氢气干燥装置的制作方法

本实用新型涉及气体干燥技术领域，特别涉及氢气干燥装置。

背景技术：

水电解制氢的一般工艺流程是：采用25～30％氢氧化钾或氢氧化钠水溶液为电解液，电解槽通常在80～90℃条件下工作。水在电解槽中被电解成h2与o2，并与未被电解的碱液一起分别进入气液后处理装置中的氢、氧气液分离器，分离出来的气体再经过气体洗涤、冷却。

在碱性水电解行业中，通过简单处理后的氢气由于含水量较高，造成露点较高，不能满足后续生产要求。为此需要对氢气进行干燥。

为解决上述问题，公开号为cn108456896a的中国专利公开了一种应用于水电解氢气干燥的干燥装置；包括加热器、第一捕水器、第一吸附器、第二吸附器和输出管道；水电解氢气管道将水电解后含水氢气输入第一捕水器内，再同时分流通入第一吸附器和第二吸附器内，再从输出管道输出；第一捕水器主要作用是进行初次干燥，将一部分水截留下来，第一吸附器和第二吸附器主要作用是对水电解氢气进行二次干燥，通过两次干燥后再从输出管道输出。

上述方案能对水电解氢气进行有效干燥。但是上述装置长时间处理后，第一吸附器和第二吸附器的吸附效果会降低，为此需要对第一吸附器和第二吸附器进行维护，具体为对第一吸附器和第二吸附器内的干燥剂进行加热干燥，使水分得以蒸发。但是，蒸发的过程较慢，充分干燥需要较长的时间，导致整个干燥装置需要较长的维护时间，影响氢气的持续干燥。

为此，需要一种能减少维护时间的氢气干燥装置。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供氢气干燥装置。

本实用新型技术方案如下：

氢气干燥装置，包括三通阀、干燥管、气体驱动部、冷凝器和单向阀；三通阀包括a端，b端和c端；三通阀的a端用于氢气的输入，b端与干燥管的一端连接，c端与冷凝器的一端连接；干燥管的另一端与单向阀的一端连接，干燥管的另一端同时还与气体驱动部的一端连接，气体驱动部的另一端与冷凝器的另一端连接，冷凝器还包括用于排出水的出水端。

基础方案原理及有益效果如下：

干燥阶段，将三通阀切换为a端与b端连通，氢气通过三通阀的a端和b端后,进入干燥管内，氢气在干燥管内被干燥，并流向单向阀，打开单向阀，干燥后的氢气通过单向阀，然后被收集。

脱附阶段，将三通阀切换为b端与c端连通，并打开气体驱动部。气体驱动部产生负压，关闭单向阀。氢气在气体驱动部的作用下，从气体驱动部的一端流向另一端，再经过冷凝器以及三通阀的b端和c端，完成一次循环流动。由于气体驱动部的作用，干燥管处的气压变低且氢气在干燥管内快速流动，吸附在干燥管内的水蒸气脱附，与氢气一起进入冷凝器内，水蒸气在冷凝器内凝结成水，通过冷凝器的出水端被排出。氢气不断在干燥管内流动，继续吹扫干燥管内的水蒸气，如此循环后，实现水蒸气的充分脱附。

本方案结构简单，通过气体驱动部循环气体，并通过冷凝器脱水，能有效对氢气进行干燥，并且脱附阶段，在气体驱动部的作用下，干燥管处气压低且氢气快速流动，两者共同作用下，能快速对干燥管进行脱附操作，使干燥管能反复被利用。脱附阶段耗费的时间少，整体上减少了维护时间。

进一步，还包括储气罐，储气罐包括进气端和出气端，储气罐的进气端与单向阀的另一端连接。

在干燥阶段，干燥后的氢气经过单向阀进入储气罐内存储；在脱附阶段，储气罐可以持续向外供气，避免了因脱附阶段单向阀关闭而造成的氢气供气中断。

进一步，所述干燥管内放置有固体干燥剂。

采用固体干燥剂干燥效果好，且可以反复利用。

进一步，所述固体干燥剂为硅胶干燥剂。

硅胶干燥剂是一种高活性吸附材料，通常是用硅酸钠和硫酸反应，并经老化、酸泡等一系列处理过程而制得。硅胶干燥剂吸附性能高、热稳定性好、化学性质稳定、有较高的机械强度。

进一步，还包括用于对干燥管进行加热的加热器。

由于硅胶干燥剂的吸附量是随温度的升高而减小的，将吸附剂的温度升高，可以使已被吸附的水蒸气脱附下来，设置加热器能进一步加快脱附速度，减少维护时间。

进一步，所述加热器内设置有能加热至90-120℃的加热丝。

90-120℃的温度范围不影响硅胶干燥剂的物理和化学性能，能更好的保护硅胶干燥剂，使之保持原有的吸附特性。

进一步，所述冷凝器和干燥管均包括外壳，冷凝器的外壳和干燥管的外壳固定连接。

冷凝器属于换热器的一种，能把气体或水蒸气转变成液体，将管子中的热量，以很快的方式，传到管子附近的空气中。冷凝器工作过程是个放热的过程，所以冷凝器温度都是较高的。由于冷凝器的外壳与干燥管的外壳固定连接，便于将冷凝器的热量传递至干燥管，从而对干燥管进行加热。

进一步，所述单向阀为气压控制换向阀。

干燥阶段，氢气在干燥管内被干燥，并流向单向阀，此时单向阀靠近干燥管一端的压力大于另一端的压力，单向阀在氢气的压力下打开；脱附阶段，气体驱动部产生负压，此时单向阀靠近干燥管一端的压力小于另一端的压力，单向阀处于关闭状态。通过气压控制换向阀能实现打开与关闭的自动控制，免去了人为操作的麻烦，使用方便。

进一步，所述干燥管的数量二。

设置两个干燥管能进一步增强干燥能力。

进一步，所述气体驱动部为气泵。

气泵吸力强，产生的气压差大，有利于氢气的循环流动。

附图说明

图1为氢气干燥装置实施例一的连接示意图；

图2为氢气干燥装置实施例二的连接示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：

三通阀1、干燥管2、气泵3、冷凝器4、单向阀5、储气罐6。

实施例一

如图1所示，氢气干燥装置，包括三通阀1、干燥管2、气体驱动部、冷凝器4和单向阀5。本实施例中，气体驱动部采用气泵3，具体为电动气泵。

三通阀1包括a端，b端和c端；干燥管2包括g端和h端，气泵3包括e端和f端；本实施例中的a端、b端、c端、g端、h端、e端和f端仅是为了便于描述本方案和简化描述；在其他实施例中，也可以用第一端、第二端或者一端，另一端等进行表示。本实施例中，单向阀5具体采用气压控制换向阀。

三通阀1的a端用于氢气的输入，b端与干燥管2的g端连接，c端与冷凝器4的一端连接；

干燥管2的h端与单向阀5的一端连接，干燥管2的h端同时还与气泵3的e端连接，气泵3的f端与冷凝器4的另一端连接。冷凝器4还包括用于排出水的出水端。

干燥管2用于吸附氢气中含有的水分，从而实现对氢气的干燥。干燥管2内放置有固体干燥剂。本实施例中，固体干燥剂采用硅胶干燥剂。冷凝器4用于将水蒸气转变为液体。

工作流程：

干燥阶段，将三通阀1切换为a端与b端连通，氢气通过三通阀1的a端和b端后,进入干燥管2内，氢气在干燥管2内被干燥，并流向单向阀5，此时单向阀5一端的压力大于另一端的压力，单向阀5在氢气的压力下打开，氢气通过单向阀5后被收集。

脱附阶段，将三通阀1切换为b端与c端连通，并打开气泵3。气泵3在e端产生负压，此时单向阀5一端的压力小于另一端的压力，单向阀5处于关闭状态。

氢气在气泵3的作用下，从气泵3的e端流向f端，再经过冷凝器4和三通阀1的b端和c端，完成一次循环流动。

由于气泵3的作用，干燥管2处的气压变低且氢气在干燥管2内快速流动，吸附在硅胶干燥剂上的水蒸气脱附硅胶干燥剂，与氢气一起进入冷凝器4内，水蒸气在冷凝器4内凝结成水，通过冷凝器4的出水端被排出。

氢气不断在干燥管2内流动，继续吹扫干燥管2内的水蒸气，如此循环后，实现水蒸气的充分脱附。脱附是指吸附的逆过程，是使已被吸附的组分从达到饱和的吸附剂中析出，吸附剂得以再生的操作过程，本实施例中指已被吸附的水蒸气从硅胶干燥剂中析出。

本实施例中，连接方式均为通过连接管法兰连接在一起。

实施例二

如图2所示，氢气干燥装置，与实施例一的区别之处在于：还包括储气罐6，储气罐6包括进气端和出气端，储气罐6的进气端与单向阀5的另一端连接。

在干燥阶段，干燥后的氢气经过单向阀5进入储气罐6内存储；在脱附阶段，储气罐6可以持续向外供气，避免了因脱附阶段单向阀5关闭而造成的氢气供气中断。

实施例三

氢气干燥装置，与实施例一的区别之处在于：还包括用于加热干燥管2的加热器，加热器内设置有加热丝，加热丝可以将干燥管2加热至90-120℃。

脱附阶段，将三通阀1切换为b端与c端连通，并打开气泵3，同时打开加热器，使干燥管2加热到90-120℃。

由于硅胶干燥剂的吸附量是随温度的升高而减小的，将吸附剂的温度升高，可以使已被吸附的水蒸气脱附下来，同时温度范围不影响硅胶干燥剂的物理和化学性能，能更好的保护硅胶干燥剂，使之保持原有的吸附特性。

实施例四

氢气干燥装置，与实施例一的区别之处在于：冷凝器4和干燥管2均包括外壳，为描述方便，冷凝器4的外壳标记为第一外壳，干燥管2的外壳标记为第二外壳，第一外壳和第二外壳正对的一面均一体成型有若干梳齿，梳齿为矩形片状，梳齿均匀分布。当第一外壳与第二外壳贴合时，第一外壳的梳齿与第二外壳的梳齿互相插入对方的间隙之中，使第一外壳和第二外壳紧密贴合在一起。每一梳齿表面还开设有通孔，当第一外壳的梳齿与第二外壳的梳齿互相插入对方的间隙之中时，通孔相互重合，整体上形成一个连续的，贯穿所有梳齿的长孔。通过将螺栓穿过通孔，能将第一外壳和第二外壳在整体上固定连接起来。

冷凝器4属于换热器的一种，能把气体或蒸气转变成液体，将冷凝器4管子中的热量，以很快的方式，传到管子附近的空气中。冷凝器4工作过程是个放热的过程，所以冷凝器4温度都是较高的。由于冷凝器4的外壳与干燥管2的外壳通过梳齿连接在一起，便于将冷凝器4的热量传递至干燥管2，从而对干燥管2进行加热，最大化利用能源的同时，还能加快吸附剂的脱附速度。气体驱动部工作时会产生振动，通过螺栓固定，能避免第一外壳和第二外壳之间出现松动，影响热量的传递。

实施例五

氢气干燥装置，与实施例一的区别之处在于：干燥管2的数量为二。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。