(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(43)申请公布日(21)申请号4.7(22)申请日2021.07.22(71)申请人陕西工业职业技术学院地址712000陕西省咸阳市文汇西路12号(72)发明人崔杰张顺星柳皓月(74)专利代理机构陕西增瑞律师事务所61219代理人(51)Int.Cl.C25B9/00(2021.01)C25B15/02(2021.01)C25B15/023(2021.01)C25B1/04(2021.01)C25B15/027(2021.01)(54)发明名称一种电解纯水制氢系统(57)摘要本发明实施例提供了一种电解纯水制氢系统，包括制氢系统和监控系统，所述制氢系统包括氢气管道、氧气及电解循环水管道、PEM电解槽、气水分离器系统，所述PEM电解槽与所述氢气管道、氧气及电解循环水管道分别连通，所述氢气管道上设置有单向阀和气水分离器。所述监控系统用于监控所述制氢系统的运作状况。解决在大量制取氢气的同时，充分的利用高价值的副产物氧气，进而达到减少相关成本，实现经济效益的目的。权利要求书1页说明书5页附图1页CN1139307951.一种电解纯水制氢系统，其特征是，包括制氢系统和监控系统，所述制氢系统包括氢气管道(1)、氧气及电解循环水管道(2)、PEM电解槽(3)、气水分离器(6)，所述PEM电解槽(3)与所述氢气管道(1)、氧气及电解循环水管道(2)分别连通，所述氢气管道(1)上设置有单向阀(5)和气水分离器(6)，所述监控系统用于监控所述制氢系统的运作状况。2.依据权利要求1所述的一种电解纯水制氢系统，其特征是，还包括水箱(7)，所述水箱(7)与所述PEM电解槽(3)通过管道连通，所述氧气及电解循环水管道(2)与所述水箱(7)连通，所述氧气及电解循环水管道(2)通过管道与水过滤理器(8)连通，所述水箱(7)上设置有出氧管(9)，所述出氧管(9)上设置有抽氧泵(10)，所述水箱(7)与所述PEM电解槽(3)之间的管道上设置有循环水泵(11)，过滤器(21)，所述水箱(7)与所述气水分离器(6)通过管道连通，所述水箱(7)与所述气水分离器(6)之间的管道上设置有限流装置(12)、氢分排水阀(13)和收集器(14)，所述收集器(14)上设置有接水封分离器(15)。3.依据权利要求1所述的一种电解纯水制氢系统，其特征是，所述水箱(7)的底端设置有排水管(16)，所述排水管(16)上设置有常闭阀(17)，所述水箱(7)与补水管道(18)相连通，所述补水管道(18)上设置有补水泵(19)。4.依据权利要求1所述的一种电解纯水制氢系统，其特征是，所述氢气管道(1)还设置有第一换热器(20)，所述循环水泵(11)和所述过滤器(21)之间的管道上设置有第二换热器(22)，所述第一换热器(20)和所述第二换热器(22)通过管道循环连通，所述第一换热器(20)和所述第二换热器(22)之间的管道上设置有热交换循环泵5.依据权利要求1所述的一种电解纯水制氢系统，其特征是，所述循环水泵(11)和所述过滤器(21)之间的管道上连通有废水排放管(24)，所述废水排放管(24)上设置有废水排放阀(25)。6.依据权利要求1所述的一种电解纯水制氢系统，其特征是，还包括监控系统，所述监控系统包括人机界面操作终端、PLC控制管理系统、反馈装置，所述人机界面操作终端、PLC控制管理系统、反馈装置之间电连接。7.依据权利要求1所述的一种电解纯水制氢系统，其特征是，所述反馈装置包含：设置在所述水箱(7)上方的氢滲仪(26)，设置在所述水箱(7)和所述气水分离器(6)内部的液位检测仪(27)，设置在所述水箱(7)内部的温度检测仪(28)，设置在所述电解槽上方的氢泄露报警器(29)，设置在所述氢气管道(1)上的电解槽压力探测仪(30)，设置在所述水箱(7)与所述PEM电解槽(3)之间的管道上的水质探测仪(31)和水压检测仪(23)，设置在所述第一换热器(20)和所述第二换热器(22)之间的管道上的冷却水压检测仪(32)。8.依据权利要求1所述的一种电解纯水制氢系统，其特征是，还包括电源，所述电源与所述PEM电解槽(3)、抽氧泵(10)、循环水泵(11)、补水泵(19)、热交换循环泵(4)均电连CN113930795一种电解纯水制氢系统技术领域[0001]本发明涉及氢能源技术领域，特别涉及一种电解纯水制氢系统。背景技术[0002]氢能作为清洁能源，它具有来源广泛、燃烧热值高、无污染及利用形式多等特点，有望成为能源领域的未来之星，更是被业界部分专家称为“终极能源”。氢气可以由水制取，原料来源取之不尽。[0003]常见的制氢技术有包括煤制氢、天然气与石油制氢、工业副产氢等，电解水制氢技术成熟度也较高，且有一些案例已确定进入实用阶段。若以正常工商业销售电价计算并拆分电解纯水制氢的成本，具体应包括资产折旧、运营费用(一般维护、电池组更换)、电费(用电、过网费)，其中电费成本会达到70‑80％，占比较高。因此，电解纯水制氢最重要的成本在于电费，用电的成本决定了氢气的成本，电解纯水制氢工艺需要尽可能的压低电费成本。[0004]电解纯水制氢是一种清洁、高效、可持续的制氢技术，其制氢工艺简单，氢气纯度可达99.999％，产品纯度高。此电解纯水制氢系统不受旁边的环境影响，设备可撬装模块化设计，成本低，适用环境广，经济性较好，拥有非常良好的应用前景。发明内容[0005]本发明提供一种电解纯水制氢系统，用以解决在大量制取氢气的同时，充分的利用高价值的副产物氧气，其次采用PEM电解槽，与传统电解碱液制氢相比，环保无污染，维护成本低，实现经济效益的目的。[0006]本发明实施例提供了一种电解纯水制氢系统，包括制氢系统和监控系统，所述制氢系统包括氢气管道、氧气及电解循环水管道、PEM电解槽、气水分离器系统，所述PEM电解槽与所述氢气管道、氧气及电解循环水管道分别连通，所述氢气管道上设置有单向阀和气水分离器。所述监控系统用于监控所述制氢系统的运作状况。[0007]进一步的，还包括水箱，所述水箱与所述PEM电解槽通过管道连通，所述氧气及电解循环水管道与所述水箱连通，所述氧气及电解循环水管道通过管道与水过滤理器连通，所述水箱上设置有出氧管，所述出氧管上设置有抽氧泵，所述水箱与所述PEM电解槽之间的管道上设置有循环水泵，过滤器，所述水箱与所述气水分离器通过管道连通，所述水箱与所述气水分离器之间的管道上设置有限流装置、氢分排水阀和收集器，所述收集器上设置有接水封分离器。[0008]进一步的，所述水箱的底端设置有排水管，所述排水管上设置有常闭阀，所述水箱与补水管道相连通，所述供水管道上设置有补水泵。[0009]进一步的，所述氢气管道还设置有第一换热器，所述循环水泵和所述过滤器之间的管道上设置有第二换热器，所述第一换热器和所述第二换热器通过管道循环连通，所述第一换热器和所述第二换热器之间的管道上设置有热交换循环泵。 [0010] 进一步的，所述循环水泵和所述过滤器之间的管道上连通有废水排放管，所述废 CN113930795 水排放管上设置有废水排放阀。[0011] 进一步的，还包括监控系统，所述监控系统包括人机界面操作终端、PLC 控制系 统、反馈装置，所述人机界面操作终端、PLC控制管理系统、反馈装置之间电连接。 [0012] 进一步的，所述反馈装置包含：设置在所述水箱上方的氢滲仪，设置在所述水箱和 所述气水分离器内部的液位检测仪，设置在所述水箱里面的温度检测仪，设置在所述电解 槽上方的氢泄露报警器，设置在所述氢气管道上的电解槽压力探测仪，设置在所述水箱与 所述PEM电解槽之间的管道上的水压检测仪和水质检测仪，设置在所述第一换热器和所述 第二换热器之间的管道上的冷却水压检测仪。 [0013] 进一步的，换包括电源，所述电源与所述PEM电解槽、抽氧泵、循环水泵、补水泵、热 交换循环泵均电连接。 [0014] 本发明实施例提供了一种电解纯水制氢系统，包括制氢系统和监控系统，所述制 氢系统包括氢气管道、氧气及电解循环水管道、PEM电解槽、气水分离器系统，所述PEM电解 槽与所述氢气管道、氧气及电解循环水管道分别连通，所述氢气管道上设置有单向阀和气 水分离器。所述监控系统用于监控所述制氢系统的运作状况。解决在大量制取氢气的同时， 充分的利用高价值的副产物氧气，进而达到减少相关成本，实现经济效益的目的。 [0015] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书里面阐述，并且，部分地从说明书里面变 得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明 书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。 [0016] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。 附图说明 [0017] 附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实 施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。 [0018] 图1为本发明实施例中一种电解纯水制氢系统的结构示意图。 [0019] 附图标记： [0020] 1.氢气管道、2.氧气及电解循环水管道、3.PEM电解槽、4.热交换循环泵、 5.单向 阀、6.气水分离器、7.水箱、8.水过滤理器、9.出氧管、10.抽氧泵、11. 循环水泵、12.限流装 置、13.氢分排水阀、14.收集器、15.接水封分离器、16. 排水管、17.常闭阀、18.补水管道、 19.补水泵、20.第一换热器、21.过滤器、22. 第二换热器、23.水压检测仪、24.废水排放管、 25.废水排放阀、26.氢滲仪、27. 液位检测仪、28.温度检测仪、29.氢泄露报警器、30.电解 槽压力探测仪、31. 水质探测仪、32.冷却水压检测仪。 具体实施方式 [0021] 以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实 施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。 [0022] 本发明提供一种电解纯水制氢系统，包括制氢系统和监控系统，所述制氢系统包 括氢气管道1、氧气及电解循环水管道2、PEM电解槽3、气水分离器6，所述PEM电解槽3与所述 氢气管道1、氧气及电解循环水管道2分别连通，所述氢气管道1上设置有单向阀5和气水分 离器6。所述监控系统用于监控所述制氢系统的运作状况。氢气经过汽水分离器进行初步分 CN113930795 离，PEM电解槽3可以为多个，可大可小，结构相对比较简单。解决在大量制取氢气的同时，充分的利用高价值的副产物氧气，进而达到减少相关成本，实现经济效益的目的。 [0023] 在一个实施例中，还包括水箱7，所述水箱7与所述PEM电解槽3通过管道连通，所述 氧气及电解循环水管道2与所述水箱7连通，所述氧气及电解循环水管道2通过管道与水过 滤理器8连通，所述水箱7上设置有出氧管9，所述出氧管9上设置有抽氧泵10，所述水箱7与 所述PEM电解槽3之间的管道上设置有循环水泵11、过滤器21，所述水箱7与所述气水分离器 6通过管道连通，所述水箱7与所述气水分离器6之间的管道上设置有限流装置12、氢分排水 阀13和收集器14，所述收集器14上设置有接水封分离器15。过滤器21 连接在PEM电解槽进 水管道前，反复循环过滤水。 [0024] 所述氧气及电解循环水管道2与所述水箱7连通，需要说明的是PEM电解槽进中的 水通过所述氧气及电解循环水管道2回流至所述水箱7中。 [0025] 在一个实施例中，所述水箱7的底端设置有排水管16，所述排水管16上设置有常闭 阀17，常闭阀17可手动放水，所述水箱7与补水管道18相连通，所述补水管道18上设置有补 水泵19。 [0026] 在一个实施例中，所述氢气管道1还设置有第一换热器20，所述循环水泵 11和所 述过滤器21之间的管道上设置有第二换热器22，所述第一换热器20 和所述第二换热器22 通过管道循环连通，所述第一换热器20和所述第二换热器22之间的管道上设置有热交换循

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