在温度低的环境下可以保持低温状态，进而加强冷凝效果；出液口和出液管203的设置，是基于虹吸远离使出液口出保持有一定的液体，避免气体经过出液口流出。

在一些实施例中，所述分离罐200的内壁上设有滑槽204，所述冷凝件210的外部设有伸入滑槽204的滑块213。譬如，图2和图3所示，滑槽204和滑块213的设置便于冷凝件210更为稳定的在分离罐200的内部上下滑动，使冷凝件210的运动过程保持平稳。

在一些实施例中，所述出气口位于所述分离罐200的下部，所述进气口位于所述分离罐200的下端，所述冷凝部220件位于所述分离罐200的中部。譬如，图2所示，该布置可以使分离罐200的各结构布置更为合理，使氢气的分离效果更佳。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.氢气分离装置，其特征在于：

分离罐，所述分离罐设有进气口和出气口，所述分离罐的下端设有出液口；

冷凝部件，所述冷凝部件包括提供冷凝水的冷凝箱和滑动设置于所述分离罐内部的多个冷凝件，所述冷凝件位于所述进气口和所述出气口之间，所述冷凝件内部设有腔道，所述冷凝箱和所述腔道通过连接管道连通；所述冷凝件上设有布置有多个连通所述进气口和所述出气口的通气孔，相邻所述冷凝件上的所述通气孔错位设置；

驱动部件，所述驱动部件设置于所述分离罐的内部，所述驱动部件用于驱动所述冷凝件在所述分离罐内往复滑动。

2.根据权利要求1所述的氢气分离装置，其特征在于：所述驱动部件包括支架、转轴、扇叶，所述转轴转动设置于支架上，所述扇叶布置在转轴上且设置于所述进气口处，所述转轴的上端连接有传动轴，所述传动轴上设有收尾封闭的滑道，所述冷凝件与所述滑道滑动连接，所述传动轴转动通过所述滑道带动所述冷凝件往复滑动。

3.根据权利要求2所述的氢气分离装置，其特征在于：所述冷凝件上设有凸起，所述凸起伸入所述滑道内并与所述滑道滑动连接。

4.根据权利要求3所述的氢气分离装置，其特征在于：所述滑道包括上滑段和下滑段，所述凸起在所述上滑段内滑动使所述冷凝件向上滑动，所述上滑段围绕所述传动轴2-5圈；所述凸起在所述下滑段内滑动使所述冷凝件向下滑动，所述下滑段围绕所述传动轴半圈。

5.根据权利要求1所述的氢气分离装置，其特征在于：所述分离罐的中部外包裹有冷凝部，所述冷凝部内设有冷凝腔，所述冷凝腔与所述连接管道连通。

6.根据权利要求5所述的氢气分离装置，其特征在于：所述冷凝腔与所述腔道之间连通有折叠管道，所述折叠管道在所述冷凝件往复滑动过程中保持跟所述冷凝腔与所述腔道连通。

7.根据权利要求1所述的氢气分离装置，其特征在于：所述冷凝件中部朝下凸起，所述分离罐的下端呈漏斗型，所述出液口位于所述分离罐下端中部，所述出液口连接有出液管，所述出液管的高度高于所述分离罐的下端。

8.根据权利要求1所述的氢气分离装置，其特征在于：所述分离罐的内壁上设有滑槽，所述冷凝件的外部设有伸入滑槽的滑块。

9.根据权利要求1-8任一项所述的氢气分离装置，其特征在于：所述出气口位于所述分离罐的下部，所述进气口位于所述分离罐的下端，所述冷凝部件位于所述分离罐的中部。

10.电解液制氢系统，其特征在于，包括：

电解槽，所述电解槽内加入电解液通电能够产生氢气；

氢气分离装置，所述氢气分离装置为权利要求1-9任一项所述的氢气分离装置，所述电解槽产生氢气处与所述进气口连通有进气管，所述出气口处连接有出气管。