一种电解液循环装置及电解水制氢系统

本发明属于电解水制氢，具体涉及一种电解液循环装置及电解水制氢系统。

背景技术：

1、现有技术中电解水制氢系统中的电解液的循环是靠电解液循环泵的动力作用进行的，水被碱性电解液经电解产成氢和氧后，循环泵将带有氢和氧的电解液加压，输送到下级氢氧分离器中，使气体与电解液得以分离，且被分离气体经相应的气体出口管输出，电解液经回流管回流到电解槽中，再不断循环地将水电解成氢和氧，基于上述制氢原理，现有电解水制氢过程中常存在以下问题：

2、(1)基于上述制氢系统的工作原理，无论是纯水制氢装置还是碱水制氢装置，在冷启动状态下，一般需要热机到一定温度之后才能保证产出可用氢气，且热机时间根据产气量的规格不同，耗费时间也不相同，一般需要1-2个小时甚至更长时间，在此期间产生的氢气和氧气纯度不达标，只能放空处理，造成电能的浪费，因此减少不合格氢气放空的占比显得更为重要。

3、(2)电解槽内不可避免地会出现部分电能及化学能转化为热能的情况，导致电解槽温度不能持续稳定且形成波动，影响水电解速度的一致性和稳定性，不利于生产，且在电解过程中，电极间的浓度差极化，也会影响产品的批次的一致性和稳定性。

技术实现思路

1、本发明的目的就在于为了提供一种电解液循环装置及电解水制氢系统，以解决背景技术中提出的问题。

2、本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

3、一种电解液循环装置，包括电解槽、电极、循环装置，电解液经循环装置和电解槽往复循环，经电极的电解产生氢和氧，其中：

4、所述循环装置包括设于所述电解槽上的排液口、第一进液口、第二进液口，还包括与排液口依次连接的分离机构、循环泵、换热器、三通电磁阀，其中，三通电磁阀的第一出口与所述第一进液口连通，且连通路径上设有增压泵，三通电磁阀的第二出口与所述第二进液口连通。

5、作为本发明的进一步优化方案，所述电解槽内设有与所述第一进液口连通的第一进液仓和与所述第二进液口连通的第二进液仓，第一进液仓和第二进液仓内均设有水温传感器。

6、作为本发明的进一步优化方案，所述第一进液仓朝向电解槽上方设置有第一喷头，所述第二进液仓朝向电解槽内底部设置有第二喷头。

7、作为本发明的进一步优化方案，所述电解槽内平行设有若干隔板，所述隔板将电解槽分成若干间隔，所述第一喷头和所述第二喷头均朝向所述间隔内喷淋电解液。

8、作为本发明的进一步优化方案，所述分离机构包括依次连接的过滤机构和氢氧分离机构，所述过滤机构包括通入电解液的过滤口和依次间隔设置的滤网。

9、一种电解水制氢系统，包括上述的一种电解液循环装置，还包括循环辅助装置，所述循环辅助装置包括喷流管件及与所述第一喷头传动连接的驱动组件，所述喷流管件包括与所述第一进液口依次连通的连通管、套管、伸缩管、喷流总管，所述喷流总管与所述第一喷头连通；所述驱动组件嵌设于所述套管内，驱动组件吸收所述套管内流体热量以驱动所述第一喷头伸出所述电解槽侧壁以完成电解液喷流循环。

10、作为本发明的进一步优化方案，所述喷流总管为两段式设计，且两段之间通过连接板固定，所述连接板呈倒v型设置，且其底部的v型口与下方所述驱动组件对应。

11、作为本发明的进一步优化方案，所述驱动组件包括导热箱体、设于导热箱体内的气囊和活塞，活塞上端固定连接有延伸至外端的传动杆；所述气囊位于所述活塞的下方空间内，所述传动杆上端与所述连接板刚性连接，所述导热箱体嵌设于所述套管形成的通口内。

12、作为本发明的进一步优化方案，所述第一进液仓内顶部对应所述连接板位置设有限位基座，且限位基座上开设有与所述连接板相应的倒v型槽。

13、作为本发明的进一步优化方案，所述第一进液仓内壁设有用于在竖直方向对所述传动杆起导向作用的导向机构。

14、本发明的有益效果在于：

15、(1)本系统中循环辅助装置的设置，不仅便于对第一喷头进行收纳，降低占用空间，且该驱动过程无需外接电源，通过使用电解液的热量实现作为循环辅助装置的整体动力源，显然实用性和经济性兼备。

16、(2)本系统中倒v型设置的连接板的v型两侧在起到对两段式喷流总管的支撑作用的同时，倒v型设置使得两侧能对下方的驱动组件形成罩设，防止系统在运行过程中电解液发生渗漏进入到驱动组件内，一举两得，且还能够在第一喷头上升时，连接板能与限位基座相卡合，v型截面与v型槽的卡合效果稳固性更好，使得循环装置在进行整体喷淋时稳定性更优。

17、(3)本发明中循环装置的设置使得两进液部分使电解槽内的电解液形成稳定的对流，从而使电解液的温度和浓度更好地进行均质，防止电极间存在浓度差；另外，本发明中在第一进液口进液管路上增设了增压泵，可以增加由上至下的进液端的流速，使得上端的进液与下端的进液形成流速差，增加电解槽1内电解液的对流强度，使得电解液的电解过程中温度、浓度更加均匀，显然相对于现有常规电解循环装置产品的一致性和稳定性更好。

技术特征：

1.一种电解液循环装置，其特征在于：包括电解槽(1)、电极(3)、循环装置(2)，电解液经循环装置(2)和电解槽(1)往复循环，经电极(3)的电解产生氢和氧，其中：

2.根据权利要求1所述的一种电解液循环装置及电解水制氢系统，其特征在于：所述电解槽(1)内设有与所述第一进液口(22)连通的第一进液仓(11)和与所述第二进液口(23)连通的第二进液仓(12)，第一进液仓(11)和第二进液仓(12)内均设有水温传感器。

3.根据权利要求2所述的一种电解液循环装置及电解水制氢系统，其特征在于：所述第一进液仓(11)朝向电解槽(1)上方设置有第一喷头(29)，所述第二进液仓(12)朝向电解槽(1)内底部设置有第二喷头(30)。

4.根据权利要求3所述的一种电解液循环装置及电解水制氢系统，其特征在于：所述电解槽(1)内平行设有若干隔板(13)，所述隔板(13)将电解槽(1)分成若干间隔，所述第一喷头(29)和所述第二喷头(30)均朝向所述间隔内喷淋电解液。

5.根据权利要求4所述的一种电解液循环装置及电解水制氢系统，其特征在于：所述分离机构(24)包括依次连接的过滤机构和氢氧分离机构，所述过滤机构包括通入电解液的过滤口(241)和依次间隔设置的滤网(242)。

6.一种电解水制氢系统，包括权利要求5所述的一种电解液循环装置，其特征在于，还包括循环辅助装置(4)，所述循环辅助装置(4)包括喷流管件及与所述第一喷头(29)传动连接的驱动组件(43)，所述喷流管件包括与所述第一进液口(22)依次连通的连通管(41)、套管(42)、伸缩管(44)、喷流总管(45)，所述喷流总管(45)与所述第一喷头(29)连通；所述驱动组件(43)嵌设于所述套管(42)内，驱动组件(43)吸收所述套管(42)内流体热量以驱动所述第一喷头(29)伸出所述电解槽(1)侧壁以完成电解液喷流循环。

7.根据所述权利要求6所述的一种电解水制氢系统，其特征在于：所述喷流总管(45)为两段式设计，且两段之间通过连接板(435)固定，所述连接板(435)呈倒v型设置，且其底部的v型口与下方所述驱动组件(43)对应。

8.根据所述权利要求7所述的一种电解水制氢系统，其特征在于：所述驱动组件(43)包括导热箱体、设于导热箱体内的气囊(431)和活塞(432)，活塞(432)上端固定连接有延伸至外端的传动杆(433)；所述气囊(431)位于所述活塞(432)的下方空间内，所述传动杆(433)上端与所述连接板(435)刚性连接，所述导热箱体嵌设于所述套管(42)形成的通口内。

9.根据所述权利要求8所述的一种电解水制氢系统，其特征在于：所述第一进液仓(11)内顶部对应所述连接板(435)位置设有限位基座(46)，且限位基座(46)上开设有与所述连接板(435)相应的倒v型槽。

10.根据所述权利要求9所述的一种电解水制氢系统，其特征在于：所述第一进液仓(11)内壁设有用于在竖直方向对所述传动杆(433)起导向作用的导向机构(434)。

技术总结
本发明属于电解水制氢技术领域，具体涉及一种电解液循环装置及电解水制氢系统，包括电解槽、电极、循环装置，电解液经循环装置和电解槽往复循环，经电极的电解产生氢和氧，其中：所述循环装置包括设于所述电解槽上的排液口、第一进液口、第二进液口，还包括与排液口依次连接的分离机构、循环泵、换热器、三通电磁阀；本发明中循环装置的设置使得两进液部分使电解槽内的电解液形成稳定的对流，从而使电解液的温度和浓度更好地进行均质，防止电极间存在浓度差；本系统中循环辅助装置的设置，不仅便于对第一喷头进行收纳，降低占用空间，且该驱动过程无需外接电源，通过使用电解液的热量实现作为循环辅助装置的整体动力源，显然实用性和经济性兼备。

技术研发人员：解文杰,李浩,丁慧慧
受保护的技术使用者：安徽建筑大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13