一种制氢机及控制方法与流程

本发明涉及制氢机，具体涉及一种制氢机及控制方法。

背景技术：

1、当下，氢气医疗、康养项目逐年增加，相关市场随着氢医学的深入人心而稳步扩大，氢气疗养行业在未来健康生活中必然占有一席之地。

2、利用家用制氢机、吸氢机是氢气医疗的主要手段之一。当下市售家用吸氢机主要通过电解水产生氢气，然后通过呼吸系统吸入人体内。电解水制氢基本原理是以水作为原料,外部施加电压，形成完整通电回路，电能的注入打破水分子内部平衡，发生裂解，氢原子和氧原子进行重构，最终析出氢气和氧气。该方法工艺简单高效，制备的氢气纯度高；电解水制氢的原料为水，储量丰富；产物为氧气和氢气，无任何其他有害物；整个过程实现绿色环保低碳。但缺点也很明显：电解槽的成本比较高，产生氢气需要纯化(即去湿，会存在大量水蒸气)，环境要求高(水质要求去离子水、不能置于0℃以下的环境等)。

3、当下，也有厂家进行一种新型的制氢尝试，这种方法就是储氢粉末与水反应制备氢气，但尚未有成熟的产品问世。储氢粉末是一种氢化物，包括但不限于铝、镁基化合物等化合物，这种氢化物与水混合会快速反应生成氢气、氢氧化物或氧化物等，同步放出热量。储氢粉末的优点是：储藏运输安全方便、储氢量大，产生氢气纯度高；但储氢粉末也具备难以解决的缺点：反应剧烈，储氢粉末结块时反应不完全，反应时产生热量或大量热量，从而造成产氢速率难以控制，并需要良好的散热环境。

4、对当下传统制氢机进行分析，发现主要存在以下缺点：1)控制系统粗糙，为了确保成本低，制氢机厂家仅通过出厂前的测定设定产氢量需求，并根据定义的产氢量设置制氢模块的进水量、电压和电流密度。但是问题是，长期运行中制氢模块总会存在损伤、老化等问题，造成产氢量的变化，没有反馈控制，就会导致实际产氢量与需求产氢量不符，且这种僵硬的设置还会造成只能输出某一给定值氢气量，而不能让用户根据需求任意获取产氢量范围内的氢气量。2)水箱杀菌技术存在浪费能源的现象，传统水箱杀菌装置在制氢机运行、待机时同步运行，而实际上，杀菌技术要求并不需要如此长时间杀菌，从而导致能量的浪费。3)传统制氢机净水装置通常设设置于水箱前，存于水箱的即为电解槽用水，但电解槽用水有如＜5us/m等一定标准，而水箱设置大小通常可以满足5天以上甚至一周、半个月的制氢机正常运行，这就导致了水箱水质的变化，从而需要一个水质检测系统进行检测，而这种检测系统完全是可以避免的。

5、本专利设置了一款家用制氢机，以解决上述提出的问题，满足人民对长期稳定产氢的需求，并进一步减少吸氢机成本。

6、因此，现有技术有待于进一步发展。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种制氢机及控制方法，以解决相关技术中制氢机在制氢的过程中存在资源浪费的技术问题。

2、为达到上述技术目的，本发明采取了以下技术方案：提供了一种制氢机，包括：水箱，水箱内设置有水位监测装置，水位监测装置用于检测水箱内的流体的液位；制氢模块，制氢模块包括电解槽；流量调节模块，流量调节模块与水箱连接，流量调节模块与电解槽连接，以通过流量调节模块将水箱内的流体通入电解槽；控制模块，控制模块与水位监测装置信号连接；控制模块与制氢模块信号连接，以控制通入电解槽内的流体的流量；控制模块与制氢模块信号连接，以控制通入电解槽的电流。

3、进一步地，流量调节模块包括连接管路，连接管路的一端与水箱连接，连接管路的另一端与制氢模块连接，连接管路上设置有：水泵，水泵与控制模块连接，以通过控制模块控制水泵的转速；和/或，调节阀，调节阀与控制模块连接，以通过控制模块控制调节阀的开度。

4、进一步地，制氢机还包括流量计，流量计与制氢模块连接，以检测制氢模块的产出的氢气的流量，流量计与控制模块信号连接。

5、进一步地，制氢机还包括：氢水分离器，与制氢模块连接，氢水分离器用于提取氢气，流量计与氢水分离器的出气口连接；氧水分离器，与制氢模块连接，氧水分离器用于提取氧气。

6、进一步地，制氢机还包括排气口，排气口与氢水分离器连通，以排出氢水分离器提取的氢气；排气口位于氢水分离器的上方；氢水分离器位于电解槽的槽底的上方。

7、进一步地，制氢机还包括净水装置，净水装置的进水口与水箱连接，净水装置的出水口与制氢模块连接，净水装置用于净化通入制氢模块的流体。

8、一种控制方法，适用于上述的制氢机，控制方法包括：设置制氢机的氢气的需求流量qn；控制通入制氢模块的流体的流量；根据通入制氢模块的流体的流量以及氢气的需求流量，调节通入制氢模块的电解槽内的工作电流密度。

9、进一步地，控制通入制氢模块的流体的流量的方法包括：设置第一温度阈值和第二温度阈值，检测电解槽内的流体的温度；若检测到的温度检测值小于第一温度阈值，则按照预设速度减小流量；若检测到的温度检测值大于第二温度阈值，则按照预设速度增大流量；其中，第一温度阈值小于第二温度阈值。

10、进一步地，调节通入制氢模块的电解槽内的工作电流密度的方法包括：当检测到的温度检测值处于第一温度阈值与第二温度阈值之间时，计算制氢模块输出的氢气的流量q0；若qn与q0的差值小于a，则改变通入制氢模块的电解槽内的电流；其中，a为预设值。

11、进一步地，改变通入制氢模块的电解槽内的电流的方法包括：若q0＞qn，则降低通入制氢模块的电解槽内的电流；若q0≤qn，则增大通入制氢模块的电解槽内的电流。

12、进一步地，控制方法还包括：设置第一流量阈值和第二流量阈值，若qn小于第一流量阈值，或者，qn大于第二流量阈值，则停止控制通入制氢模块的流体的流量；其中，第一流量阈值小于第二流量阈值；和/或，设置第一电流阈值和第二电流阈值，若通入制氢模块的电解槽内的工作电流密度小于第一电流阈值，或者，通入制氢模块的电解槽内的工作电流密度大于第二电流阈值，则停止调节通入制氢模块的电解槽内的工作电流密度；其中，第一电流阈值小于第二电流阈值。

13、有益效果：

14、1、本发明的制氢机解决了传统吸氢机长期使用时产氢量与需求值不符的问题，保证长期运行时吸氢机稳定按需产氢。

15、2、本发明的制氢机增加反馈调节逻辑，解决了传统吸氢机仅能使用固定氢气输出值的弊端，能够在产氢范围区间自由产氢的目的。

16、3、本发明的制氢机对水箱杀菌技术进行时间、周期、参数进行规范，减少杀菌过程无意义的能量损失。

17、4、本发明的制氢机将传统吸氢机净水操作设计于水箱存储前的流程进行改进，将净水装置设计于水箱存水流程后，电解槽用水流程前，避免了长期存水出现水质变化对电解槽造成不利影响的问题，从而可以减少水质检测的流程，降低了吸氢机的成本。

技术特征：

1.一种制氢机，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的制氢机，其特征在于，所述流量调节模块(3)包括连接管路(31)，所述连接管路(31)的一端与所述水箱(1)连接，所述连接管路(31)的另一端与所述制氢模块(2)连接，所述连接管路(31)上设置有：

3.根据权利要求1所述的制氢机，其特征在于，所述制氢机还包括流量计(5)，所述流量计(5)与所述制氢模块(2)连接，以检测所述制氢模块(2)的产出的氢气的流量，所述流量计(5)与所述控制模块(4)信号连接。

4.根据权利要求3所述的制氢机，其特征在于，所述制氢机还包括：

5.根据权利要求4所述的制氢机，其特征在于，所述制氢机还包括排气口(7)，所述排气口(7)与所述氢水分离器(61)连通，以排出所述氢水分离器(61)提取的氢气；所述排气口(7)位于所述氢水分离器(61)的上方；所述氢水分离器(61)位于所述电解槽(21)的槽底的上方。

6.根据权利要求1所述的制氢机，其特征在于，所述制氢机还包括净水装置(8)，所述净水装置(8)的进水口与所述水箱(1)连接，所述净水装置(8)的出水口与所述制氢模块(2)连接，所述净水装置(8)用于净化通入所述制氢模块(2)的流体。

7.一种控制方法，适用于权利要求1至6中任一项所述的制氢机，其特征在于，所述控制方法包括：

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述控制通入所述制氢模块(2)的流体的流量的方法包括：

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述调节通入所述制氢模块(2)的电解槽(21)内的工作电流密度的方法包括：

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述改变通入所述制氢模块(2)的电解槽(21)内的电流的方法包括：

11.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

技术总结本发明提供了一种制氢机及控制方法，制氢机包括：水箱，水箱内设置有水位监测装置，水位监测装置用于检测水箱内的流体的液位；制氢模块，制氢模块包括电解槽；流量调节模块，流量调节模块与水箱连接，流量调节模块与电解槽连接，以通过流量调节模块将水箱内的流体通入电解槽；控制模块，控制模块与水位监测装置信号连接；控制模块与制氢模块信号连接，以控制通入电解槽内的流体的流量；控制模块与制氢模块信号连接，以控制通入电解槽的电流，本发明的制氢机解决了相关技术中制氢机在制氢的过程中存在资源浪费的技术问题。技术研发人员：刘智亮,黄猛,王文雷,张永,王阳,宁惠芹受保护的技术使用者：珠海格力电器股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/26