專利名稱：水電解制氫設備的制作方法
技術領域：
本發明為機械設備領域，具體涉及一種壓水電解制氫設備。
背景技術：
氫是主要的工業原料，也是最重要的工業氣體和特種氣體，在石油化工、電子工業、冶金工業、食品加工、浮法玻璃、精細有機合成、航空航天等方面有著廣泛的應用。同時，氫也是一種理想的二次能源(二次能源是指必須由一種初級能源如太陽能、煤炭等來制取的能源)。在一般情況下，氫極易與氧結合。這種特性使其成為天然的還原劑使用于防止出現氧化的生廣中。在玻璃制造的聞溫加工過程及電子微芯片的制造中，在氣氣保護氣中加入氫以去除殘余的氧。在石化工業中，需加氫通過去硫和氫化裂解來提煉原油。氫的另一個重要的用途是對人造黃油、食用油、洗發精、潤滑劑、家庭清潔劑及其它產品中的脂肪氫化。由于氫的高燃料性，航天工業使用液氫作為燃料。
發明內容
整套水電解制氫設備由主體設備、輔助設備和電控設備三部分組成。主體設備包括電解槽和附屬設備框架。水電解槽將水分解成氫和氧，附屬設備框架把產品氣與電解液分離，并將產品氣洗滌與冷卻，同時實現電解液的循環、冷卻及過濾。輔助設備主要是指水箱、堿箱、補水泵及空壓設備等。電控設備由變壓器、整流柜、配電柜及控制柜等組成。水電解制氫設備的工藝流程(不包括產品氣貯存)，可以分為五個子流程，即氫氣、氧氣、電解液、原料水和冷卻水等，在此五個系統上，一共設有13個控制點，對各項工藝參數進行監控。1、水電解槽
水電解槽是整套水電 解制氫設備的核心，是發生電化學反應的地方，在電解小室的陰、陽電極上分別制得產品氣氫和氧。此電解槽為雙極性壓濾型結構，若干根拉緊螺桿把二百多個電解小室壓緊在兩厚實的端壓板之間，使整個電解槽顯得十分緊湊、運行也安全可靠。所有的外連管道全部從兩端壓板上引出，上部為產品氣和堿液混合液的引出管，下部為循環堿液的引入管和排污管。端壓板采用平板結構。直流電的引入方式為中間極板接正極，兩端極板接負極。電解槽的端壓板采用平板結構，經計算其最小厚度應為為IlOmm,現采用140mm的平板制作，提高了端壓板的強度和剛性。拉緊螺桿采用12根，經計算，其截面積應為16500mm2,實際采用的是12根M68的螺桿，總面積達35600mm2，大大超過了計算值，這樣就提高了電解槽的整體密封性，確保了運行安全。2、氫、氧分離器
氫、氧分離器是一個圓筒形臥式壓力容器，從電解槽來的氣液混合液在此進行分離，由于氣液兩者之間的重度相差很大，所以利用重力進行分離才有可能。氣體向上進入到各自的氣體冷卻器中，而滯留在分離器中的電解液則被堿液泵抽走再送回到電解槽中，電解液就是靠這種方法循環往復的。3、堿液冷卻器
堿液冷卻器的作用是把電解反應所產生的熱量加以除去，并轉移到冷卻水中，只有這樣，電解槽才能在穩定的狀態下運行。本冷卻器采用的是管殼式換熱器，堿液走管程，冷卻水走殼程。兩者之間采取逆流的方式換熱，電解液降溫20°C，冷卻水升溫5°C。實際上配置的堿液換熱器為27m2，是由二只管殼式換熱器串聯而成。4、氫、氧氣體冷卻器
氫、氧氣體冷卻器的作用是把產品氣的溫度降下來，降到40°C以下，這樣其濕含量才會大幅度地下降，才能達到產品氣的質量要求。本冷卻器采用的也是管殼式換熱器，管程走產品氣，殼程走冷卻水。兩者之間同樣以逆流的方式進行熱交換。5、堿液循環泵
堿液循環泵的作用是對水電解制氫設備系統中的電解液進行強制循環，這樣一方面把電化學反應中產生的熱量除去，轉移到冷卻水中，另一方面把補充的原料水從分離器送入到電解槽的各個小室 中。
權利要求
1.該水電解制氫設備主要包括水電解槽、氫、氧分離器、堿液冷卻器、氫、氧氣體冷卻器和堿液循環泵等部分構成。
2.根據權利要求1所述的水電解制氫設備，其特征在于其水電解槽，雙極性壓濾型結構，若干根拉緊螺桿把二百多個電解小室壓緊在兩厚實的端壓板之間，使整個電解槽顯得十分緊湊、運行也安全可靠。
3.根據權利要求1所述的水電解制氫設備，其特征在于氫、氧分離器的設計，采用PLC編程控制，并采用控制儀表，控制效果好，控溫精度高。
4.根據權利要求1所述的水電解制氫設備，其特征在于其堿液冷卻器，采用的是管殼式換熱器，堿液走管程，冷卻水走殼程，兩者之間采取逆流的方式換熱。
5.根據權利要求1所述的水電解制氫設備，其特征在于其氫、氧氣體冷卻器，該系統米用管殼式換熱器，管程走產品氣，殼程走冷卻水，兩者之間同樣以逆流的方式進行熱交換。
6.根據權利要求1所述的水電解制氫設備，其特征在于其堿液循環泵，可以對系統中的電解液進行強制循環。
全文摘要
水電解法制取氫和氧，這一個電化學過程中是在電解室中完成的，電解室由電極，隔膜和電解液所組成。當電解室的電極上通上直流電后，電極反應就發生了，在陰極上放出氫氣，在氧極上放出氧氣。
文檔編號C25B15/02GK103160848SQ20111040473
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月8日 優先權日2011年12月8日
發明者石汝軍, 鄭曉華, 劉麗潔 申請人:淄博高新區聯創科技服務中心