一种制氢装置的安全监测系统及其监测方法与流程

本发明涉及小型电解装置的安全保护领域，具体涉及一种制氢装置的安全监测系统及其监测方法。

背景技术：

就目前市场而言，人体摄取氢气的主要方式有饮用富氢水、注射氢生理盐水、直接吸入氢气等，其中直接吸入氢气是氢分子医学针对人体慢性疾病治疗的最佳途径。有研究表明，通过直接呼吸2％的氢气半小时即可以满足治疗慢性疾病的需要，当然呼吸氢气的浓度越高，清除自由基的优势越明显，但是氢气浓度在4.7％-75％范围内时容易发生爆炸，这一特性限制了高纯度氢气的使用。

目前市面的氢气机产品，由于氢气是一种易燃易爆的特殊气体，再加上制氢过程中会产生一定的热量，对于产氢量高、氢气浓度高的制氢机会极易发生安全事故，因为一旦产氢量高，都会给氢气机内的环境增加负担，一旦氢气机内氢气气压、环境温度等方面异常，氢气都有可能发生剧烈爆炸；目前市面上的氢气机为了追求高产量、高浓度的氢气，往往都缺乏了对氢气机安全监测，会给氢气机带来一定的安全隐患。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的旨在提供一种在较高产氢量的情况下，还能全面提高氢气机安全性的制氢装置安全监测系统及其监测方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种制氢装置的安全监测系统，所述监测系统包括：

气压监测模块，通过气压传感器监测并实时反馈电解槽的电解氢气气压；

散热监测模块，获取并持续输出散热风扇的反馈信号；

温度监测模块，通过安装在电解槽上的温敏电阻实时反馈温敏电阻的电阻值信号；

水位监测模块，通过贴服在水箱外侧的水位监测传感器监测并反馈水箱的水位信号；

中央处理器，接收各监测模块的反馈信号，并对各监测模块的反馈信号进行分析处理，再根据分析结果对相应模块发出控制信号，对各监测模块起到协同监测作用；

安全保护模块，根据中央处理器发出的控制信号，控制停机保护装置启动；

电源模块，用于为制氢装置和安全监测系统提供电能。

进一步的，所述电解槽的正极处接入分流器，分流器用于测量电解槽正极处的电流大小，并将电流信号反馈到中央处理器进行分析处理。

进一步的，所述停机保护装置包括led报警灯、报警蜂鸣器、泄压电磁阀和定时/故障显示屏，所述led报警灯、报警蜂鸣器和定时/故障显示屏均与中央处理器电连接，所述泄压电磁阀与调压阀并联。

进一步的，所述监测系统还包括流量显示屏，所述流量显示屏与中央处理器相连接，中央处理器将分流器的反馈信号分析处理并传送到流量显示屏中显示相应流量。

进一步的，所述电解槽设置为具有串联结构的电解槽。

一种制氢装置的安全监测方法，包括：

步骤一：启动电源模块给电解槽供电制氢，电解槽电解制取得的氢气经过气路上的气压监测模块的气压传感器进行气压测量，并将气压测量结果反馈到中央处理器进行分析处理，若气压测量结果高于或低于设定值，则中央处理器给电源发出停机信号，达到停机保护，同时定时/故障显示窗显示e4或e5故障代码；

步骤二：散热监测模块将制氢装置内散热风扇的反馈信号持续输出到中央处理器中，若中央处理器接收到的反馈信号保持稳定状态，代表散热风扇正常工作，若反馈信号丢失或异常，则代表散热风扇故障停机或转速变慢，当反馈信号超出异常范围，则中央处理器给电源发出停机信号，达到停机保护，同时定时/故障显示窗显示e3故障代码；

步骤三：温度监测模块通过电解槽上的温敏电阻反馈其电阻值大小到中央处理器中，若温度升高温敏电阻的电阻降低，当电解槽温度升高到设定值时，中央处理器给电源发出停机信号，达到停机保护，同时定时/故障显示窗显示e2故障代码；

步骤四：水位监测模块将贴服在水箱外侧的水位监测传感器监测所得的水位信号反馈到中央处理器中，若水位低于设定高度时，中央处理器给电源发出停机信号，同时定时/故障显示窗显示e1故障代码；

步骤五：当中央处理器接收到停机信号后，控制安全保护模块启动停机保护装置；

其中，步骤一、步骤二、步骤三、步骤四是同步进行的。

进一步的，还包括步骤六：安装在电解槽正极处的分流器将测量的电流大小信号传送到中央处理器中，中央处理器接收电流信号实时反馈到与中央处理器相连接的流量显示屏中显示相应氢气流量；步骤六与步骤一、步骤二、步骤三和步骤四同步进行。

进一步的，所述停机保护装置包括led报警灯、报警蜂鸣器、泄压电磁阀和定时/故障显示屏，所述led报警灯、报警蜂鸣器和定时/故障显示屏均与中央处理器电连接，所述泄压电磁阀与调压阀并联。

进一步的，步骤五中当中央处理器接收到停机信号后，控制led报警灯闪烁6秒，报警蜂鸣器响起10秒，定时/故障显示屏显示故障类型，并开启泄压电磁阀，将制氢装置内压力完全释放。

本发明的有益效果在于：

本发明通过水位、气压、电解槽温度、散热、停机泄压五大方面同时监测协同作用，保证氢气高产量输出的同时，提供了全面的安全监测，使得制氢装置的安全性得到全面提升。

附图说明

图1示出了本发明实施例所提供的监测系统的原理图；

图2示出了本发明实施例所提供的电解槽的结构爆炸图；

图3示出了本发明实施例所提供的电解槽的整体结构图。

附图标记：1、中央处理器；2、电源模块；3、分流器；4、电解槽；401、出氢口；402、绝缘硅胶；403、阴极片a；404、压膜硅胶圈；405、微孔钛板；406、选择性质子透过膜；407、阳极片b；408、供水区；409、阳极片a；410、阴极片b；5、气压传感器；6、led报警灯；7、报警蜂鸣器；8、泄压电磁阀；9、散热风扇；10、流量显示屏；11、温敏电阻；12、水位监测传感器；13、定时/故障显示屏。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

实施例一

如图1所示，一种制氢装置的安全监测系统，所述监测系统包括：

气压监测模块，通过气压传感器5监测并实时反馈电解槽4的电解氢气气压；其中气压传感器5安装在电解槽4电解制取得氢气的气路上，气压传感器5通过检测气路上的气压，了解气路中氢气的压力，并将其监测到的气压值反馈到中央处理器1中，进行实时监控；

散热监测模块，获取并持续输出散热风扇9的反馈信号；其中散热风扇9的作用是为电解槽4提供合适的工作环境，而散热风扇9的工作状态也需要进行实时监控，若散热风扇9停止工作或转速减慢，会导致热量聚集，存在一定安全风险；散热监测模块实时监控散热风扇9的工作状态，并将其反馈到中央处理器1中；

温度监测模块，通过安装在电解槽4上的温敏电阻11实时反馈温敏电阻11的电阻值信号；其中温敏电阻11的电阻值随温度的变化较为敏感，能获取电解槽4上的温度情况，当温敏电阻11阻值超过设定范围，会将其异常情况反馈到中央处理器1中进行异常情况分析；

水位监测模块，通过贴服在水箱外侧的水位监测传感器12监测并反馈水箱的水位信号；水箱的作用是为电解槽4供水，而水位监测传感器12实时监测水箱内的水位变化，若水位低于设定高度时，水位监测传感器12反馈信号到中央处理器1中；

中央处理器1，接收各监测模块的反馈信号，并对各监测模块的反馈信号进行分析处理，再根据分析结果对相应模块发出控制信号，对各监测模块起到协同监测作用；若中央处理器1所接收到的信号经分析后发现为异常信号，中央处理器1会给电源发出停机信号，停止电源继续供电，达到停机保护；

安全保护模块，根据中央处理器1发出的控制信号，控制停机保护装置启动；其中，所述停机保护装置包括led报警灯6、报警蜂鸣器7、泄压电磁阀8和定时/故障显示屏13，所述led报警灯6、报警蜂鸣器7和定时/故障显示屏13均与中央处理器1电连接，所述泄压电磁阀8与调压阀并联；当中央处理器1发现异常信号后，会控制安全保护模块启动，同时给led报警灯6、报警蜂鸣器7、定时/故障显示屏13和泄压电磁阀8启动工作信号，红色警报灯6闪烁，报警蜂鸣器7响起10秒，定时/故障显示屏13显示故障类型，泄压电磁阀8开启泄压，提示制氢装置故障的同时，保证装置内压力释放完全，不纯在安全隐患；

电源模块2，用于为制氢装置和安全监测系统提供电能。

与此同时，所述电解槽4的正极处接入分流器3，分流器3用于测量电解槽4正极处的电流大小，并将电流信号反馈到中央处理器1进行分析处理。

上述的气压监测模块、散热监测模块、温度监测模块、水位监测模块和分流器3同时对制氢装置进行实时监测和反馈，达到监测协同作用。

为了让使用者更好的了解监测结果，所述监测系统还包括流量显示屏10、气压显示屏14，所述流量显示屏10和气压显示屏14与中央处理器1相连接，中央处理器1将各监测模块的反馈信号分析处理传送到流量显示屏10和气压显示屏14中显示相应流量和气压。

监测系统通过水位、气压、电解槽4的温度、散热、停机泄压5个方面同时监测协同作用，保证了氢气在高产量的使用过程中的安全稳定。

其中制氢装置设置为具有串联结构的制氢装置，能具有较高的产氢量。该制氢装置，包括水箱、电解槽4、电源等设备，水箱与电解槽连接为电解槽的电解水提供水，电源与电解槽4相连接为电解槽提供电能；如图2、图3所示，所述电解槽4包括串联排布的第一电解单元和第二电解单元，所述第一电解单元前端和第二电解单元的后端均安装有具有出氢口401的金属板，所述第一电解单元和第二电解单元之间设置有一个共用的供水区408，所述供水区408与水箱、水泵相连接，所述第一电解单元和第二电解单元共接一个电源。所述第一电解单元依次设置有阴极片a403、组合部件和阳极片b407，所述第二电解单元依次设置有阳极片a409、组合部件和阴极片b410，其中所述组合部件包括选择性质子透过膜406、两个压膜硅胶圈404和两块微孔钛板405，所述两块微孔钛板405分别结合在选择性质子透过膜406的两侧，所述两个压膜硅胶圈404分别安装在两块微孔钛板405的四周处。所述阳极片a409和阳极片a403通过导线连接，所述阴极片b410和阳极片b407与电源连接。所述第一电解单元的阴极片a403和阳极片b407外分别贴合有绝缘硅胶402，所述第二电解单元的阳极片a409和阴极片b410外分别贴合有绝缘硅胶402。两个电解单元串联，能明显提高产氢效率；两个电解单元的阳极共用一个循环水进出口，并在进出口处连接水泵等水箱设备，能加快水的循环速度，加快循环水散热效率，同时两个电解单元共用一个供水区，进一步减小电解槽4提及，提高制氢装置的工作稳定性和安全性。

实施例二

一种制氢装置的安全监测方法，包括：

步骤一：使用者首先启动电源模块2给电解槽4供电制氢，同时为中央处理器1供电，电解槽4电解制取得的氢气经过气路上的气压监测模块的气压传感器5进行气压测量，并将气压测量结果反馈到中央处理器1进行分析处理，若气压测量结果高于或低于设定值，则中央处理器1给电源发出停机信号，达到停机保护；

步骤二：散热监测模块将制氢装置内散热风扇9的反馈信号持续输出到中央处理器1中，若中央处理器1接收到的反馈信号保持稳定状态，代表散热风扇9正常工作，若反馈信号丢失或异常，则代表散热风扇9故障停机或转速变慢，当反馈信号超出异常范围，则中央处理器1给电源发出停机信号，达到停机保护；

步骤三：温度监测模块通过连接在电解槽4上的温敏电阻11反馈其电阻值大小到中央处理器1中，若温度升高温敏电阻11的电阻降低，当电解槽4温度升高到设定值时，中央处理器1给电源发出停机信号，达到停机保护；

步骤四：水位监测模块将贴服在水箱外侧的水位监测传感器12监测所得的水位信号反馈到中央处理器1中，若水位低于设定高度时，中央处理器1给电源发出停机信号；

步骤五：当中央处理器1接收到停机信号后，控制安全保护模块启动停机保护装置；所述停机保护装置包括led报警灯6、报警蜂鸣器7、定时/故障显示屏13和泄压电磁阀8，所述led报警灯6、报警蜂鸣器7和定时/故障显示屏均与中央处理器1电连接，所述泄压电磁阀8与调压阀并联；当中央处理器1接收到停机信号后，控制led报警灯6闪烁6秒，报警蜂鸣器7响起10秒，定时/故障显示屏显示故障类型，并开启泄压电磁阀8，将制氢装置内压力完全释放。

其中，步骤一、步骤二、步骤三、步骤四是同步进行的，中央处理器1在接收到反馈信号后，也可控制指定模块工作，试图缓解制氢装置上的异常状况，例如在接收到温度异常信号后，中央处理器1可控制散热风扇9提高转速，加快散热。

步骤六：安装在电解槽4正极处的分流器3将测量的电流大小信号传送到中央处理器1中，中央处理器1接收电流信号分析处理实时反馈到与中央处理器1相连接的流量显示屏10中显示相应氢气流量；步骤六与步骤一、步骤二、步骤三和步骤四同步进行，达到多个监测模块的协同作用，保证了氢气高产量产出外，还提高了全面的安全监测。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。