一种水电解制氢装置的防爆结构的制作方法

1.本发明涉及水电解制氢技术领域，具体为一种水电解制氢装置的防爆结构。


背景技术：

2.目前，世界范围内正在进行新一轮能源技术革命，国际能源格局也在发生巨大的变化，氢能源是公认的清洁能源，其作为低碳和零碳能源正在脱颖而出。当前，制备氢气的方法有很多，如工业副产品制氢、电解水制氢、甲醇重整制氢和化石燃料制氢等，其中电解水制氢因其制氢效率高、制氢过程简单、不产生污染的优势，逐渐成为国内外制氢的首选方法。
3.现有的水电解制氢的电解槽是由多片金属材质的片状电极板组合构成的，这些片状的电极板将电解槽内分隔成若干个独立的电解小室，在每个电解小室中均发生水电解反应，由于氢气跟氧气属于非惰性气体，容易混合，所以在每个电解小室中还设置可以允许离子通过的隔膜，将电解小室分为阴极室和阳极室，加速水的电解，氢气在每个电解小室的阴极产生，氧气在电解小室的阳极产生，最后通过在每个阴极室的上端连通氢气支管收集产生的氢气，在每个阳极室的上端连通氧气支管收集产生的氧气，可以有效避免氢气跟氧气的混合。但由于电解槽内的片状电极板是密封起来的，电极板产生的热量无法很快散发出来，很容易致使电解槽内温度较高，且电解槽内的氢氧浓度较大，氢气氧气均为易燃易爆炸的气体，所以在水电解制氢的过程中极易发生爆炸的可能；水电解的过程中，还要保证各电解小室中氢侧和氧侧的压力以及液位必须是相等的，压差过大或者液位差较大，氢气跟氧气会通过隔膜进行混合，进而导致爆炸。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种水电解制氢装置的防爆结构，该结构可以有效将电解槽内电极板产生的热量散发出来，提高水电解过程的安全性。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
6.一种水电解制氢装置的防爆结构，包括电解槽、多个电极板，所述电极板将电解槽分隔成若干个独立的电解小室，每个电解小室内均设置隔膜、氢气支管、氧气支管；还包括设置于电解槽内能对电极板散热的冷却机构，以及能对电解槽内温度、液位以及压力进行监测的检测单元；
7.所述冷却机构包括设置于每个电解小室中隔膜两侧与电极板之间的片状冷却管，设置于所述片状冷却管下端的冷却水进口，连通所述冷却水进口和多个所述片状冷却管的第二冷却管道，设置于所述片状冷却管上端的冷却水出口，以及连通所述冷却水出口和多个所述片状冷却管的第一冷却管道；在所述冷却水进口设置防爆阀门；所述片状冷却管与电极板之间以及与隔膜之间均设置有绝缘板。
8.进一步地，所述检测单元包括安装于隔膜上的液位传感器和温度传感器，设置于每个所述氢气支管外侧的第一压力传感器，设置于每个所述氧气支管外侧的第二压力传感
器，以及设置于电解槽外壳上的用于显示温度以及液位的显示屏；所述液位传感器包括能指示最高液位的上限液位传感器，以及能指示最低液位的下限液位传感器；所述温度传感器设置多个，分布于隔膜的上端、中端、下端。
9.进一步地，电解槽的外壳上还设置有光电报警器，所述光电报警器与所述液位传感器、温度传感器、第一压力传感器第二压力传感器均电连接。
10.进一步地，电解槽的外壳为防爆外壳，所述液位传感器为防爆磁式液位传感器。
11.进一步地，还设置控制单元，所述第一压力传感器与相对应的第二压力传感器的压力信息传输至所述控制单元，在控制单元进行压力差的计算，再将该信息传输至显示屏。
12.进一步地，所述片状冷却管包括上端与所述第二冷却管道相连通的第二支管，下端与所述第一冷却管道相连通的第一支管，以及位于所述第一支管和第二支管之间的框形冷却结构。
13.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
14.(1)本发明通过在隔膜两侧设置冷却机构来实现电解槽内降温，进而避免由于温度过高导致电解槽内氢气和氧气的爆炸。
15.(2)本发明还设置了液位传感器，用于检测电解槽内电解液的液位，当液位高于上限位或低于下限位时，均会通过光电报警器报警，工作人员便可根据实际情况采取处理措施，进而保证电解槽的正常使用。
16.(3)本发明还设置温度传感器，温度传感器会实时将槽内的温度传输至显示屏，当温度过高，则打开防爆阀门，向冷却机构的冷却管中通入冷水，实现对电极板的降温。
附图说明
17.图1为本发明结构剖视图；
18.图2为本发明局部结构图；
19.图3为本发明片状冷却管结构图；
20.图4为本发明隔膜上温度传感器以及液位传感器位置关系图。
21.其中，附图标记对应的名称为：
22.1-电解槽，2-第一冷却管道，3-冷却水出口，4-片状冷却管，5-电极板，6-隔膜，7-冷却水进口，8-防爆阀门，9-第二冷却管道，10-绝缘板，11-下限液位传感器，12-温度传感器，13-上限液位传感器，14-第二支管，15-第一支管，16-框形冷却结构。
具体实施方式
23.下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。
24.如图1～4所示，本发明提供一种水电解制氢装置的防爆结构，包括由多片电极板5构成的电解槽1以及设置于相邻电极板5之间的隔膜6，多片所述电极板5将电解槽1分割成若干个独立的电解小室，所述隔膜6将所述电解小室分割成阴极室和阳极室，在每个所述阴极室的上端均设有收集氢气的氢气支管，在每个所述阳极室的上端均设有收集氧气的氧气支管；还包括设置于电解槽1内能对电极板散热的冷却机构，以及能对电解槽内温度、液位以及压力进行监测的检测单元；冷却机构包括设置于每个电解小室中隔膜6两侧与电极板5
之间的片状冷却管4，设置于片状冷却管4下端的冷却水进口7，连通冷却水进口7和多个片状冷却管4的第二冷却管道9，设置于片状冷却管4上端的冷却水出口3，以及连通冷却水出口3和多个片状冷却管4的第一冷却管道2；在冷却水进口7设置防爆阀门8；片状冷却管4与电极板5之间以及与隔膜6之间均设置有绝缘板10。
25.另外片状冷却管4包括上端与第二冷却管道9相连通的第二支管14，下端与第一冷却管道2相连通的第一支管15，以及位于第一支管15和第二支管14之间的框形冷却结构16。
26.检测单元包括安装于隔膜上的液位传感器和温度传感器12，设置于每个所述氢气支管外侧的第一压力传感器，设置于每个所述氧气支管外侧的第二压力传感器，以及设置于电解槽1外壳上的用于显示温度以及液位的显示屏；液位传感器包括能指示最高液位的上限液位传感器13，以及能指示最低液位的下限液位传感器11；温度传感器12设置多个，分布于隔膜6的上端、中端、下端，如图4所示。
27.本实施例在电解槽1的外壳上还设置有光电报警器，光电报警器与液位传感器、温度传感器12、第一压力传感器第二压力传感器均电连接。当电解槽1内的液位达到上限或者下限时，液位传感器便会发出信号，液位传感器与显示屏电连接，其将液位信号传输至显示屏上并显示出来，必要时还会发出光电警报，提醒工作人员液位超出正常范围。温度传感器12的信息也通过显示屏显示出来，可以实时检测电解槽1内电极板5周围的温度，温度传感器12还可以与光电报警器电连接，当温度较高，光电报警器便发出光电报警信号，提醒工作人员采取预防措施。
28.本实施例提供的防爆结构中还包括控制单元，第一压力传感器与相对应的第二压力传感器的压力信息传输至控制单元，在控制单元进行压力差的计算，再将该信息传输至显示屏，可以实时检测电解槽1内各电解小室内氢气管道与氧气管道的压力，当压力差过大，超出预先设定的范围，控制系统则将该信号传递给光电报警器，光电报警器将会发出报警信号，此时便可由工作人员采取一定解决措施，有效避免由于压力差过大引起的爆炸。
29.为了进一步加强水电解过程中的安全性能，电解槽1的外壳为防爆外壳，液位传感器选择防爆磁式液位传感器。
30.本发明通过在隔膜两侧设置冷却机构来实现电解槽内降温，进而避免由于温度过高导致电解槽内氢气和氧气的爆炸，另外本发明还设置检测机构，可以实时检测电解槽内的温度、液位以及氢气管和氧气管道的压力。
31.上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。