电解水装置与高海拔地区水电储能供氧系统的制作方法

本发明涉及高原地区建设领域，尤其涉及一种电解水装置与高海拔地区水电储能供氧系统。

背景技术：

1、随着电力行业的不断发展，新的水电开发项目逐渐走向偏远的高海拔地区。目前，水电工人在高海拔地区开展建设工作需要面临很多困难，例如：缺氧环境对于人呼吸和健康的影响；交通不便造成燃料、设备的运输费用居高不下，增加开发成本；某些已经开发投产的水电站，由于枯水和用电高峰的不匹配造成的弃水现象；水电、风电、光电等新能源产生的多余的电力无法消纳等问题。

2、同时，高海拔地区普遍空气稀薄，气候干燥，昼夜温差大，对于电力和气体制备设备提出更高要求。由于高海拔地区空气稀薄，制备气体与外界气的压差大，更容易发生气体泄漏；气候干燥导致水分极易蒸发流失，同时干燥的环境产生静电的几率提高，容易将制备的氢气引燃，将造成火灾、爆炸等严重后果。

技术实现思路

1、本发明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，本发明实施例提供了一种电解水装置与高海拔地区水电储能供氧系统，可满足水电建设现场的氧气供应以及氢气能源的需求，可合理利用当地的河水或弃水以及需要消纳的多余电力，避免资源浪费。

2、本发明一方面实施例提出了一种电解水装置，包括：电解池、氧气收集管和氢气收集管，所述电解池内具有盛装水的电解腔以及连通电解腔的进水口和出水口；所述氧气收集管的下端口内插入第一浮动管，第一浮动管具有上端口和下端口，第一浮动管的下端口内插入阳极棒，阳极棒与第一浮动管固定连接，第一浮动管、氧气收集管和电解池相互连通，第一浮动管在氧气收集管内通过水的浮力与第一浮动管和阳极棒的自身重力的作用而上下移动，氧气收集管的下端位于电解腔的水面以下；所述氢气收集管的下端口内插入第二浮动管，第二浮动管具有上端口和下端口，第二浮动管的下端口内插入阴极棒，阴极棒与第二浮动管固定连接，第二浮动管、氢气收集管和电解池相互连通，第二浮动管在氢气收集管内通过水的浮力与第二浮动管和阴极棒的自身重力的作用而上下移动，氢气收集管的下端位于电解腔的水面以下。

3、本发明通过利用电解池将当地的河水或弃水电解为氢气和氧气，然后加以利用，可满足水电建设现场的氧气供应以及氢气能源的需求，可合理利用当地的河水或弃水以及需要消纳的多余电力，避免资源浪费。

4、本发明通过设置第一浮动管和第二浮动管，可随着电解池中水位的下降，第一浮动管和第二浮动管自动在氧气收集管和氢气收集管内向下伸出，使阳极棒和阴极棒始终保持与水接触，避免气体发生泄漏。

5、在一些实施例中，所述电解池的上端固定有盖板，氧气收集管与氢气收集管沿竖直方向贯穿于盖板的上下两面，氧气收集管与氢气收集管分别和盖板密封连接。

6、本发明通过设置盖板，可防止电解池与外界发生直接的气液交换，防止电解池中的水分蒸发，也防止电解池中的水发生污染。

7、在一些实施例中，所述阳极棒通过第一电线连接电源正极，阴极棒通过第二电线连接电源负极，第一电线与第二电线贯穿于盖板的上下两面，第一电线与第二电线分别和盖板密封连接，第一电线与第二电线在电解腔内留有长度余量。在保证密封连接的前提下，使电线的长度足以满足第一浮动管和第二浮动管的移动。

8、在一些实施例中，所述盖板具有补气口，补气口的上端连接有补气管，补气管上连接有控制阀。当液位逐渐下降时，通过补气管向电解池内补入空气，可保持内外气压的平衡。

9、在一些实施例中，所述电解池的进水口连接过滤装置。可提高电解池内的水的清洁度，防止混入杂质而影响电解效果以及氢气、氧气的纯度。

10、在一些实施例中，所述氧气收集管的下端口的内侧壁固定连接有第一限位块，第一浮动管的上端口的外侧壁固定连接有第二限位块，当第一浮动管下降至极限位置时，第一限位块与第二限位块相抵接；所述氢气收集管的下端口的内侧壁固定连接有第三限位块，第二浮动管的上端口的外侧壁固定连接有第四限位块，当第二浮动管下降至极限位置时，第三限位块与第四限位块相抵接。通过设置限位块，可防止由于水位的下降超过了浮动管伸出的极限，而使浮动管从氧气收集管或氢气收集管脱离出来。

11、在一些实施例中，所述阳极棒和阴极棒的材质均为惰性电极材质。

12、在一些实施例中，所述第一浮动管和第二浮动管的材质均为非金属材质。可通过浮动管在水中的浮力和自身的重力的相互作用而上下移动。

13、在一些实施例中，所述电解水装置还包括电解水车间，所述电解池嵌于电解水车间的地面内，电解水车间内设有温湿度调节装置，电解池的底部连接有接地线，电解水车间顶部安装有避雷装置。

14、本发明通过设置避雷装置，可避免电解池被雷击中。通过设置温湿度调节装置，可保证车间内恒温恒湿，避免了高海拔地区由于温度大幅度变化而对设备产生的影响，控制车间内的湿度高于外界的湿度，可防止车间内过于干燥而产生静电，降低静电产生的概率。通过连接接地线，可及时化解电解池中的局部放电现象。

15、本发明另一方面实施例提出了一种高海拔地区水电储能供氧系统，包括上述的电解水装置，所述电解池的进水口通过上游引水管道连接河水上游，电解池的出水口通过下游引水管道连接河水下游；所述氧气收集管的上端口通过第一气泵连接氧气输送管路的一端，氧气输送管路的另一端连接氧气储存站的氧气储罐，氧气储存站设于电解水装置与人员营地之间且靠近人员营地的位置；所述氢气收集管的上端口通过第二气泵连接氢气输送管路的一端，氢气输送管路的另一端连接氢气储存站的氢气储罐，氢气储存站设于靠近水电建设工地且远离人员营地的位置。

16、本发明通过设置引水管道，将河水上游的河水或弃水引入电解池中，通过电解水的方式制备氧气和氢气，合理利用当地的河水或弃水资源以及无法消纳的多余电力，避免资源浪费。

17、本发明将电解水产生的氧气送入氧气储存站中储备，在必要时进行利用，将氧气储存站设在靠近人员营地的位置，提高营地室内的氧气含量，保证高原地区的人员健康。本发明将电解水产生的氢气送入氢气储存站中储备，作为施工现场工程车辆和机械的动力燃料，实现了跨季节储能和燃料的自产自销，无需从其他地区运输汽油、柴油等燃料，节省建设成本，而且氢气是清洁能源，可减少污染，保护高原环境。而且将氢气储存站设在远离人员营地的位置，可最大限度的避免氢气泄露导致的安全事故。

18、本发明采用收集管、气泵与电解池结合的方式，维持氧气收集管和氢气收集管内的低压状态，实现了氢气、氧气的持续输送。

19、本发明通过布置与设备增设解决了高原地区的储能、供氧问题，结构简单，布置灵活，无需大量施工，为高海拔地区水电建设提供有效助力。

技术特征：

1.一种电解水装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电解水装置，其特征在于，所述电解池的上端固定有盖板，所述氧气收集管与所述氢气收集管沿竖直方向贯穿于所述盖板的上下两面，所述氧气收集管与所述氢气收集管分别和所述盖板密封连接。

3.根据权利要求2所述的电解水装置，其特征在于，所述阳极棒通过第一电线连接电源正极，所述阴极棒通过第二电线连接电源负极，所述第一电线与所述第二电线贯穿于所述盖板的上下两面，所述第一电线与所述第二电线分别和所述盖板密封连接，所述第一电线与所述第二电线在所述电解腔内留有长度余量。

4.根据权利要求2所述的电解水装置，其特征在于，所述盖板具有补气口，所述补气口的上端连接有补气管，所述补气管上连接有控制阀。

5.根据权利要求1所述的电解水装置，其特征在于，所述电解池的进水口连接过滤装置。

6.根据权利要求1所述的电解水装置，其特征在于，所述氧气收集管的下端口的内侧壁固定连接有第一限位块，所述第一浮动管的上端口的外侧壁固定连接有第二限位块，当所述第一浮动管下降至极限位置时，所述第一限位块与所述第二限位块相抵接；

7.根据权利要求1所述的电解水装置，其特征在于，所述阳极棒和所述阴极棒的材质均为惰性电极材质。

8.根据权利要求1所述的电解水装置，其特征在于，所述第一浮动管和所述第二浮动管的材质均为非金属材质。

9.根据权利要求1所述的电解水装置，其特征在于，还包括电解水车间，所述电解池嵌于所述电解水车间的地面内，所述电解池的底部连接有接地线，所述电解水车间内设有温湿度调节装置，所述电解水车间顶部安装有避雷装置。

10.一种高海拔地区水电储能供氧系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的电解水装置，所述电解池的进水口通过上游引水管道连接河水上游，所述电解池的出水口通过下游引水管道连接河水下游；

技术总结
本发明提出一种电解水装置与高海拔地区水电储能供氧系统，其中，高海拔地区水电储能供氧系统包括电解水装置，电解池的进水口通过上游引水管道连接河水上游；氧气收集管连接氧气输送管路，氧气输送管路连接氧气储存站，氧气储存站设于电解水装置与人员营地之间且靠近人员营地的位置；氢气收集管连接氢气输送管路，氢气输送管路连接氢气储存站，氢气储存站设于靠近水电建设工地且远离人员营地的位置。本发明将河水上游的河水或弃水引入电解池中，通过电解水的方式制备氧气和氢气，合理利用当地的河水或弃水资源以及无法消纳的多余电力，避免资源浪费，解决了高原地区的储能、供氧问题。

技术研发人员：宁泽宇,田仲伟,刘鑫,赵思奕,李晴
受保护的技术使用者：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15