一种电解制氢系统的压差调节装置及电解制氢系统

技术领域

本申请涉及电解制氢技术领域，尤其涉及一种电解制氢系统的压差调节装置及电解制氢系统。

背景技术

目前主流的工业化水电解制氢设备为碱性水电解槽，在直流电的加持下，电解槽中的水会分别在阴极和阳极分解为1份氢气和1/2份氧气。理想的水电解制氢过程是电解槽为充满碱液的状态，且电解槽内氢侧和氧侧的压力应该相等。然而在实际水电解生产过程中，由于水分解产生的氢气和氧气数量满足2：1的关系，氢、氧两侧会存在压差，在压差的驱动下，氢气、氧气容易穿过隔膜相互混合，导致气体纯度下降甚至造成爆炸等恶性事故的发生。

发明内容

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请的目的在于提出一种电解制氢系统的压差调节装置。本申请利用压差作为驱动力驱动活动件以调节氢氧两侧的压差，不需要额外的能源输出，避免了能耗和人力，消除了因氢氧两侧存在压差造成的安全隐患，具有实时调节氢氧两侧压差的特性，灵活度高，且无污染、无碳排放，为国家氢能产业的发展提供了安全保障，也为国家碳达峰碳中和的实现提供了支持。

为达到上述目的，本申请提出的一种电解制氢系统的压差调节装置，包括氧侧分离器、氢侧分离器以及连通所述氧侧分离器和所述氢侧分离器的管道，所述管道内设置有用于调节所述氧侧分离器和所述氢侧分离器两侧压差的活动件。

进一步地，当活动件为活塞时，所述活塞活动设置于所述管道内。

进一步地，还包括控制器，所述管道内位于所述活塞的两侧分别设置有第一接近开关和第二接近开关，所述第一接近开关和所述第二接近开关分别与所述控制器电连接。

进一步地，当活动件为气膜时，所述气膜固定设置于所述管道内靠近所述氧侧分离器的1/3位置处。

进一步地，所述气膜至少为双层膜结构。

一种电解制氢系统，包括上述的电解制氢系统的压差调节装置，还包括电解槽，所述电解槽的两端通过管路分别和所述氢侧分离器和所述氧侧分离器连通。

进一步地，所述氢侧分离器和所述电解槽之间还设置有第一回流管路，所述第一回流管路上沿着液体流向依次设置有氢侧过滤器和氢侧冷却器。

进一步地，所述氧侧分离器和所述电解槽之间还设置有第二回流管路，所述第二回流管路上沿着液体流向依次设置有所述氧侧过滤器和氧侧冷却器。

进一步地，所述氢侧冷却器和所述电解槽之间的第一回流管路上还设置有氢侧泵。

进一步地，所述氧侧冷却器和所述电解槽之间的第二回流管路上还设置有氧侧泵。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请一实施例提出的一种电解制氢系统的压差调节装置的结构示意图；

图2是本申请另一实施例提出的一种电解制氢系统的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

图1是本申请一实施例提出的一种电解制氢系统的压差调节装置的结构示意图。

参见图1，一种电解制氢系统的压差调节装置，包括氧侧分离器1、氢侧分离器2以及连通所述氧侧分离器1和所述氢侧分离器2的管道3，所述管道3内设置有用于调节所述氧侧分离器1和所述氢侧分离器2两侧压差的活动件4。本实施例中，通过管道3将氧侧分离器1和氢侧分离器2进行连通，由于氧侧分离器1和氢侧分离器2的产气量不同，会在管道3内活动件4的两侧产生压力差，通过活动件4的变形或者移动以对压力进行吸收，使活动件两侧压力重新平衡。具体地，氧侧分离器1、氢侧分离器2以及管道3可以为一体成型设置，密闭性较好，当压差产生时可以快速反应。氢侧分离器2与氧侧分离器1的气相部分由活动件4进行物理隔断，当氢氧两侧存在压差时，在压差的驱动下活动件会向低压侧移动或者形变，直至氢氧两侧压力相等。

当活动件4为活塞时，所述活塞活动设置于所述管道3内。可以理解地，活塞安装在管道3内时，具有较好的气密性，从而可以快速对活塞两侧的压力差进行反应。当氢侧分离器2与氧侧分离器1压力不相等时，在压差的驱动下，活塞向低压侧移动，待两侧压力相等后活塞停止移动，完成压差的调节。

一种电解制氢系统的压差调节装置还包括控制器，所述管道3内位于所述活塞的两侧分别设置有第一接近开关和第二接近开关，所述第一接近开关和所述第二接近开关分别与所述控制器电连接。具体地，第一接近开关和第二接近开关分别设置在管道的左右两端部，当活塞移动到管道的左端或者右端，即将失去调节作用时，第一接近开关或者第二接近开关向控制器发出信号，可以告知工作人员电解制氢系统内的压力控制情况，便于工作人员及时反应，避免安全隐患。在其他实施例中，还包括泄压管道分别连通于氧侧分离器1和氢侧分离器2，泄压管道上设置阀门，可以通过控制器远程控制进行启闭，这样当接近开关感应到活塞时，说明电解制氢系统内压力多大，超出了活塞的调节范围，此时打开阀门实现对电解制氢系统内的压力进行导出。

当活动件4为气膜时，所述气膜固定设置于所述管道3内靠近氧侧分离器1的1/3位置处。由于氧侧分离器1的产气量小于氢侧分离器2的产气量，因此气膜在管道内靠近氧侧分离器1进行设置，氢侧分离器2产出的氢气可以存储一部分在管道内，使得本申请装置具有更大幅度的压差调节能力。当气膜两侧产生压差时，在压差的驱动下，气膜向低压侧形变鼓起，使两侧的压力重新恢复平衡，这种结构相比活塞的优势在于气密性有保障。

所述气膜至少为双层膜结构。由于气膜为高形变材料制成，双层膜设置更能保证安全，避免气膜的意外破裂。

如图2所示，一种电解制氢系统，包括上述的电解制氢系统的压差调节装置，还包括电解槽5，所述电解槽5的两端通过管路分别和所述氢侧分离器2和所述氧侧分离器1连通。电解槽5内注满电解液，并进行电解，产出的氢气和氧气分别流向氢侧分离器2和氧侧分离器1以对氧气和氢气进行气液分离。

所述氢侧分离器2和所述电解槽5之间还设置有第一回流管路6，所述第一回流管路6上沿着液体流向依次设置有氢侧过滤器7和氢侧冷却器8。通过第一回流管路6，使得氢侧分离器2内分离出的电解液回流至电解槽5内，并依次通过氢侧过滤器和氢侧冷却器的过滤和冷却，保证回流的电解液的质量。

所述氧侧分离器1和所述电解槽5之间还设置有第二回流管路9，所述第二回流管路9上沿着液体流向依次设置有所述氧侧过滤器10和氧侧冷却器11。通过第二回流管路9，使得氧侧分离器1内分离出的电解液回流至电解槽内，并依次通过氧侧过滤器和氧侧冷却器的过滤和冷却，保证回流的电解液的质量。

所述氢侧冷却器2和所述电解槽5之间的第一回流管路6上还设置有氢侧泵12。所述氧侧冷却器1和所述电解槽5之间的第二回流管路9上还设置有氧侧泵13。通过氢侧泵和氧侧泵的设置提高氢侧分离器和氧侧分离器内的电解液回流到电解槽5的效率，使得电解槽内的电解液充足，保证电解效率。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。