一种质子交换膜型水电解制氧装置的制造方法

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一种质子交换膜型水电解制氧装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于电化学技术领域。设及一种水电解制氧装置,特别是设及一种质 子交换膜型水电解制氧装置。
【背景技术】
[0002] 目前,国内常用的制氧装置主要有=种:一种是化学法制氧,采用化学制氧剂参与 化学反应来制取氧气,其优点是体积小、携带方便、产氧快、纯度高,可达99. 5%,缺点是不能 连续制氧,且使用费用高。第二种是分子筛吸附法制氧,利用氮分子大于氧分子的特性,使 用特制的分子筛把空气中的氧分离出来,其优点是可连续制氧,使用费用低,缺点是氧气纯 度低,为90%,无法确保无菌。不适用于密闭或空气不流通的场所W及高原空气稀薄地区, 造价高。第=种是碱性水电解法制氧,把水放入电解槽中,加入氨氧化钢或氨氧化钟W提高 水的电解度,然后通入直流电,水分解为氧气和氨气。如已有中国专利201020266544.x(常 压水电解制氧器)和中国专利201320277127. 9 (水电解制氧装置)等,其克服了化学法制氧 和分子筛吸附法制氧装置的缺点和不足,连续制氧,速度快,使用费用低,氧气纯度高,可达 99%W上。但由于该制氧装置是采用碱性水电解技术,水电解产生的氧气中夹杂有碱性电解 质,需经过过滤脱碱液等处理;同时该制氧装置还存在介质腐蚀性强、维修不方便、电流密 度低等缺点。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型所要解决的技术问题是为了克服现有技术的不足,提供一种质子交换 膜型水电解制氧装置。它具有制取氧气纯度高(大于99. 9%),无菌、安全、消除了副产物氨气 产生的安全隐患,设备紧凑体积小,操作简单,维修方便,电化学性能稳定,运行寿命长等优 点。
[0004] 本实用新型的目的是通过W下技术方案实现的。 阳〇化]一种水电解制氧装置,包括给氧气发生堆供电的氧气发生堆工作电源、氧气发生 堆、阳极水罐和阴极水罐,所述氧气发生堆的阳极通过阳极进水管、阳极气/水管与阳极水 罐连成回路,所述氧气发生堆的阴极通过阴极进水管、阴极气/水管与阴极水罐连成回路;
[0006] 所述阳极水罐侧面还装有高、低位液位传感器,W控制水位的高位和低位,顶部与 安装有氧气阻尼器的氧气排气管连接,所述阴极水罐侧面装有液位传感器,顶部与安装有 氨气阻火器的氨气排气管连接,所述阳极水罐底部与阴极水罐底部通过安装有电磁阀的连 接管连通。
[0007] 所述阳极水罐底部还与安装有电磁阀的阳极水罐排水管连接,所述阴极水罐底部 还与安装有电磁阀的阴极水罐排水管连接。
[0008] 所述阳极水罐上部还有阳极水罐补水口,所述阴极水罐上部还有阴极水罐补水 P。
[0009] 所述阳极水罐的上部还与安装有电磁阀的泄压管连接。
[0010] 所述氧气发生堆为质子交换膜型水电解氧气发生堆,包括数个电解单元。质子交 换膜型水电解氧气发生堆采用全氣横酸阳离子交换膜,它能承受较大的压差从而简化了系 统压差控制系统,缩短了启动和停机时间。所述氧气发生堆通过氧气发生堆工作电源提供 电能。
[0011] 所述氧气发生堆通过阳极进水管与阳极水罐连通,并通过阴极进水管与阴极水罐 连通;所述氧气发生堆产生的氧气通过阳极气/水管进入阳极水罐;氧气发生堆产生的氨 气通过阴极气/水管进入阴极水罐。
[0012] 原料水既作为反应剂又作为冷却剂,省去了气体冷却设备。同时阴、阳极水罐兼有 气液分离功能,省去了气液分离设备,从而减少了制氧装置的体积和重量,操作简单,维修 方便。
[0013] 本实用新型可达到如下效果:
[0014] 本实用新型装置由于采用了质子交换膜型水电解氧气发生堆,在给定电流密度 下,质子交换膜型水电解制氧装置制取氧气纯度高,能耗低,能量转换效率高。
[0015] 由于质子交换膜型水电解氧气发生堆采用固体聚合物作为电解质(兼作隔膜),原 料水为去离子水(纯水),既不产生造成二次污染的有害气体和粉尘,同时又避免了碱性溶 液的挥发对人体健康造成的危害,也消除了碱性液体对周围空间设备的化学腐蚀。
[0016] 由于质子交换膜型水电解氧气发生堆采用全氣横酸阳离子交换膜,它能承受较大 的压差从而简化了系统压差控制系统,缩短了启动和停机时间,原料水既作为反应剂又作 冷却剂,省去了气体冷却设备。同时本实用新型装置采用了兼有气液分离功能的阴、阳极水 罐,省去了气液分离设备,从而减少了制氧装置的体积和重量,操作简单,维修方便。
[0017] 本实用新型装置由于在阴极水罐氨气排气管上安装有一氨气阻火器,彻底消除了 副产氨气产生的安全隐患。
[0018] 本实用新型装置由于在阳极水罐氧气排气管上安装有一氧气阻尼器,维持阳极水 罐的压力大于阴极水罐的压力,可防止阴极水罐的氨气进入阳极水罐产生安全隐患。
[0019] 本实用新型装置还分别在阳极水罐和阴极水罐内装有液位传感器,可W控制阴、 阳两水罐内液位,使装置可稳定运行。
[0020] 下面结合附图和具体的实施例对本实用新型作进一步的说明。
【附图说明】
[0021] 图1,一种质子交换膜型水电解制氧装置结构示意图。
[0022] 图1中1-氧气发生堆,2-阳极水罐,3-阴极水罐,4-氧气发生堆工作电源,5-氧 气阻尼器,6-氨气阻火器,7-氧气排气管,8-氨气排气管,9-阳极水罐补水口,10-阴极水罐 补水口,11-阳极进水管,12-阳极气/水管,13-阴极进水管,14-阴极气/水管,15-连接 管,16-阳极水罐排水管,17-阴极水罐排水管,18-泄压管,19-液位传感器,20-电磁阀。
【具体实施方式】
[0023] 如附图1所示,一种水电解制氧装置,包括给氧气发生堆供电的氧气发生堆工作 电源4、氧气发生堆1、阳极水罐2和阴极水罐3,所述氧气发生堆1的阳极通过阳极进水管 11、阳极气/水管12与阳极水罐2连成回路,所述氧气发生堆1的阴极通过阴极进水管13、 阴极气/水管14与阴极水罐3连成回路;
[0024] 所述阳极水罐2侧面还装有高、低位液位传感器19,W控制水位的高位和低位,顶 部与安装有氧气阻尼器5的氧气排气管7连接,所述
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