电解液独立循环系统的制作方法

本发明涉及电解水制氢装置，尤其是一种电解液独立循环系统。

背景技术：

1、电解水制氢是通过电化学过程将水分子解离为氢气和氧气，分别在阴、阳两极析出。电解水制氢装置的组成方式有多种，使用的设备也形式多样。传统电解系统大多采用混合循环系统，即氢气分离后的碱液与氧气分离后的碱液混合后，在循环泵的作用下，再次进入电解槽电解，这对分离效果要求较高，分离器的尺寸也较大，否则会导致气液分离不彻底而引起氢氧混合，氧中氢过高，存在爆炸风险。为了消除气液分离不彻底带来的纯度问题和安全问题，采用氢氧独立进液系统的设计，其核心思想是氢侧的碱液在氢侧循环，氧侧的碱液在氧侧循环，两者独立运行，这样提高了氢气和氧气纯度，增加了电解槽低负荷运行的范围。为了避免氢氧两侧长期独立工作后离子浓度差的问题，一般在氢氧分离器中间设计连通管/电磁阀/迁移管等，常开、定时开启或按照一定规律保持联通。

2、中国专利文件cn117845271a公开了一种电解液循环系统，包括电解槽、氢侧电解液循环系统以及氧侧电解液循环系统；所述氢侧电解液循环系统与所述电解槽通过管路连接，所述氧侧电解液循环系统与所述电解槽通过管路连接，所述氢分离器和所述氧分离器通过设有电磁阀的管路连接。虽然该系统能够实现氢氧侧电解液独立循环并且提升电解制氢的气体纯度，但是对于安装电磁阀的技术方案，需要通过定时或按照一定规律开启电磁阀，一方面电磁阀较贵，其次定时开启难以保证氢氧分离器两侧离子浓度的充分平衡，而且电磁阀具有一定的故障率。

3、对于使用联通管/迁移管等方案，如果保持一直联通，则会增加氢气与氧气通过连通管/迁移管互串的可能，尤其是单侧补水的时候或者氢氧分离器两侧压差较大时，风险更大。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的在于提供一种防止氢氧互串、离子平衡、系统安全性更高的电解液独立循环系统。

2、技术方案：本发明所述的一种电解液独立循环系统，包括电解槽、与电解槽通过管路连接的氢侧电解液循环系统和与电解槽通过管路连接的氧侧电解液循环系统，氢侧电解液循环系统中包括氢分离器，氧侧电解液循环系统中包括氧分离器；在氢分离器与氧分离器中间安装连通管，在连通管中安装隔膜。

3、优选的，隔膜具有亲水性、离子通过性和阻气性。

4、优选的，隔膜的厚度可以根据实际需要进行设计：厚度越薄，离子通过性越好，但隔绝气体性能下降；反之，厚度越厚，离子通过性越差，但隔绝气体性能越好。

5、优选的，隔膜采用电解水pps隔膜、复合隔膜或离子膜。

6、优选的，连通管液位略低于分离器平衡液位，利用液位的波动增加离子的快速平衡。

7、优选的，隔膜与连通管通过法兰连接。

8、优选的，连通管为喇叭形状，其中连通管靠近隔膜的一侧为喇叭口，连通管设计成喇叭形式的结构增大了隔膜与碱液的接触面积，不仅可以减小流阻，使液位平衡的敏感度更高，而且离子通过面积更大，更利于oh-离子的快速平衡。

9、优选的，氢侧电解液循环系统包括从电解槽出发依次通过管路连接的第一换热器、氢分离器、第一过滤器和第一循环泵。

10、优选的，氧侧电解液循环系统包括从电解槽出发依次通过管路连接的第二换热器、氧分离器、第二过滤器和第二循环泵。

11、优选的，电解槽和所述第一换热器间的管路上设有用于监测碱液和氢气混合物温度的第一温度变送器；所述电解槽和所述第一循环泵间的管路上设有用于监测碱液温度的第二温度变送器和用于监测碱液流量的第一流量计。

12、优选的，电解槽和所述第二换热器间的管路上设有用于监测碱液和氧气混合物温度的第三温度变送器；所述电解槽和所述第二循环泵间的管路上设有用于监测碱液温度的第四温度变送器和用于监测碱液流量的第二流量计。

13、有益效果：本发明与现有技术相比，具有如下显著的优点：(1)具有良好阻气性，防止氢氧互串；(2)提高系统安全性；(3)时刻保持氢氧两侧的液位平衡，保持离子平衡；(4)两侧浓度更均匀，电解效果更好。

技术特征：

1.一种电解液独立循环系统，包括电解槽(1)、与电解槽(1)通过管路连接的氢侧电解液循环系统(2)和与电解槽(1)通过管路连接的氧侧电解液循环系统(3)，氢侧电解液循环系统(2)中包括氢分离器(22)，氧侧电解液循环系统(3)中包括氧分离器(32)，其特征在于，在所述的氢分离器(22)与氧分离器(32)中间安装连通管(5)，在连通管(5)中安装隔膜(4)。

2.根据权利要求1所述的电解液独立循环系统，其特征在于，所述的隔膜(4)具有亲水性、离子通过性和阻气性。

3.根据权利要求1所述的电解液独立循环系统，其特征在于，所述的隔膜(4)采用电解水pps隔膜、复合隔膜或离子膜。

4.根据权利要求1所述的电解液独立循环系统，其特征在于，所述的连通管(5)中的液位略低于分离器中的平衡液位。

5.根据权利要求1所述的电解液独立循环系统，其特征在于，所述的连通管(5)为喇叭形状，其中连通管(5)靠近隔膜(4)的一侧为喇叭口。

6.根据权利要求1所述的电解液独立循环系统，其特征在于，所述的隔膜(4)与连通管(5)通过法兰连接。

7.根据权利要求1所述的电解液独立循环系统，其特征在于，所述氢侧电解液循环系统(2)包括从电解槽(1)出发依次通过管路连接的第一换热器(21)、氢分离器(22)、第一过滤器(23)和第一循环泵(24)。

8.根据权利要求1所述的电解液独立循环系统，其特征在于，所述的氧侧电解液循环系统(3)包括从电解槽(1)出发依次通过管路连接的第二换热器(31)、氧分离器(32)、第二过滤器(33)和第二循环泵(34)。

9.根据权利要求7所述的电解液独立循环系统，其特征在于，电解槽(1)和所述第一换热器(21)间的管路上设有用于监测碱液和氢气混合物温度的第一温度变送器(25)；所述电解槽(1)和所述第一循环泵(24)间的管路上设有用于监测碱液温度的第二温度变送器(26)和用于监测碱液流量的第一流量计(27)。

10.根据权利要求8所述的电解液独立循环系统，其特征在于，电解槽(1)和所述第二换热器(31)间的管路上设有用于监测碱液和氧气混合物温度的第三温度变送器(35)；所述电解槽(1)和所述第二循环泵(34)间的管路上设有用于监测碱液温度的第四温度变送器(36)和用于监测碱液流量的第二流量计(37)。

技术总结本发明公开一种电解液独立循环系统，属于电解水制氢领域。包括电解槽、与电解槽通过管路相连的氢侧电解液循环系统和与电解槽通过管路相连的氧侧电解液循环系统，氢侧电解液循环系统中包括氢分离器，氧侧电解液循环系统中包括氧分离器，在所述的氢分离器与氧分离器中间安装连通管，连通管中安装隔膜，所述的隔膜具有亲水性、离子通过性和阻气性。本发明提供的电解液独立循环系统，能够达到防止氢氧互串、离子平衡、提高系统安全性、电解效果更好、时刻保持氢氧两侧液位平衡的效果。技术研发人员：孙晨,袁瑞,邹宏伟,张明受保护的技术使用者：天际装备科技（苏州）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14