本发明属于新能源技术领域，公开了一种电解水制备、收集氢气的装置，通过外部供电对碱液进行电解获取氢气并收集，包括：电解水机构，用于对输入的碱液电解产气；输送机构，用于连接电解水机构并将产出的氢气和氧气进行收集；以及加压罐储机构，将输送机构送入的氢气和氧气分别加压存储在气罐中，并具有供气机构，通过供气机构与外部管路连通进行恒压送气。

  1.电解水制备、收集氢气的装置，通过外部供电对碱液进行电解获取氢气并收集，其特

  加压罐储机构，将输送机构送入的氢气和氧气分别加压存储在气罐(3)中，并具有供气

  2.根据权利要求1所述的电解水制备、收集氢气的装置，其特征是：所述电解水机构

  包括电解槽(1)、泵送装置和控制机构，控制机构依据电解槽(1)内的水位变化进行碱液补

  充，并在泵送装置内设有加热机构，使得通过泵送装置进入电解槽(1)内的碱液温度不低于

  3.根据权利要求2所述的所述的电解水制备、收集氢气的装置，其特征是：加压罐储

  机构还包括与气罐(3)连接的加压机构(2)，加压机构(2)具有至少两条加压线路，将氧气和

  氢气通过不同的加压线所述的所述的电解水制备、收集氢气的装置，其特征是：具有若干

  预存罐中具有气压计，通过设定阈值控制在预存罐内气压达到阈值后便由输送机构通

  5.根据权利要求4所述的所述的电解水制备、收集氢气的装置，其特征是：还具有氢

  燃料电池机构(6)，由加压罐储机构将氢气与氧气按比例输送至氢燃料电池机构(6)内进行

  发电，并将氢燃料电池机构(6)中产生的纯水回送至电解水机构(1)中用于补充碱液。

  6.根据权利要求5所述的所述的电解水制备、收集氢气的装置，其特征是：所述氢燃

  料电池机构(6)与电解水机构(1)设置在同一支架上，在该支架上通过同一泵送机构进行液

  7.根据权利要求5所述的所述的电解水制备、收集氢气的装置，其特征是：所述电解

  水机构、输送机构、加压罐储机构和氢燃料电池机构(6)均设置在同一支架上，并由同个控

  所述控制机构内的电源控制模块连接外部的不稳定供电网络，并将不稳定供电网络的

  电流持续通入电解水机构中持续产气，并在预存罐达到气压阈值后进行加压储存；

  当加压罐储机构内的气量达到设定阈值后便由控制机构向外发出供电完备信息，并由

  8.根据权利要求2‑7任一项所述的所述的电解水制备、收集氢气的装置，其特征是：

  所述电解槽(1)内具有密封腔体，而电解槽(1)包括壳体，所述壳体包括顶盖(9)、底盖(10)

  所述外罩(7)具有若干个，相邻外罩(7)之间通过转接盘(16)密封连接。

  9.根据权利要求8所述的所述的电解水制备、收集氢气的装置，其特征是：在外罩(7)

  内设有分隔层(17)，分隔层(17)上具有连通外腔(18)、内腔(19)的通道，在通道上设有隔膜

  所述隔膜为具有若干部分，而转接盘(16)内圈和外圈，内圈承接两侧隔膜部分保持隔

  10.根据权利要求9所述的所述的电解水制备、收集氢气的装置，其特征在于：所述密封

  腔体为立式结构，顶盖(9)上设有连通外腔(18)的外集气管(12)和连通内腔(19)的内集气

  在底盖(10)上设有连接外腔(18)电极的外电极触点(15)以及连接内腔(19)电极的内

  [0001]本发明属于新能源技术领域，具体涉及电解水制备、收集氢气的装置。

  [0002]电解水通常是指含盐(如硫酸钠，食盐不可以，会生成氯气)的水经过电解之后所

  生成的产物。电解过后的水本身是中性，能加入其他离子，或者可经过半透膜分离而生成

  两种性质的水。其中一种是碱性离子水，另一种是酸性离子水。以氯化钠为水中所含电解质

  的电解水，在电解后会含有氢氧化钠、次氯酸与次氯酸钠(如果是纯水经过电解，则只会产

  [0003]而氢能源作为高效、洁净和理想的二次能源已经受到了全世界的广泛重视。大规

  模、廉价地生产H是开发和利用氢能的重要环节之一。利用绿电采用电解水技术制H能够实

  现整个过程的零碳，且操作相对简单，技术相对成熟，制得的H纯度高是实现大规模生产H

  的重要手段。与PEM电解水制氢相比，碱性电解水制氢技术更加纯熟。因此，国内碱性水电解

  在行业中占主导地位。在碱性电解槽中，阴极产生H，阳极产生O，如果不把它们分隔开来，

  就会发生H、O混合，这样不但达不到生产H的目的，而且还会带来安全风险隐患，这就需要用隔

  [0004]现有的电解水制氢设备中，大都为一种容器，即电解槽，在其中设置两个电极，并

  通过在不同的腔体内布置电极通电产气。但这种电解槽一般都为定制结构，一旦设置只能

  进行整体更换。现在需要一种模块化的电解槽结构，能够降低生产所带来的成本并适配多种应用场

  [0005]未解决现存技术存在的问题，本发明提供一种电解水制备、收集氢气的装置，具

  有若干子部分，可以依据实际的需求进行配置，并可根据需求在布置后进行容积调整，以满足

  [0007]第一方面，本发明提供一种电解水制备、收集氢气的装置，通过外部供电对碱液进

  [0009]输送机构，用于连接电解水机构并将产出的氢气和氧气进行收集；以及

  [0010]加压罐储机构，将输送机构送入的氢气和氧气分别加压存储在气罐中，并具有供

  [0011]结合第一方面，本发明提供第一方面的第一种实施方式，所述电解水机构包括电

  解槽、泵送装置和控制机构，控制机构根据电解槽内的水位变化进行碱液补充，并在泵送装

  [0012]结合第一方面的第一种实施方式，本发明提供第一方面的第二种实施方式，加压

  罐储机构还包括与气罐连接的加压机构，加压机构具有至少两条加压线路，将氧气和氢气

  [0013]结合第一方面的第一种实施方式，本发明提供第一方面的第三种实施方式，具有

  若干电解槽，在输送机构中设有预存罐，用于分开收集若干电解槽的氧气和氢气；

  [0014]预存罐中具有气压计，通过设定阈值控制在预存罐内气压达到阈值后便由输送机

  [0015]结合第一方面的第三种实施方式，本发明提供第一方面的第四种实施方式，还具

  有氢燃料电池机构，由加压罐储机构将氢气与氧气按比例输送至氢燃料电池机构内进行发

  [0016]结合第一方面的第四种实施方式，本发明提供第一方面的第五种实施方式，所述

  氢燃料电池机构与电解水机构设置在同一支架上，在该支架上通过同一泵送机构进行液体

  [0017]结合第一方面的第四种实施方式，本发明提供第一方面的第六种实施方式，所述

  电解水机构、输送机构、加压罐储机构和氢燃料电池机构均设置在同一支架上，并由同个控

  [0018]所述控制机构内的电源控制模块连接外部的不稳定供电网络，并将不稳定供电网

  络的电流持续通入电解水机构中持续产气，并在预存罐达到气压阈值后进行加压储存；

  [0019]当加压罐储机构内的气量达到设定阈值后便由控制机构向外发出供电完备信息，

  [0020]结合第一方面的第一至六种实施方式，本发明提供第一方面的第七种实施方式，

  所述电解槽内具有密封腔体，而电解槽包括壳体，所述壳体包括顶盖、底盖和外罩，所述外

  [0022]结合第一方面的第七种实施方式，本发明提供第一方面的第八种实施方式，在外

  罩内设有分隔层，分隔层上具有连通外腔、内腔的通道，在通道上设有隔膜进行覆盖；

  [0023]所述隔膜为具有若干部分，而转接盘内圈和外圈，内圈承接两侧隔膜部分保持隔

  [0024]结合第一方面的第八种实施方式，本发明提供第一方面的第九种实施方式，所述

  [0025]在底盖上设有连接外腔电极的外电极触点以及连接内腔电极的内电极触点。

  [0027](1)本发明中的制氢存储系统，能够利用加压机构增大储量，同时将产生的纯氧也

  一并收集，并分开管路进行供给，既可以供给给氢燃料电池进行发电，同时也可以根据需求

  [0028](2)本发明中的通过控制系统和预存罐机构，能够利用不稳定的供电线路进行持

  续产气，并将产出的氢气和氧气先存入预存罐中，一旦达到容量后，便开启加压机构输入高

  压的气罐中存储，则可以利用风能、光能这种不稳定发电的能源，并在获取到一定产量后，

  能够通过氢燃料电池进行一定时间的持续稳定供电，从而满足一些临时地区的补充供电需

  [0033]图5是本发明电解水制氢设备的实施例中的具体应用的第一轴测图；

  [0037]图9是本发明电解水制氢设备的实施例中的具体应用的部分结构拆分状态平面

  [0038]图10是本发明电解水制氢设备的实施例中的具体应用的部分结构拆分状态轴测

  [0039]图中：1‑电解槽，2‑压缩机，3‑气罐，4‑供气机构，5‑输送机构，6‑氢燃料电池机构，

  7‑外罩，8‑固定杆，9‑顶盖，10‑底盖，11‑底座，12‑外集气管，13‑内集气管，14‑内电极触点，

  15‑外电极触点，16‑转接盘，17‑分隔层，18‑外腔，19‑内腔，20‑插板电极，21‑嵌入式隔膜。

  [0041]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例

  中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是

  本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施

  [0042]因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护

  的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通

  技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范

  [0043]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一

  [0044]在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、

  “竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，

  或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描

  述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，

  因此不能理解为对本申请的限制。此外，本申请的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用

  [0045]此外，本申请的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对

  水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不

  [0046]在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语

  “设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连

  接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒

  介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况

  [0048]本实施例公开一种电解水制备、收集氢气的装置，通过外部供电对碱液进行电解

  获取氢气并收集，如图1所示，包括：电解水机构，用于对输入的碱液电解产气；输送机构5，

  用于连接电解水机构并将产出的氢气和氧气进行收集；以及加压罐储机构，将输送机构5送

  入的氢气和氧气分别加压存储在气罐3中，并具有供气机构4，通过供气机构4与外部管路连

  [0049]电解水机构包括电解槽1、泵送装置和控制机构，控制机构根据电解槽1内的水位

  变化进行碱液补充，并在泵送装置内设有加热机构，使得通过泵送装置进入电解槽1内的碱

  [0050]如图2所示，另一种实施例中，加压罐储机构还包括与气罐3连接的加压机构，加压

  机构具有至少两条加压线路，也就是设置有两台压缩机2，将氧气和氢气通过不同的加压线

  [0051]进一步地，本实施例中具有若干电解槽1，在输送机构5中设有预存罐，预存罐在图

  中并未示出。该预存罐主要用于分开收集若干电解槽1的氧气和氢气；在预存罐中设置有气

  压计，通过设定阈值控制在预存罐内气压达到阈值后便由输送机构5通入对应加压罐储机

  构。由于本实施例中的电解槽1的供电由不稳定发电设备进行供电，例如风能、太阳能以及

  地热能等，则产气量无法保证。设有一个预存罐，能够在加压机构前增加一个量控制，避免

  [0052]还具有氢燃料电池机构6，由加压罐储机构将氢气与氧气按比例输送至氢燃料电

  池机构6内进行发电，并将氢燃料电池机构6中产生的纯水回送至电解水机构中用于补充碱

  [0053]氢燃料电池机构6与电解水机构设置在同一支架上，在该支架上通过同一泵送机

  [0054]进一步地，电解水机构、输送机构5、加压罐储机构和氢燃料电池机构6均设置在同

  一支架上，并由同个控制机构进行控制；所述控制机构内的电源控制模块连接外部的不稳

  定供电网络，并将不稳定供电网络的电流持续通入电解水机构中持续产气，并在预存罐达

  到气压阈值后进行加压储存；当加压罐储机构内的气量达到设定阈值后便由控制机构向外

  [0056]还公开一种应用在实施例1中的一种电解水制氢设备，如图3所示，主要包括一种

  利用外部电源进行电解的容器，用于存放碱液并通过内部的电极在正阴极上产生氧气和氢

  [0057]其中，本实施例中的制氢设备为立式的筒状的多层结构，包括一个顶盖9、底盖10

  和底座11，其中，底座11具有一定高度，可抬起底盖10使其下部具有一个离地空隙，避免底

  盖10上的部分结构直接与固定面接触，并可以保证外部管线从该离地空隙中进入。

  [0058]在顶盖9与底盖10之间通过三根固定杆8进行支撑和固定，从在顶盖9与底盖10之

  间形成一定空间，在该空间中，通过至少两个连通的外罩7与顶盖9、底盖10合围形成密封腔

  [0059]其中，在密封腔体中通过隔膜分隔为内外两个圆柱形腔体，即内腔19与外腔18。通

  过调整隔膜半径，使得内腔19与外腔18的容积相当，并在两个腔体内注入一定量的碱液，主

  [0060]而内腔19与外腔18并不限定具体的极性，根据需求来做设置，本实施例中则在外

  腔18内设置阳极的电极，而在内腔19内设有阴极的电极。本实施例中的隔膜可采用多种材

  [0061]其中，阴极利用液体中的氢离子，给电子后在电极附近产生氢气，由于是立式结

  构，则氢气会快速上升至顶盖9处，由顶盖9处设置的外集气管12将氢气排出。同时，内腔19

  的阳极中可获得氢氧化物的电子，从而在阳极产生氧气，并通过顶盖9上的内集气管13排

  [0062]本实施例中，该电解水制氢装置主要应用在一些应急发电储电系统中，会根据实

  际需求进行搭建，则采用模块化结构设计，在获得现场产氢气需求时，直接拼接形成对应容

  [0063]则本实施例中的核心点在于，这种筒型机身结构由多段的外罩7构成。外罩7本身

  [0064]本实施例中的外罩7为等截面的圆管，两侧端口尺寸相同，且具有相同的壁厚。在

  顶盖9内侧具有一个环形的嵌槽，其宽度稍大于外罩7的壁厚。为了获得较好的密封效果，在

  [0065]底盖10尺寸与顶盖9相同，且其内侧面也具有一个相同尺寸的嵌槽，用于连接外罩

  7的端口。若仅有一个外罩7，则直接在其端口处扣合固定顶盖9和底盖10形成密封结构。

  [0066]而本实施例中采用双层结构设计，具有两个外罩7，则在相邻外罩7之间设有一个

  转接盘16进行连接。该转接盘16包括两种方式，独立结构和对称双结构密封拼接。其中一体

  [0067]而对称双结构类似法兰，采用这种方式可针对具有更多外罩7拼接的装置提供更

  好的固定连接效果。采用双层拼接的转接盘16时，在外罩7一个端口的外圈表面设有环形凸

  缘。而一侧的转接盘16上具有一个环形沉槽，该环形沉槽与环形凸缘配合，可将环形凸缘罩

  住并压合密封。安装时，需要将转接盘16从一侧外罩7不具有环形凸缘的端口处套入，由于

  转接盘16的内径正好等于或稍大于外罩7外径，则套入后的转接盘16顺着外罩7轴线方向移

  [0068]在转接盘16的外圈边缘上设有若干通孔，该通孔供固定杆8穿过，而本实施例中的

  固定杆8为螺纹杆结构，如图4‑6所示。可以看到，固定杆8依次穿过顶盖9、两个转接盘16与

  底盖10，并在对应结构上均设有螺帽进行锁紧。由于两个转接盘16扣合并将内侧的外罩7端

  口抵住，从而通过两侧的两个螺帽将其压紧，此时在转接盘16的缝隙处设有的胶圈受压变

  [0069]同时，由于在顶盖9和底盖10上分别设有螺帽，则通过两个螺帽相对于锁紧的同侧

  [0070]本实施例中，由于隔膜采用石棉或高分子材料的隔膜，并在内部或外部设有用于

  增加抗拉强度的尼龙或不锈钢拉绳。由于其材料为软质特性，则设置为连续结构，根据需要

  设置的外罩7长度，从而裁切为对应的长度形成筒型结构，并将两侧端口压合在顶盖9和底

  [0071]顶盖9上设有连通外腔18的外集气管12和连通内腔19的内集气管13；在底盖10上

  设有连接外腔18电极的外电极触点15以及连接内腔19电极的内电极触点14。

  [0072]同时，为了实现内外液体的循环交换，也为了补充消耗的水源，在该设备中还包括

  有循环管路系统，通过循环管路系统在底盖10上连通内外两个腔体。包括单独的管道，同时

  [0073]同时，该循环管路系统还设有一个循环泵，该循环泵上具有一个供水口，用于连通

  外部水源进行供水，通过控制机构控制，在获取到内部水位信息后，通过设定的阈值实现循

  [0074]而在一些实施例中，如图7‑10所示，提供另一种内部的结构布置方式。

  [0075]在外罩7内形成的筒状腔体中，设有一个分隔层17。该分隔层17同样为筒型结构，

  并分别连接在顶盖9和底盖10上，中间通过通过转接盘16的内圈进行连接。而转接盘16具有

  的外圈用于连接两个外罩7，内外圈结构之间通过若干连接杆连接，使得内圈与外圈之间具

  [0076]而分隔层17为硬质的固定架结构，同样可采用耐腐蚀的高分子材料或不锈钢材

  料。通过分隔层17将外罩7内的密封腔体分隔为内腔19与外腔18。在分隔层17外侧沿轴线等

  圆心角布置有四个插槽，该插槽贯穿整个分隔层17，可在插槽内插设有插板电极20，插板电

  [0077]而插板电极20包括与插槽配合的插条，以及设置在插条外表面并向外凸起形成与

  碱液扩大接触面积的多片式接触区。其中插条一端端部深入顶盖9或底盖10内，并与外部设

  有的外电极触点15电连接，从而实现导电效果。同时，在插条上合适位置设有绝缘材料实现

  绝缘接触。同时，该多片式接触区具有多个沿轴线延伸的片体结构，能够增大与碱液的接触

  [0078]同时，本实施例中的分隔层17上设有若干镂空区域，而在镂空区域内设有嵌入式

  隔膜21。如图所示，嵌入式隔膜21具有与镂空区域卡接配合的固定外框，而固定外框内设有

  隔膜材料或者导离子填充材料。这种固定方式不仅能够通过设置合适的导离子材料实现对

  应效果，同时可依据需求来替换不同材料。由于本实施例中的设备主要是一种临时产气设

  备，会在一段时间内进行拆装和更换，若采用石棉等易损材料，其成本更低，但需要更换维

  [0079]在分隔层17的内部还设有一根柱状的电极，这种电极的长度与分隔层17、外罩7的

  长度相同，并在电极的端部两个端部各设有相互匹配螺杆端和螺纹槽。如图中展示的具有

  两个外罩7的结构，则同样在内部采用两根电极杆，通过螺纹配合实现固定和电连接。

  [0080]本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各

  种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护

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