一种PEM电解水制氢设备的制作方法

本技术涉及制氢，具体而言，涉及一种pem电解水制氢设备。

背景技术：

1、pem电解槽是一种基于质子交换膜技术的电解槽，用于将水分解成氢气和氧气。它的原理是通过质子交换膜将阳极和阴极隔离开来，在外部电压的作用下，使水分子在阳极处分解成氧气和电子，在阴极处分解成氢气和电子。pem电解槽被广泛应用于氢能源领域，是一种高效、清洁、可再生的能源转化设备。通过利用太阳能、风能等可再生能源产生的电能，pem电解槽可以将水分解成氢气和氧气，实现能源的可持续发展。

2、市场上现有的pem电解水制氢装备环境适应性相对较为单一，不能在高温、高寒、高原地区全天候运行，而且设备的整机能耗较高。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种pem电解水制氢设备，能够在低温环境中正常运行，适应能力强。

2、本技术实施例提供一种pem电解水制氢设备，pem电解水制氢设备包括纯水水箱、循环水泵、冷却组件和pem电解槽，纯水水箱用于提供纯水，纯水水箱的出口与循环水泵的入口连通，循环水泵的出口与pem电解槽的纯水入口连通，pem电解槽的循环水出口与纯水水箱连通，冷却组件设置于pem电解槽的循环水出口与纯水水箱的入口之间；其中，纯水水箱内设置有加热部件，加热部件用于对纯水水箱内的水进行加热。

3、在本方案中，纯水水箱内装有纯水，从而为电解提供纯水，循环水泵从纯水水箱内抽水，水泵出水进入于pem电解槽进行电解，pem电解槽的水路出口富含大量的氧气，混合在水中，然后经过冷却组件换热控温后，最后水回流至纯水水箱内。通过在纯水水箱内配备有加热部件，在pem电解水制氢设备在低温环境下使用时，加热部件可以对纯水水箱内的水进行加热，从而保证整个水路不会结冰，使得pem电解水制氢设备能够在低温环境中正常运行，适应能力强。

4、在一些实施例中，循环水泵的出口与pem电解槽的纯水入口之间，和/或pem电解槽的循环水出口与纯水水箱的入口之间的管路外壁设有保温层。

5、上述技术方案中，通过在循环水泵的出口与pem电解槽的纯水入口和/或pem电解槽的循环水出口与纯水水箱的入口的管路上设置有保温层，保温层可以对水路内的水起到保温功能，降低水热量散失的速率，以满足pem电解水制氢设备在低温环境下也能正常工作。

6、在一些实施例中，纯水水箱设置有正压风机，正压风机用于向纯水水箱内吹入空气，正压风机的出气口设置有单向阀，纯水水箱的出气口连接有换热板换，换热板换的出气口依次连接有阻火器和背压阀。

7、上述技术方案中，当水回流至纯水水箱内后，水流减速，氧气析出，氧气在纯水水箱内聚集，通过在纯水水箱上设置有正压风机，正压风机从环境中抽取空气，将空气增压到纯水水箱中，增压后的空气和纯水水箱中的氧气经过换热板换降温冷凝以后，气体露点低于环境温度，保证后续的管道不会产生冷凝水，通过背压阀进行压力控制，保证背压阀的前端压力在设计范围以内，纯水水箱通过压缩空气和背压阀进行正压控制，此方式可以保证pem电解水制氢设备在高原环境下循环水泵不会发生汽蚀，依然能够正常运行。

8、在一些实施例中，冷却组件包括风冷式散热器。

9、上述技术方案中，通过将冷却组件包括有为风冷式散热器，风冷式散热器结构简单，体积小，能够满足对水路中的水的控温需求。

10、在一些实施例中，pem电解槽的纯水入口和/或循环出水口设置有第一温度传感器，第一温度传感器用于监测水温；冷却组件还包括供水管和雾化喷头，雾化喷头设置于供水管的末端，雾化喷头用于朝向于风冷式散热器喷出水雾。

11、上述技术方案中，通过第一温度传感器的设置可以对水温进行监控，当pem电解水制氢设备在极端高温环境下工作时，管路中的水温到达阈值后，且仅仅依靠风冷式散热器不能将水温控制在预设范围内，通过供水管可以向雾化喷头供水，利用雾化喷头采用喷雾降温的方式对风冷式散热器喷出水雾，与风冷式散热器共同配合，从而提高冷却组件的散热速率，即使当外部环境温度升高至50℃，冷却组件依然可以满足pem电解水制氢设备的散热需求。

12、在一些实施例中，pem电解水制氢设备还包括纯水机，纯水机具有第一出口和第二出口，第一出口与纯水水箱连通，第二出口与供水管连通。

13、上述技术方案中，通过纯水机的设置，可以对自来水净化，电阻率提高至18mω/cm，为电解提供纯水，且纯水机内的纯水通过第一出口能够与纯水水箱连通，从而向纯水水箱内提供纯水，纯水机的第二出口连通有供水管，从而可以向雾化喷头供水。

14、在一些实施例中，pem电解槽的氢气排出口连接有降温冷凝分水器和分水器，降温冷凝分水器内设置有液位开关和开关阀，降温冷凝分水器的出口与分水器的出入口连通，分水器的顶部具有氢气出口，分水器的液体出口与纯水水箱连通，以用于对水进行回收。

15、上述技术方案中，pem电解槽的氢气排出口连接有降温冷凝分水器和分水器，降温冷凝分水器生成的液态水在底部聚集，根据液位开关的值，控制开关阀的开关，将水排至分水器，此时压力下降，水中的氢气析出，氢气从分水器的顶部自动排出，液态水从分水器流出回收至纯水水箱内，完成水的回收。

16、在一些实施例中，pem电解水制氢设备还包括dc电源、纯化机、水冷空调、第一辅助散热单元和第二辅助散热单元，第一辅助散热单元用于对纯化机、水冷空调和/或降温冷凝分水器进行散热控温，第二辅助散热单元用于对dc电源进行散热控温。

17、上述技术方案中，由于dc电源所需的冷却液的温度与纯化机、水冷空调或降温冷凝分水器所需的冷却液温度不同，dc电源所需的冷却液的温度较高，因此通过设置有第一辅助散热单元和第二辅助散热单元，利用第一辅助散热单元可以对流经纯化机、水冷空调和/或降温冷凝分水器的冷却液进行散热控温，利用第二辅助散热单元可以对流经dc电源的冷却液进行散热控温，独立工作，确保对pem电解水制氢设备的辅助散热。

18、在一些实施例中，第一辅助散热单元包括第一水箱、第一水泵和第一冷水机，第一水箱的出口与第一水泵的入口连通，第一水泵的出口与第一冷水机的入口连通，第一冷水机的出水口通过管路经过降温冷凝分水器、纯化机和/或水冷空调后与第一水箱的入口连通，第一冷水机用于将第一水箱内的冷却液维持在第一温度。

19、上述技术方案中，通过第一冷水机可以对第一辅助散热单元内的冷却液的温度进行控温，将第一水箱内的冷却液维持在第一温度，第一水泵将第一水箱内的水抽出后可以经过降温冷凝分水器、纯化机和/或水冷空调并对其进行换热降温，然后流回至第一水箱，完成对降温冷凝分水器、纯化机和/或水冷空调的辅助控温散热。

20、在一些实施例中，第二辅助散热单元包括第二水箱、第二水泵和第二冷水机，第二水箱的出口与第二水泵的入口连通，第二水泵的出口与第二冷水机的入口连通，第二冷水机的出水口通过管路经过dc电源后与第一水箱的入口连通，第二冷水机用于将第二水箱的冷却液的温度维持在第二温度，第一温度低于第二温度。

21、上述技术方案中，通过第二冷水机可以对第二辅助散热单元内的冷却液的温度进行控温，将第二水箱内的冷却液维持在第二温度，第二水泵将第二水箱内的水抽出后可以经过dc电源后并对其进行换热降温，然后流回至第二水箱，完成对dc电源的辅助控温散热。

22、本技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。