制氢装置以及氢发电系统的制作方法

本发明涉及氢能发电，特别涉及一种制氢装置以及氢发电系统。

背景技术：

1、氢能是清洁的二次能源。近年来，随着氢能应用技术发展逐渐成熟，氢能产业的发展在世界各国备受关注。其中，氢发电系统可高效清洁地把化学能直接转化为电能，是比常规热机更为先进的转化技术，氢发电系统技术的快速发展，为能源动力的变革带来重大契机。

2、常见的氢发电系统包括制氢装置以及发电装置两大模块；其发电过程具体为先利用制氢装置生成氢气，再将其氢气输送至发电装置以产生电能。其中，水电解制氢方式由于能量密度高，与水反应生成物对环境友好等特点被广泛应用。

3、采用水电解制氢方式的制氢装置中包括有电解槽，电解槽是电解液中水发生分解的场所，其具有高电流（通电作业）、高温度以及氢气和氧气含量高等特征；因此，维持电解槽工况稳定对水电解制氢的生产安全和生产效率具有重要意义。在相关技术中，电解槽是由若干板状电极件依次间隔设置而形成的多腔室结构，其在制氢过程中腔室内部气体（氢气或氧气）含量过高，若气体以气泡形式附着于电极件或隔膜上，使腔室的局部区域出现电极件或者隔膜完全暴露于气体中，这种现象不仅会使该区域失去电解作用、降低电解效率；而且隔膜大面积暴露于气体中会增加氢气和氧气渗透隔膜的速度，在高电流以及高温度的情况下，会导致该区域存在局部温度过高、隔膜烧焦甚至爆炸的风险。

4、要说明的是，上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提出一种制氢装置以及氢发电系统，旨在实现电极件或者隔膜上的气体能够快速脱离，使得电极件或者隔膜充分与电解液接触，从而提高电解效率，保证电解槽工况稳定。

2、为实现上述目的，本发明提出一种制氢装置，应用于氢发电系统；所述制氢装置包括：

3、电解槽本体，所述电解槽本体的内部通过隔板分隔成第一腔室以及第二腔室，所述隔板安装有隔膜，通过所述隔膜以使位于所述第一腔室以及所述第二腔室中的电解液能够相互流通；

4、第一电极件以及第二电极件，所述第一电极件与所述第二电极件互为相反极性；所述第一电极件设于所述第一腔室中，所述第二电极件设于所述第二腔室中；

5、第一驱动组件以及第二驱动组件，所述第一驱动组件用于驱动所述第一电极件发生旋转运动，所述第二驱动组件用于驱动所述第二电极件发生旋转运动。

6、在一实施方式中，所述电解槽本体包括圆筒形结构的筒体以及安装于所述筒体顶部的盖板，所述筒体与所述盖板密封连接；所述盖板设置有第一排气口以及第二排气口，所述第一排气口与所述第一腔室相连通，所述第二排气口与所述第二腔室相连通；

7、所述第一腔室呈圆柱状结构，所述第二腔室包裹于所述第一腔室的外侧；所述筒体的底部设有进水口，所述筒体的上侧部设有出水口，所述进水口以及所述出水口均与所述第二腔室相连通。

8、在一实施方式中，所述出水口的所在高度位置高于所述第一电极件、所述第二电极件以及所述隔膜的顶端位置。

9、在一实施方式中，所述第一驱动组件设置于所述电解槽本体的顶部位置；所述第一驱动组件包括旋转驱动装置、驱动轴以及传动轴，所述旋转驱动装置的驱动端连接所述驱动轴，所述驱动轴与所述传动轴的一端通过齿轮传动结构相互连接，所述传动轴的另一端延伸至所述第一腔室并与所述第一电极件相连接。

10、在一实施方式中，所述第二驱动组件设置于所述电解槽本体的底部位置；所述第二驱动组件包括水力叶轮，所述水力通过安装架安装于所述第二腔室中；所述水力叶轮的液体输入侧朝向所述进水口，所述水力叶轮的液体输出侧安装有所述第二电极件，以使所述水力叶轮在所述进水口流入的所述电解液的驱动作用下发生旋转运动。

11、在一实施方式中，所述水力叶轮包括旋转轴杆以及至少三个叶片，至少三个所述叶片安装于所述旋转轴杆的侧部并以所述旋转轴杆为轴心环形等距离设置；所述叶片与所述电解液的流动方向呈夹角设置；所述旋转轴杆的一端与所述安装架活动连接，所述旋转轴杆的另一端与所述第二电极件固定连接。

12、在一实施方式中，所述进水口与所述水力叶轮之间设置有水分流装置，所述水分流装置设有呈圆台状结构的分流腔，所述分流腔中直径相对大的一侧朝向所述水力叶轮；所述分流腔中直径相对小的一侧连接所述进水口；所述分流腔的内部设置有分流块，所述分流块的外侧面与所述分流腔的内壁面之间具有流动间隙，所述电解液在所述流动间隙的引导下流向所述叶片。

13、在一实施方式中，所述制氢装置包括电解液存储箱、缓冲罐以及循环泵、所述电解液存储箱通过第一管路连通所述缓冲罐的原料口，所述缓冲罐的出料端通过第二管路连通所述进水口，所述缓冲罐的进料端通过第三管路连通所述出水口；其中所述第二管路设置有所述循环泵。

14、在一实施方式中，所述第一管路设置有的电磁阀，所述第一腔室或所述第二腔室中设置有液位传感器；所述液位传感器与所述电磁阀电性连接。

15、为实现上述目的，本发明提出一种氢发电系统，包括上述任一项的制氢装置。

16、本发明的技术方案通过采用第一驱动组件以及第二驱动组件分别驱动第一电极件以及第二电极件进行旋转，一方面通过其旋转离心力避免气体以气泡形式附着于电极件（第一电极件、第二电极件）上；另一方面能够顺势带动周边电解液流动，使气体在电解液中快速脱离，并减少气体停留附着在电极件以及隔膜上的概率，从而实现电极件或者隔膜上的气体能够快速脱离，使得电极件或者隔膜充分与电解液接触，从而提高电解效率，保证电解槽工况稳定。

技术特征：

1.一种制氢装置，应用于氢发电系统；其特征在于，所述制氢装置包括：

2.如权利要求1所述的制氢装置，其特征在于：所述电解槽本体包括圆筒形结构的筒体以及安装于所述筒体顶部的盖板，所述筒体与所述盖板密封连接；所述盖板设置有第一排气口以及第二排气口，所述第一排气口与所述第一腔室相连通，所述第二排气口与所述第二腔室相连通；

3.如权利要求2所述的制氢装置，其特征在于：所述出水口的所在高度位置高于所述第一电极件、所述第二电极件以及所述隔膜的顶端位置。

4.如权利要求2所述的制氢装置，其特征在于：

5.如权利要求2所述的制氢装置，其特征在于：

6.如权利要求5所述的制氢装置，其特征在于：所述水力叶轮包括旋转轴杆以及至少三个叶片，至少三个所述叶片安装于所述旋转轴杆的侧部并以所述旋转轴杆为轴心环形等距离设置；所述叶片与所述电解液的流动方向呈夹角设置；所述旋转轴杆的一端与所述安装架活动连接，所述旋转轴杆的另一端与所述第二电极件固定连接。

7.如权利要求5所述的制氢装置，其特征在于：所述进水口与所述水力叶轮之间设置有水分流装置，所述水分流装置设有呈圆台状结构的分流腔，所述分流腔中直径相对大的一侧朝向所述水力叶轮；所述分流腔中直径相对小的一侧连接所述进水口；所述分流腔的内部设置有分流块，所述分流块的外侧面与所述分流腔的内壁面之间具有流动间隙，所述电解液在所述流动间隙的引导下流向所述叶片。

8.如权利要求2所述的制氢装置，其特征在于：所述制氢装置包括电解液存储箱、缓冲罐以及循环泵、所述电解液存储箱通过第一管路连通所述缓冲罐的原料口，所述缓冲罐的出料端通过第二管路连通所述进水口，所述缓冲罐的进料端通过第三管路连通所述出水口；其中所述第二管路设置有所述循环泵。

9.如权利要求8所述的制氢装置，其特征在于：所述第一管路设置有的电磁阀，所述第一腔室或所述第二腔室中设置有液位传感器；所述液位传感器与所述电磁阀电性连接。

10.一种氢发电系统，其特征在于：包括如权利要求1至9任一项所述的制氢装置。

技术总结本发明公开了一种制氢装置以及氢发电系统，涉及氢能发电技术领域；上述制氢装置包括电解槽本体，所述电解槽本体的内部通过隔板分隔成第一腔室以及第二腔室，所述隔板安装有隔膜；所述制氢装置包括第一电极件以及第二电极件，所述第一电极件与所述第二电极件互为相反极性；所述第一电极件设于所述第一腔室中，所述第二电极件设于所述第二腔室中；所述制氢装置包括第一驱动组件以及第二驱动组件，所述第一驱动组件用于驱动所述第一电极件发生旋转运动，所述第二驱动组件用于驱动所述第二电极件发生旋转运动。本发明提供的技术方案实现电极件或者隔膜上的气体能够快速脱离，使得电极件或者隔膜充分与电解液接触，从而提高电解效率。技术研发人员：王森,郑宇,孙泽正受保护的技术使用者：深圳市图灵科创产业发展有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/12