一种用于海水无淡化原位直接制氢无能耗补水装置的制作方法

本发明涉及一种用于海水无淡化原位直接制氢无能耗补水装置，属于海水淡化。

背景技术：

1、氢气是绿色低碳、环保、可再生的能源载体，国家正大力支持氢能产业发展。可再生能源电解水制氢是制取绿氢的“终极路线”。

2、电解水制氢过程严重依赖淡水资源，非淡水拥有丰富的氢资源，合理开发非淡水制氢是解决当前绿色氢能发展困境的重要选择；非淡水制氢有两种路径，一种是间接制氢，另一种直接制氢。非淡水间接制氢是通过水处理技术手段将非淡水进行分离与纯化得到高纯度淡水再制氢，这种方式提高了制氢成本和工程运维难度。非淡水直接制氢利用压差驱动的膜分离原理，从材料、结构设计等多路径进行创新，实现水净化与碱性电解槽电解液直接耦合进行自动补水。

3、由于制氢过程中碱性电解液会损耗，需要对电解液进行补充水分；目前通常采用外部动力向碱性电解槽中的电解液进行补水，消耗额外的能量损耗，间接地提高了制氢成本。

4、海水无淡化直接制氢的原理是依靠两侧溶液的蒸汽压差驱动的，但现商用电解槽中碱液温度通常为70～90℃，碱液的温度升高，使得碱液侧的饱和蒸汽压上升，两侧的压差降低，导致传质效率快速下降。因此要实现对碱液的补水，必须控制碱液与海水两侧的温差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于海水无淡化原位直接制氢无能耗补水装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种用于海水无淡化原位直接制氢无能耗补水装置，包括：

4、疏水透气层，所述疏水透气层将空间分成电解液空间和非纯水空间，所述疏水透气层靠近电解液空间一侧设置有导热层。

5、优选的，所述电解液空间内的电解液为碱液。

6、优选的，电解液为电解槽电解后小于30％的koh溶液或25％的naoh溶液。

7、优选的，所述导热层为高导热多孔无纺布，能够保证碱液与ptfe膜充能充分接触，并且具有优异的耐腐蚀性能，包括石墨烯无纺布、pan基碳纤维无纺布、pi基碳纤维无纺布中任意一种；所述导热层的厚度为100-200um。

8、优选的，所述疏水透气层为ptfe微孔膜，起到了物理隔绝的作用，一般采用pes膜、ptfe膜、pvdf膜、psf膜、pi膜等疏水微孔膜。

9、优选的，所述ptfe微孔膜的厚度为30-60um。

10、优选的，所述疏水透气层和导热层通过热压复合。

11、优选的，所述疏水透气层和导热层安装在支架上组成模组，所述模组内腔为电解液空间、外侧为非纯水空间。

12、优选的，还包括箱体，所述箱体上设置有撬架，若干所述模组一字排列可拆卸安装在撬架上且位于箱体内部，所述箱体侧壁安装有用于非淡水进出的进水口和出水口。

13、优选的，所述进水口内置有过滤部件，所述进水口和膜组之间设置有导流部件。

14、本发明具有如下有益效果：

15、通过在ptfe微孔膜上设置一层高导热的石墨烯无纺布，既可以起到支撑左右，又可以快速传热，降低两侧温差，提高组件传质效率；实现无额外能耗下满足向碱性电解槽电解液自动补水的需求，拓宽使用温度。

技术特征：

1.一种用于海水无淡化原位直接制氢无能耗补水装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种用于海水无淡化原位直接制氢无能耗补水装置，其特征在于：所述电解液空间内的电解液为碱液。

3.如权利要求2所述的一种用于海水无淡化原位直接制氢无能耗补水装置，其特征在于：电解液为电解槽电解后小于30％的koh溶液或25％的naoh溶液。

4.如权利要求1所述的一种用于海水无淡化原位直接制氢无能耗补水装置，其特征在于：所述导热层为高导热多孔无纺布，为石墨烯无纺布、pan基碳纤维无纺布、pi基碳纤维无纺布中任意一种；所述导热层的厚度为100-200um。

5.如权利要求1所述的一种用于海水无淡化原位直接制氢无能耗补水装置，其特征在于：所述疏水透气层为ptfe微孔膜，采用pes膜、ptfe膜、pvdf膜、psf膜、pi膜中任意一种。

6.如权利要求5所述的一种用于海水无淡化原位直接制氢无能耗补水装置，其特征在于：所述ptfe微孔膜的厚度为30-60um。

7.如权利要求1所述的一种用于海水无淡化原位直接制氢无能耗补水装置，其特征在于：所述疏水透气层和导热层通过热压复合。

8.如权利要求1所述的一种用于海水无淡化原位直接制氢无能耗补水装置，其特征在于：所述疏水透气层和导热层安装在支架上组成模组(6)，所述模组(6)内腔为电解液空间、外侧为非纯水空间。

9.如权利要求8所述的一种用于海水无淡化原位直接制氢无能耗补水装置，其特征在于：还包括箱体(2)，所述箱体(2)上设置有撬架，若干所述模组(6)一字排列可拆卸安装在撬架上且位于箱体(2)内部，所述箱体(2)侧壁安装有用于非淡水进出的进水口(3)和出水口(31)。

10.如权利要求9所述的一种用于海水无淡化原位直接制氢无能耗补水装置，其特征在于：所述进水口(3)内置有过滤部件(4)，所述进水口(3)和膜组(6)之间设置有导流部件(5)。

技术总结
本发明涉及一种用于海水无淡化原位直接制氢无能耗补水装置，包括疏水透气层，所述疏水透气层将空间分成电解液空间和非纯水空间，所述疏水透气层靠近电解液空间一侧设置有导热层；通过在PTFE微孔膜上设置一层高导热的石墨烯无纺布，既可以起到支撑左右，又可以快速传热，降低两侧温差，提高组件传质效率；实现无额外能耗下满足向碱性电解槽电解液自动补水的需求，拓宽使用温度。

技术研发人员：彭浣钦,刘泰生,李愿杰,刘虹邑,裴景克,冉启鼎,梁安琪,赵佳利
受保护的技术使用者：东方电气（福建）创新研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12