当前位置:首页专利查询江苏亨通智能装备有限公司专利正文

  本发明专利技术涉及电解水制氢的技术领域，尤其是指一种电解制氢用的纯化系统，其系统包括：电解槽，用于电解水以生成待处理的携带碱液的低纯度氢气；气液分离装置，用于将所述携带碱液的低纯度氢气做处理获取待提纯氢气；纯化模组，包括第一纯化单元、第二纯化单元、缓冲罐和控制气体流动方向的阀门；本发明专利技术利用一种选择性的可逆吸/析氢材料将待提纯氢气中的氢气分离出来，节约了能耗，提高了电解制氢的提纯效率，通过PLC控制阀门的切换，简化了电解制氢的纯化工艺。的纯化工艺。的纯化工艺。

  [0002]目前，制取氢气的成熟技术路线最重要的包含：一是以煤炭、天然气为代表的化石能源重整制氢；二是以焦炉煤气、氯碱尾气、丙烯脱氢为代表的工业副产气制氢；三是电解水制氢。[0003]其中水电解制氢无论在适用性、环境效益还是能源效率方面均具有技术优越性。电解水制氢：在由电极、电解质与隔膜组成的电解槽中，在电解质水溶液中通入电流，在水电解过程中阴阳极之间有氧穿梭，导致电解水得到的氢气中含有少量氧气和水分，需要对其进行纯化处理，以满足下游对氢气纯度的使用上的要求。[0004]目前电解制氢行业中对氢气的纯化主要是采用钯触媒除氧和干燥塔除水两段工艺串联的技术路线。首先将混合气体通过钯触媒脱氧塔，在钯触媒的催化作用下少量的氧气与氢气反应生成水，在高温环境下生成的气态水连同氢气中原有的水分进入若干个干燥塔除水。干燥体内填充的分子筛干燥剂，其基本功能是吸收水分，每个干燥塔对水的吸附量是一定的，当吸水饱和后，进入下一个干燥塔进行除水，上一个干燥塔加热再生，以此往复循环实现除水，最终达到氢气的纯度要求。[0005]但本申请专利技术人在实现本申请实施例中专利技术技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：对于现有的两段式纯化工艺，为提高钯触媒催化活性，脱氧塔需要电加热维持150℃以上高温，电耗极大，大幅度提升了产氢能耗，钯触媒用量与气流量呈正比，价格昂贵，同时氢氧反应降低了氢气产量；多个干燥塔之间“干燥‑再生”往复循环，需要阀门来回切换，增加系统的复杂程度，故障率较高，运维麻烦。

  [0006]为此，本专利技术所要解决的技术问题就在于提供一种电解制氢用的纯化系统及方法，以克服现存技术中电解制氢纯化工艺复杂、能耗较高且氢气纯度不高的问题。[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种电解制氢用的纯化系统，包括：电解槽，用于电解水以生成待处理的携带碱液的低纯度氢气；气液分离装置，与所述电解槽的气体出口通过金属管道连接，用于将所述携带碱液的低纯度氢气做处理获取待提纯氢气，所述待提纯氢气中含有微量氧气和水分；纯化模组，与所述气液分离装置的气体出口通过金属管道连接，用于控制分离所述待提纯氢气中的氢气和杂质，包括：第一纯化单元，通过第一阀门连接所述气液分离装置的气体出口，通过第三阀门连接缓冲罐，通过第五阀门连接排空管道；第二纯化单元，通过第二阀门连接所述气液分离装置的气体出口，通过第四阀门连接缓冲罐，通过第六阀门连接排空管道；缓冲罐，分别通过第三阀门、第四阀门连接第一纯化单元、第二纯化单元。[0008]优选地，所述纯化模组为撬装结构。[0009]优选地，第一纯化单元和第二纯化单元为防腐金属材质，整体呈方形结构，两者并列排列，内部包括可逆吸/析氢模块和加热模块。[0010]优选地，所述可逆吸/析氢模块采用单质镁储氢材料、镁基复合储氢材料、镁基合金储氢材料中的任意一种材料制造成。[0011]优选地，所述纯化单元的缓冲罐为防腐金属材质，整体呈桶型结构，包括连接第一纯化单元和第二纯化单元的两个进口管道和一个出口管道。[0012]优选地，所述第一阀门至第六阀门为电磁阀和气动球阀的组合，可实现PLC控制开启或关闭。[0013]本专利技术还提供了一种电解制氢用的纯化方法，应用于如上述所述任一项电解制氢用的纯化系统，包括：将水溶液送入所述电解槽中，电解槽产生的携带碱液的低纯度氢气首先进入气液分离装置，经过气液分离后的待提纯氢气再进入纯化模组进行氢气的提纯；开启第一、第五阀门，关闭第二、第三、第四、第六阀门，所述气液分离装置中产生的待提纯氢气经过金属管道进入第一纯化单元进行吸氢，当第一纯化单元对氢气吸附饱和后，未被第一纯化单元吸附的氢气和杂质通过第五阀门进入排空管道，关闭第一、第五阀门，开启第二、第三、第六阀门，同时开启第一纯化单元的加热模块进行析氢，析出的氢气经由第三阀门进入缓冲罐；在第一纯化单元析氢的过程中，所述气液分离装置中产生的待提纯氢气经过金属管道进入第二纯化单元进行吸氢，当第二纯化单元对氢气吸附饱和后，未被第二纯化单元吸附的氢气和杂质通过第六阀门进入排空管道，关闭第二、第三、第六阀门，开启第一、第四、第五阀门，同时开启第二纯化单元的加热模块进行析氢，析出的氢气经由第四阀门进入缓冲罐；第一纯化单元和第二纯化单元如上述过程交替进行吸/析氢，实现对电解制氢的纯化。[0014]优选地，水溶液在电解槽中经过电化学反应，生成携带碱液的低纯度氢气，其中，阴极生成氢气，阳极生成氧气。[0015]优选地，所述纯化单元通过可逆吸/析氢模块与氢气进行化学反应生成氢的固态化合物，从而将氢气与杂质分离。[0016]优选地，开启纯化单元的加热模块，所述氢的固态化合物受热分解，氢气被释放开来。[0017]本专利技术的上述技术方案相比现存技术具有以下优点：[0018]本专利技术所提供的一种电解制氢用的纯化系统包括：电解槽，用于电解水以生成待处理的携带碱液的低纯度氢气；气液分离装置，用于将所述携带碱液的低纯度氢气做处理获取待提纯氢气；纯化模组，包括第一纯化单元、第二纯化单元、缓冲罐和控制气体流动方向的阀门；本专利技术利用镁基储氢材料可逆吸/析氢的功能将待提纯氢气中的氢气分离出来，节约了能耗，提高了电解制氢的提纯效率，通过PLC控制阀门的切换，可以长时间持续不间断运行、运行安全、运维简单、简化了电解制氢的纯化工艺。附图说明[0019]为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中[0020]图1为本专利技术所提供的一种电解制氢用的纯化系统的模块框图；[0021]图2为本专利技术所提供的一种电解制氢用的纯化方法的流程图；[0022]图3为纯化模组提纯氢气的流程图；[0023]附图标记：100、电解槽；200、气液分离装置；300、第一纯化单元；400、第二纯化单元；500缓冲罐；601、第一阀门v1；602、第二阀门v2；603、第三阀门v3；604、第四阀门v4；605、第五阀门v5；606、第六阀门v6。具体实施方式[0024]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。[0025]参照图1所示，图1为本专利技术所提供的一种电解制氢用的纯化系统的模块框图：[0026]所述纯化系统包括电解槽、气液分离装置、纯化模组，所述电解槽的气体出口与所述气液分离装置的气体入口通过金属管道连接，所述气液分离装置的气体出口与所述纯化模组的气体入口通过金属管道连接；[0027]其中，所述纯化模组为撬装结构，包括第一纯化单元、第二纯化单元、缓冲罐及控制三者之间气体流通的阀门v1‑

  1.一种电解制氢用的纯化系统，其特征是，包括：电解槽，用于电解水以生成待处理的携带碱液的低纯度氢气；气液分离装置，与所述电解槽的气体出口通过金属管道连接，用于将所述携带碱液的低纯度氢气做处理获取待提纯氢气，所述待提纯氢气中含有微量氧气和水分；纯化模组，与所述气液分离装置的气体出口通过金属管道连接，用于控制分离所述待提纯氢气中的氢气和杂质，包括：第一纯化单元，通过第一阀门连接所述气液分离装置的气体出口，通过第三阀门连接缓冲罐，通过第五阀门连接排空管道；第二纯化单元，通过第二阀门连接所述气液分离装置的气体出口，通过第四阀门连接缓冲罐，通过第六阀门连接排空管道；缓冲罐，分别通过第三阀门、第四阀门连接第一纯化单元、第二纯化单元。2.依据权利要求1所述的一种电解制氢用的纯化系统，其特征是，所述纯化模组为撬装结构。3.依据权利要求1所述的一种电解制氢用的纯化系统，其特征是，第一纯化单元和第二纯化单元为防腐金属材质，整体呈方形结构，两者并列排列，内部包括可逆吸/析氢模块和加热模块。4.依据权利要求3所述的一种电解制氢用的纯化系统，其特征是，所述可逆吸/析氢模块采用单质镁储氢材料、镁基复合储氢材料、镁基合金储氢材料中的任意一种材料制造成。5.依据权利要求1所述的一种电解制氢用的纯化系统，其特征是，所述纯化单元的缓冲罐为防腐金属材质，整体呈桶型结构，包括连接第一纯化单元和第二纯化单元的两个进口管道和一个出口管道。6.依据权利要求1所述的一种电解制氢用的纯化系统，其特征是，所述第一阀门至第六阀门为电磁阀和气动球阀的组合，可实现PLC控制开启或关闭。7.一种电解制氢用的纯化方法，其特...