一种气液分离系统及电解制氢装置的制作方法

本发明涉及电解水制氢，具体涉及一种气液分离系统及电解制氢装置。

背景技术：

1、氢能作为良好的能源载体，具有零污染、高能量等特点，在碳中和的大背景下，各行业面临清洁能源替代和低碳转型问题，氢气是理想的绿色能源，可以在各领域中运用。当前制氢技术经济性比较好的方法主要有：化石能源重整制氢、工业副产氢气、电解水制氢，其中碱水电解槽制氢是一种比较成熟的技术手段。

2、但目前气液分离的技术在本质上存在安全隐患。氢气分离器与氧气分离器两个容器的液位是直接连通的，且气体中夹带的碱液从分离器底部直接汇合后返回电解槽，当氢气分离器与氧气分离器液位低或者压力不平衡时，容易出现氢气与氧气的窜气，导致安全事故。

3、另外，气液分离后，氢气或氧气进入气液分离器上方的鼓泡洗涤器中，氢气或氧气通过在鼓泡洗涤器中鼓泡通过，洗涤去除气体中夹带的微量碱液。由于鼓泡洗涤时，气液接触面积小，洗涤效果差，氢气和氧气易携带碱液进入下游工段，增加了后续氢气纯化潜在的碱液污染和材料腐蚀的问题。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中氢气及氧气分离器底部连通发生窜气的问题，从而提供一种气液分离系统及电解制氢装置。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种气液分离系统，包括多个气液分离装置及液体管道，其中，气液分离装置的入口与电解槽的一个出口连接，气液分离装置的第一出口与液体管道连接，液体管道与电解槽的入口连接；气液分离装置将电解槽排出的第一气液混合物分离成第二气液混合物及电解液后，通过其第二出口排出第二气液混合物，并对电解液进行升压处理后依次通过其第一出口、液体管道单向输送回电解槽。

4、本发明提供的气液分离系统，每个气液分离装置可以分别对输入至其内部的电解液进行升压处理，每个气液分离装置将升压后的电解液汇总到液体管道输送回电解槽，其中，升压处理可以使电解液单向流通，有效避免现有产品中多个气液分离装置由于相互连通而导致气液分离装置内部产生的气体通过液体管道发生窜气的现象。

5、在一种可选的实施方式中，每个气液分离装置均包括：分离器及循环泵，其中，分离器，其入口与电解槽的一个出口连接，其第一出口与循环泵的第一端连接，其用于将电解槽生成的第一气液混合物分离成第二气液混合物及电解液后，通过其第一出口及第二出口分别排出电解液及第二气液混合物；循环泵，其第二端通过液体管道与电解槽的入口连接，其用于将分离器第一出口排出的电解液升压后输送回电解槽；每个气液分离装置中循环泵的第二端均与液体管道连接。

6、本发明提供的气液分离系统，由于循环泵为单向传输，能够有效防止分离器产生的气体通过管道窜入到其他分离器中。

7、在一种可选的实施方式中，每个气液分离装置均还包括：至少一个第一冷却器，其中，第一冷却器用于对电解槽排出的第一气液混合物进行预冷却；或者对未升压的电解液进行冷却；或者对升压后的电解液进行冷却。

8、在一种可选的实施方式中，气液分离系统还包括：第二冷却器，其设置于液体管道上，其用于对每个气液分离装置排出的电解液进行冷却。

9、本发明提供的气液分离系统，通过在管道上设置多个冷却器，能够将气体中的水分冷凝分离，同时降低电解液的温度，防止损坏装置或高温分解。

10、在一种可选的实施方式中，气液分离系统还包括：水洗塔，其第一入口与气液分离装置的第二出口连接，其第二入口输入冷却水，其用于对第二气液混合物进行水洗冷却，去除第二气液混合物中的电解液后得到第一气体，并通过其出口排出第一气体。

11、本发明提供的气液分离系统，水洗塔中的冷却水能够洗涤气液混合物中的电解液，同时冷却水可以对气液混合物进行降温，使气体中的水汽冷却冷凝，降低出口出气体中的水分含量。

12、在一种可选的实施方式中，水洗塔内均设有填料，用于增大第二气液混合物与冷却水的接触面积。

13、本发明提供的气液分离系统，填料可增加气液混合物与冷却水的接触面积，增强洗涤效果，有效降低气体中电解液的夹带。

14、在一种可选的实施方式中，气液分离系统还包括：第三冷却器，其入口与水洗塔的出口连接，其利用冷却水对第一气体进行降温去除饱和水后，通过其出口排出冷却后的第一气体。

15、本发明提供的气液分离系统，利用冷却水或冷媒对气体进行降温，使气体中的水汽冷却冷凝，降低出口出气体中的水分含量。

16、在一种可选的实施方式中，气液分离系统还包括：除沫器，其设置于第三冷却器的出口，用于滤除冷却后的第一气体中的冷凝水。

17、本发明提供的气液分离系统，除沫器可以减少气体中的水汽、雾沫夹带。

18、第二方面，本发明提供一种电解制氢装置，包括第一方面及其任一种可选的实施方式提供的两个气液分离系统及电解槽，其中，电解槽，其阳极板及阴极板分别与外接电源的正极及负极连接，其第一出口及第二出口分别与两个气液分离装置的入口连接，其入口通过液体管道与两个气液分离装置的第一出口连接，其用于对内部电解液进行电解后，将生成的氢气液混合物及氧气混合物通过第一出口及第二出口分别输送到两个气液分离装置中，并通过液体管道回收经过两个气液分离系统分离并升压后单向流入其入口的电解液。

19、本发明提供的电解制氢装置，每个气液分离系统分别对输入至其内部的电解液进行升压处理，每个气液分离系统将升压后的电解液汇总到液体管道输送回电解槽，其中，升压处理可以使电解液单向流通，从根本上了避免事故状态下（液位异常、压力异常）分离器由于相互连通导致内部窜气导致的安全问题，同时通过水洗塔及其内部填料可以增强对气体中电解液的洗涤效果，降低氢气中的电解液夹带。

20、在一种可选的实施方式中，电解槽采用直流电源供电。

技术特征：

1.一种气液分离系统，其特征在于，包括：多个气液分离装置及液体管道，其中，

2.根据权利要求1所述的气液分离系统，其特征在于，每个所述气液分离装置均包括：分离器及循环泵，其中，

3.根据权利要求2所述的气液分离系统，其特征在于，每个所述气液分离装置均还包括：至少一个第一冷却器，其中，

4.根据权利要求1所述的气液分离系统，其特征在于，还包括：

5.根据权利要求1所述的气液分离系统，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求5所述的气液分离系统，其特征在于，

7.根据权利要求5所述的气液分离系统，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求7所述的气液分离系统，其特征在于，还包括：

9.一种电解制氢装置，其特征在于，包括两个权利要求1至8任一项所述的气液分离系统及电解槽，其中，

10.根据权利要求9所述的电解制氢装置，其特征在于，

技术总结
本发明涉及电解水制氢技术领域，公开了一种气液分离系统及电解制氢装置，气液分离系统包括多个气液分离装置及液体管道，电解制氢装置包括两个气液分离系统及电解槽，电解槽的第一出口及第二出口分别与两个气液分离装置的入口连接，其入口通过液体管道与两个气液分离装置的第一出口连接，其用于对内部电解液进行电解后，将生成的氢气液混合物及氧气混合物通过第一出口及第二出口分别输送到两个气液分离装置中，并通过液体管道回收经两个气液分离系统分离并升压后单向流入其入口的电解液。本发明通过对分离器底部排出的电解液分别升压后单向汇总至电解槽，以解决现有技术中氢气及氧气分离器底部连通发生窜气的问题，从根本上了避免事故发生。

技术研发人员：请求不公布姓名,请求不公布姓名,请求不公布姓名
受保护的技术使用者：北京海望氢能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15