碱性电解水制氢装置及方法与流程

本发明涉及碱性电解水制氢，具体地涉及一种碱性电解水制氢装置及方法。

背景技术：

1、碱水电解槽制氢是一种比较成熟的技术手段。碱水电解槽以30％koh溶液或者25％naoh溶液作为电解质，在直流电的作用下，将水电解为氢气和氧气。析出的气体分别夹带碱液进入氢气分离器和氧气分离器。在氢气分离器中，氢气与夹带的碱水分离，分离后的氢气进入氢气洗涤器，用纯水对气体进行洗涤，去除夹带的少量碱液。洗涤后的氢气直接进入反应器进行脱氧。

2、目前的脱氧工艺是将气液分离后的气体经洗涤后直接通入纯化装置脱氧。脱氧反应器中，催化剂作用下，除去混合气中的氧气。这种直接进入反应器脱氧的方式，由于气体温度不高，相对湿度即绝对湿度与相同温度下可能达到的最大绝对湿度之比接近100％，在进入脱氧催化剂后，由于毛细凝结现象，水会析出，从而导致催化剂被水泡，脱氧效果差，影响纯化系统运行的纯化性能与系统稳定性。

3、因此，如何在碱性电解水制氢中使氢气中相对湿度降低，提高脱氧剂的脱氧效果、使用寿命和制氢效果，且碱液在装置内循环流动，是亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的碱性电解水制氢装置复杂，碱性电解水制氢中氢气的相对湿度较大，导致脱氧催化剂变潮湿，脱氧效果差和制氢效果差问题，提供一种碱性电解水制氢装置及方法。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种碱性电解水制氢装置，其中，所述装置包括：电解槽、氢气分离器、氧气分离器、换热器和脱氧反应器；

3、所述电解槽的正极出气口连接所述氧气分离器的进气口，电解槽的负极出气口连接所述氢气分离器的进气口，电解槽的一侧碱液出口连接换热器的碱液进口；

4、所述氢气分离器的氢气出口连接所述换热器的氢气进口，氢气分离器的碱液出口连接电解槽的一侧回流口ⅰ；

5、所述氧气分离器的碱液出口连接电解槽的一侧回流口ⅱ；

6、所述换热器的氢气出口连接所述脱氧反应器的氢气进口，换热器的碱液出口连接电解槽的一侧回流口ⅲ。

7、本发明第二方面提供一种碱性电解水制氢的方法，其中，所述方法包括以下步骤：

8、1)将碱性电解水得到的气液混合物分别进入氧气分离器和氢气分离器中进行气液分离，得到的液体回流所述碱性电解水的过程，并分别得到氢气ⅰ和氧气；

9、2)将所述氢气ⅰ与所述碱性电解槽中的碱液进行间接热交换，得到氢气ⅱ，并将经过所述间接热交换的碱液回流到所述碱性电解水中；

10、3)将所述氢气ⅱ进行脱氧反应，得到氢气ⅲ。

11、通过上述技术方案，本发明取得了如下技术效果：

12、本发明提供的碱性电解水制氢装置简单，通过设置热交换器，利用电解槽中的碱液对与氢气进行热交换，能够降低氢气中的相对湿度，延长脱氧催化剂使用寿命，并且氢气的温度升高，进入脱氧反应器后，实现高效脱氧；碱液在装置内循环流动，保证电解槽的电解液持续稳定；实现装置内的热量交换，提高工作效率，降低能源损耗。

技术特征：

1.一种碱性电解水制氢装置，其特征在于，所述装置包括：电解槽、氢气分离器、氧气分离器、换热器和脱氧反应器；

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述换热器的主体结构型式为支座型式，所述支座为鞍式支座；所述换热器的内部采用正三角形排列方式；所述换热器的换热管规格为φ＝15-20mm，有效管长为1.5-1.8m，换热管束为70-80根，换热面积为9-15m2。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述氧气分离器的进气口和所述氧气分离器的碱液出口均设置于所述氧气分离器的下方。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述氢气分离器的氢气出口和所述氢气分离器的碱液出口均设置于所述氢气分离器的下方。

5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电解槽的一侧碱液出口、电解槽的一侧回流口ⅰ和电解槽的一侧回流口ⅲ均设置于所述电解槽的负极一侧。

6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电解槽的一侧回流口ⅱ设置于所述电解槽的正极一侧。

7.一种碱性电解水制氢的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的方法，其中，步骤2)中，所述氢气ⅰ的温度为10-35℃。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，步骤2)中，所述碱液的温度为85-95℃。

10.根据权利要求7所述的方法，其中，步骤2)中，所述氢气ⅱ的温度为40-60℃。

技术总结
本发明涉及碱性电解水制氢技术领域，公开了一种碱性电解水制氢装置及方法。该装置包括：电解槽、氢气分离器、氧气分离器、换热器和脱氧反应器。本发明提供的碱性电解水制氢装置简单，通过设置热交换器，利用电解槽中的碱液对与氢气进行热交换，能够降低氢气中的相对湿度，延长脱氧催化剂使用寿命，并且氢气的温度升高，进入脱氧反应器后，实现高效脱氧；碱液在装置内循环流动，保证电解槽的电解液持续稳定；实现装置内的热量交换，提高工作效率，降低能源损耗。

技术研发人员：请求不公布姓名,请求不公布姓名,请求不公布姓名,请求不公布姓名
受保护的技术使用者：北京海望氢能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12