一种电解水制氢设备的制作方法

本发明涉及制氢设备，具体是一种电解水制氢设备。

背景技术：

1、氢能是一种二次能源，具有燃烧热值高的特点，其燃烧热值是汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。氢燃烧的产物是水，是世界上最干净的能源。制氢技术也逐渐成为研究热点。制氢，即为制取氢气的工艺过程。相较于化石能源重整制氢、工业副产提纯制氢等技术，电解制氢具有绿色环保、灵活可调、氢气纯度高等特点，将成为未来有效的供氢主体。

2、现有的制氢设备在电解水的制氢过程中，由于水为弱电解质，电离度很小，导电能力较弱，需要加入氢氧化钠、氢氧化钾、硫酸等电解质，以增强溶液的导电性能，但是现有的制氢设备大多直接将电解质加入水中，不具有对电解质混合的功能，导致电解质混合不均匀，严重影响制氢速率，降低了工作人员的工作效率。此外，在生产实践过程中发明人发现，随着电解过程的进行，水中的电解液浓度不断增加，其对于电解槽的腐蚀性将呈指数增加，严重影响电解槽的使用寿命。

3、碱水制氢电解槽是碱性水制氢技术的核心设备，包括电极、密封件、渗透隔膜等零部件。其中，渗透隔膜在允许氢侧、氧侧溶液离子交换的同时，又要防止两侧氢气和氧气发生混合以保证氢气纯度。当前，石棉隔膜在水电解领域得到了广泛应用，其缺点和局限性逐渐暴露出来。由于石棉具有溶胀性，在碱性水电解液中隔膜的溶胀一方面降低了隔膜整体的抗张强度，一方面影响了隔膜内部电解液离子的分布，增加了隔膜电阻使得电解耗能升高。

4、为此，本发明提供了一种电解水制氢设备解决以上问题。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了弥补现有技术的不足，提供了一种电解水制氢设备。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电解水制氢设备，包括溶液混合设备本体，所述溶液混合设备本体的下方设有电解箱，所述溶液混合设备本体的内壁转动连接有转动箱，所述转动箱的内壁固定连接有网板一和网板二，所述转动箱的底面固定连通有连接筒，所述连接筒的下方设有传动盒，所述传动盒的内部设有传动机构，所述传动机构包括锥齿轮一、锥齿轮二、锥齿轮三和锥齿轮四，所述锥齿轮一、锥齿轮二、锥齿轮三和锥齿轮四均位于传动盒的内部，所述溶液混合设备本体的内底壁转动连接有转动杆，所述转动杆的上端贯穿传动盒并延伸至传动盒的内部，所述转动杆与传动盒转动连接，所述溶液混合设备本体的底面固定连接有电机，所述电机的输出转轴贯穿溶液混合设备本体并与溶液混合设备本体转动连接，所述电机的输出转轴与转动杆的底端固定连接，所述转动杆的外表面固定连接有呈圆周阵列的撞击板，所述连接筒的外表面固定连通有呈圆周阵列的排液管，所述传动盒的内壁固定连接有连接杆，所述连接杆的上表面固定连接有固定杆，所述固定杆贯穿连接筒、转动箱、网板一和网板二并与连接筒、转动箱、网板一和网板二转动连接，所述溶液混合设备本体的外表面安装有排液阀门。

3、进一步的，所述排液阀门的输出端固定连通有连接管，所述连接管远离排液阀门的一端与电解箱的内部相连通，所述电解箱的上表面固定连接有电箱，所述电箱的外表面电连接有阳极线和阴极线，所述电解箱的上表面安装有阴极电解接口和阳极电解接口，所述阳极线和阴极线远离电箱的一端分别与阳极电解接口和阴极电解接口电连接，所述电解箱的上表面固定连通有氧气出口和氢气出口，，所述电解箱内部、阳极与阴极之间设置隔膜，通过上述结构能够对水进行电解，顺利的将水电解为氢气和氧气。

4、进一步的，所述排液阀门为电磁阀，所述排液阀门处设置液体流量计，所述氢气出口处设置气体流量计，所述电磁阀、所述液体流量计与所述气体流量计均与控制器相连。

5、进一步的，所述转动杆的外表面固定连接有呈圆周阵列的搅拌杆，所述搅拌杆呈l型状，搅拌杆跟随转动杆旋转时，能够对电解质溶液起到混合作用。

6、进一步的，每个所述搅拌杆远离转动杆的一端均固定连接有底部固定板，所述底部固定板呈直条状，且底部固定板的底面与溶液混合设备本体的内底壁相接触，底部固定板的设置，能够增强溶液混合设备本体底部电解质溶液混合的均匀性。

7、进一步的，所述锥齿轮一的底面与转动杆位于传动盒内部的一端固定连接，当转动杆转动时，能够带动锥齿轮一转动。

8、进一步的，所述锥齿轮三转动连接在传动盒的内壁，所述锥齿轮三远离传动盒的一侧面固定连接有锥齿轮二，所述锥齿轮一与锥齿轮二相啮合，锥齿轮一转动时，能够带动锥齿轮二转动。

9、进一步的，所述锥齿轮四的上表面与连接筒的底面固定连接，所述锥齿轮四与锥齿轮三相啮合，所述固定杆贯穿锥齿轮四并与锥齿轮四转动连接，锥齿轮二转动能够带动锥齿轮三转动，锥齿轮三转动能够带动锥齿轮四转动。

10、进一步的，所述溶液混合设备本体的上方设有盛液箱，所述盛液箱的底面固定连通有呈圆周阵列的连通管，每个所述连通管的底端均与溶液混合设备本体的上表面固定连通，将电解质溶液直接加入到盛液箱内，通过连通管注入到溶液混合设备本体的内部。

11、进一步的，采用纳米zno颗粒复合的多孔聚砜隔膜作为电解槽隔膜，该多孔聚砜隔膜采用浸没沉淀相转化法制备。

12、与现有技术相比，该电解水制氢设备具备如下有益效果：

13、1、本发明通过转动箱、网板一、网板二、连接筒、传动盒、排液管、转动杆和传动机构的配合设计，当溶液与旋转中的撞击板相接触时，能够通过撞击板对溶液进行撞击拍打，能够使溶液均匀的落在水面上，能够对电解质溶液和水进行良好的混合效果，增强了水的导电能力，大大增强了制氢速率，且大大增加了工作人员的工作效率。

14、2、本发明通过搅拌杆和底部固定板的配合设计，当转动杆旋转时，能够带动搅拌杆和底部固定板转动，能够增强溶液混合设备本体底部的电解质溶液的混合效果，通过连通管和盛液箱方便向溶液混合设备本体的内部添加电解质溶液，通过排液阀门方便将溶液混合设备本体内部的电解质溶液排出。

15、3、本发明通过气体流量计、液体流量计、电磁阀和控制器的设置，当电解过程开始后，控制器根据位于氢气出口处的气体流量计检测到气体流量值q气，计算得到电解反应水量消耗速度v，根据水量消耗速度v控制器计算得到备用纯水补充流量q加并控制排液阀门的电磁阀打开一定开度，以使液体流量计检测得到的备用纯水流量达到q加。本发明实现了电解过程中的水量实时补充，并根据电解速度控制备用纯水的流量，保证了电解液处于最适宜的浓度范围，极大延长了电解槽的使用寿命。

16、4、本发明采用多孔聚砜隔膜作为电解槽隔膜，该多孔聚砜隔膜采用浸没沉淀相转化法制备，通过将纳米zno颗粒结合到聚砜基膜基质中，改变了聚砜隔膜的微观形态，提高了聚砜隔膜中的微孔数量和孔径尺寸。同时，本发明还提供了层状多孔聚砜隔膜及其制备方法。与石棉隔膜相比，本发明的电解水制氢设备中使用的聚砜隔膜的亲水性能以及气体分离性能，从而有效提高了本发明电解水制氢设备的氢气纯度。

技术特征：

1.一种电解水制氢设备，包括溶液混合设备本体(1)，其特征在于：所述溶液混合设备本体(1)的下方设有电解箱(19)，所述溶液混合设备本体(1)的内壁转动连接有转动箱(2)，所述转动箱(2)的内壁固定连接有网板一(3)和网板二(4)，所述转动箱(2)的底面固定连通有连接筒(5)，所述连接筒(5)的下方设有传动盒(6)，所述传动盒(6)的内部设有传动机构(9)，所述传动机构(9)包括锥齿轮一(91)、锥齿轮二(92)、锥齿轮三(93)和锥齿轮四(94)，所述溶液混合设备本体(1)的内底壁转动连接有转动杆(8)，所述转动杆(8)的上端贯穿传动盒(6)并延伸至传动盒(6)的内部，所述转动杆(8)与传动盒(6)转动连接，所述溶液混合设备本体(1)的底面固定连接有电机(13)，所述电机(13)的输出转轴贯穿溶液混合设备本体(1)并与溶液混合设备本体(1)转动连接，所述电机(13)的输出转轴与转动杆(8)的底端固定连接，所述转动杆(8)的外表面固定连接有呈圆周阵列的撞击板(12)，所述连接筒(5)的外表面固定连通有呈圆周阵列的排液管(7)，所述传动盒(6)的内壁固定连接有连接杆(11)，所述连接杆(11)的上表面固定连接有固定杆(10)，所述固定杆(10)贯穿连接筒(5)、转动箱(2)、网板一(3)和网板二(4)并与连接筒(5)、转动箱(2)、网板一(3)和网板二(4)转动连接，所述溶液混合设备本体(1)的外表面安装有排液阀门(16)。

2.根据权利要求1所述的一种电解水制氢设备，其特征在于：所述排液阀门(16)的输出端固定连通有连接管(25)，所述连接管(25)远离排液阀门(16)的一端与电解箱(19)的内部相连通，所述电解箱(19)的上表面固定连接有电箱(20)，所述电箱(20)的外表面电连接有阳极线(21)和阴极线(22)，所述电解箱(19)的上表面安装有阴极电解接口(26)和阳极电解接口(27)，所述阳极线(21)和阴极线(22)远离电箱(20)的一端分别与阳极电解接口(27)和阴极电解接口(26)电连接，所述电解箱(19)的上表面固定连通有氢气出口(23)和氧气出口(24)，在所述电解箱(19)内部、位于阳极与阴极之间设置隔膜。

3.根据权利要求2所述的一种电解水制氢设备，所述排液阀门(16)为电磁阀，所述排液阀门(16)处设置液体流量计，所述氢气出口(23)处设置气体流量计，所述电磁阀、所述液体流量计与所述气体流量计均与控制器相连。

4.根据权利要求3所述的一种电解水制氢设备，其特征在于：所述转动杆(8)的外表面固定连接有呈圆周阵列的搅拌杆(14)，所述搅拌杆(14)呈l型状。

5.根据权利要求4所述的一种电解水制氢设备，其特征在于：每个所述搅拌杆(14)远离转动杆(8)的一端均固定连接有底部固定板(15)，所述底部固定板(15)呈直条状，且底部固定板(15)的底面与溶液混合设备本体(1)的内底壁相接触。

6.根据权利要求5所述的一种电解水制氢设备，其特征在于：所述锥齿轮一(91)、锥齿轮二(92)、锥齿轮三(93)和锥齿轮四(94)均位于传动盒(6)的内部，所述锥齿轮一(91)的底面与转动杆(8)位于传动盒(6)内部的一端固定连接。

7.根据权利要求6所述的一种电解水制氢设备，其特征在于：所述锥齿轮三(93)转动连接在传动盒(6)的内壁，所述锥齿轮三(93)远离传动盒(6)的一侧面固定连接有锥齿轮二(92)，所述锥齿轮一(91)与锥齿轮二(92)相啮合。

8.根据权利要求7所述的一种电解水制氢设备，其特征在于：所述锥齿轮四(94)的上表面与连接筒(5)的底面固定连接，所述锥齿轮四(94)与锥齿轮三(93)相啮合，所述固定杆(10)贯穿锥齿轮四(94)并与锥齿轮四(94)转动连接；所述溶液混合设备本体(1)的上方设有盛液箱(18)，所述盛液箱(18)的底面固定连通有呈圆周阵列的连通管(17)，每个所述连通管(17)的底端均与溶液混合设备本体(1)的上表面固定连通。

9.根据权利要求2所述的一种电解水制氢设备，其特征在于：所述隔膜为多孔聚砜隔膜，所述多孔聚砜隔膜采用浸没沉淀相转化法制备，制备方法为：

10.根据权利要求2所述的一种电解水制氢设备，其特征在于：所述隔膜为层状多孔聚砜隔膜，所述层状多孔聚砜隔膜在高度方向上包括2个多孔区域，其中各层的孔径密度和尺寸均随着高度的增加而增加，该隔膜的具体制备方法为：

技术总结
本发明公开了一种电解水制氢设备，涉及制氢设备技术领域，包括溶液混合设备本体，其下方设有电解箱，所述溶液混合设备本体的内壁转动连接有转动箱，所述转动箱的内壁固定连接有网板一和网板二，所述转动箱的底面固定连通有连接筒，所述连接筒的下方设有传动盒，传动盒的内部设有传动机构，溶液混合设备本体的内底壁转动连接有转动杆。它能够通过转动箱、网板一、网板二、连接筒、传动盒、排液管、转动杆和传动机构的配合设计，当溶液与旋转中的撞击板相接触时，能够通过撞击板对溶液进行撞击拍打，能够使溶液均匀的落在水面上，能够对电解质溶液和水进行良好的混合效果，增强了水的导电能力，大大增强了制氢速率，且大大增加了工作人员的工作效率。

技术研发人员：刘冬梅,李新中,王树民,李新华,曾美兰,张云
受保护的技术使用者：芜湖中氢新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15