一种具有多级分离纯化系统的电解水制氢装置的制作方法

本发明涉及电解水制氢，尤其涉及一种具有多级分离纯化系统的电解水制氢装置。

背景技术：

1、水电解制氢是一种较为方便的制取氢气的方法。在充满电解液的电解槽中通入直流电，水分子在电极上发生电化学反应，分解成氢气和氧气。现有技术通过水冷部的出水口与第二进口连接，使水冷部内的流体通过第二进口进入热交换器，从而使水冷部内的流体与热交换器内的电解液进行热交换，提高了能源利用率，但是由于针对氢气制备过程的控制精度低，无法在制备氢气过程中根据实际情况对对应运行参数进行调节，无法满足高纯度氢气的制备要求。

2、中国专利申请号：cn202210096694.8公开了一种电解水制氢装置，该发明提供了一种电解水制氢装置，电解水制氢装置包括热交换器，热交换器包括第一进口、第一出口以及第二进口；水箱，用于容纳电解液，水箱与第一进口连接；电解槽，与第一出口连接，以使水箱内的电解液依次经过第一进口、热交换器以及第一出口进入电解槽；整流器，与电解槽连接以向电解槽输出直流电，整流器包括用于吸收整流器的热量的水冷部，水冷部的出水口与第二进口连接，以使水冷部内的流体通过第二进口进入热交换器，从而使水冷部内的流体与热交换器内的电解液进行热交换，本发明的电解水制氢装置解决了现有技术中的电解水制氢装置的能源利用率低的问题。由此可见，所述电解水制氢装置存在以下问题：由于针对氢气制备过程的控制精度低，无法满足高纯度氢气的制备要求。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种具有多级分离纯化系统的电解水制氢装置，用以克服现有技术中由于针对氢气制备过程的控制精度低，无法满足高纯度氢气的制备要求的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种具有多级分离纯化系统的电解水制氢装置，包括：

3、电解池，其包括阳极和阴极，其用以通电将纯水电解为氢气和氧气；

4、一级汽水分离器，其与所述电解池相连，用以将电解后的气液混合物分离；

5、除氧器，其与所述一级汽水分离器相连，用以对一级汽水分离器处理后的气体进行除氧处理；

6、一级冷凝器，其与所述除氧器相连，用以对除氧处理后的气体进行冷却处理；

7、二级汽水分离器，其与所述一级冷凝器相连，用以对冷却处理后的气液混合物进行分离处理；

8、二级冷凝器，其与所述二级汽水分离器相连，用以对二级汽水分离器分离处理的气体进行冷却处理；

9、三级汽水分离器，其与所述二级冷凝器相连，用以对二级冷凝器冷却处理的气液混合物进行分离处理；

10、干燥器，其与所述三级汽水分离器相连，用以对三级汽水分离器分离后的气体进行干燥处理；

11、检测模块，其与所述干燥器相连，用以检测制得的氢气的纯度、氢气中的氧气含量、三级汽水分离器中的水含量；

12、数据分析模块，其与所述检测模块相连，用以根据检测模块测得的纯度判定制得的氢气是否符合预设标准并根据分析结果将对应的参数调节至对应值，参数包括：电解质的浓度、电解池的温度、电极面积、干燥器的干燥时长、以及所述阳极和所述阴极之间的距离。

13、进一步地，所述数据分析模块根据所述检测模块测得的所述纯度判定针对所述氢气的制备是否符合预设标准，以及，在判定针对所述氢气的制备不符合预设标准时根据检测模块测得的所述氧气含量对氢气的制备是否符合预设标准进行二次判定，或，根据测得的三级汽水分离器中的水含量确定针对氢气的制备不符合预设标准的原因。

14、进一步地，所述数据分析模块在判定根据检测模块测得的所述氧气含量对氢气的制备是否符合预设标准进行二次判定时根据氧气含量二次判定针对所述氢气的制备是否符合预设标准，以及，在判定针对所述氢气的制备符合预设标准时根据氧气含量将阳极和阴极之间的距离调节至对应值，或，在判定针对氢气的制备不符合预设标准时判定不符合预设标准的原因为电流密度不符合预设标准。

15、进一步地，所述数据分析模块在判定不符合预设标准的原因为电流密度不符合预设标准时基于所述氧气含量设有若干针对电解质的浓度的调节方式，且各调节方式针对电解质的浓度的调节幅度均不相同。

16、进一步地，所述数据分析模块在判定根据所述纯度确定针对氢气的制备不符合预设标准的原因时根据所述检测模块测得的三级汽水分离器中的水含量确定针对所述氢气的制备不符合预设标准的原因为电解池环境不符合预设标准，或，电极不符合预设标准。

17、进一步地，所述数据分析模块在判定针对所述氢气的制备不符合预设标准的原因为电解池环境不符合预设标准时基于所述水含量设有若干针对所述电解池的温度的调节方式，且各调节方式针对电解池的温度的调节幅度均不相同。

18、进一步地，所述数据分析模块在判定针对所述氢气的制备不符合预设标准的原因为电极不符合预设标准时基于所述水含量设有若干针对所述电极面积的调节方式，且各调节方式针对电极面积的调节幅度均不相同。

19、进一步地，所述数据分析模块在完成针对所述电解池的温度的调节时基于调节后的所述电解池的温度设有若干针对所述干燥器的干燥时长的修正方式，且各修正方式针对干燥时长的修正幅度均不相同。

20、进一步地，所述数据分析模块在判定根据所述氧气含量将所述阳极和所述阴极之间的距离调节至对应值时基于氧气含量设有若干针对阳极和阴极之间的距离的调节方式，且各调节方式针对阳极和阴极之间的距离的调节幅度均不相同。

21、进一步地，所述数据分析模块在对所述电极面积进行调节时，在电极面积达到阈值时通过使用蜂窝状或网状电极扩大电极面积。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明中所述数据分析模块根据检测模块测得的氢气的纯度判定针对氢气的制备是否符合预设标准，并在判定针对氢气的制备不符合预设标准时根据所述检测模块测得的氧气含量对所述氢气的制备是否符合预设标准进行二次判定，或，根据测得的三级汽水分离器中的水含量确定针对氢气的制备不符合预设标准的原因，提高了对氢气制备过程的控制精度，保证了氢气的纯度，在保证氢气的制备纯度的同时，提高了氢气的制备效率。

23、进一步地，本发明中所述数据分析模块在二次判定针对所述氢气的制备符合预设标准时根据所述氧气含量将阳极和阴极之间的距离调节至对应值，或，在二次判定针对氢气的制备不符合预设标准时判定不符合预设标准的原因为电流密度不符合预设标准，进一步提高了针对氢气制备过程的控制精度，进一步提高了氢气的纯度，在保证氢气的制备纯度的同时，进一步提高了氢气的制备效率。

24、进一步地，本发明中所述数据分析模块根据所述氧气含量与所述预设氧气含量的差值选用对应的调节系数将电解质的浓度调节至对应值，进一步提高了氢气的纯度，在保证氢气的制备纯度的同时，进一步提高了氢气的制备效率。

25、进一步地，本发明中所述数据分析模块根据所述检测模块测得的三级汽水分离器中的水含量确定针对所述氢气的制备不符合预设标准的原因为电解池环境不符合预设标准，或，电极不符合预设标准，进一步提高了针对氢气制备过程的控制精度，进一步提高了氢气的纯度，在保证氢气的制备纯度的同时，进一步提高了氢气的制备效率。

26、进一步地，本发明中所述数据分析模块根据所述水含量与所述预设水含量的差值选用对应的调节系数将电解池的温度调节至对应值，进一步提高了针对氢气制备过程的控制精度，进一步提高了氢气的纯度，在保证氢气的制备纯度的同时，进一步提高了氢气的制备效率。

27、进一步地，本发明中所述数据分析模块根据所述水含量与所述预设水含量的比值选用对应的调节系数将电极面积调节至对应值，提高了针对电极面积的控制精度，进一步提高了针对氢气制备过程的控制精度，进一步提高了氢气的纯度，在保证氢气的制备纯度的同时，进一步提高了氢气的制备效率。