本發(fā)明涉及電解制氫，具體是涉及一種基于質(zhì)子交換膜電解槽的電解水制氫系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、目前，以氫能源為代表的新能源產(chǎn)業(yè)獲得了從國家到地方政府的高度重視及大力支持。氫能源具有來源廣泛、節(jié)能環(huán)保、高效清潔、熱效率高等特點(diǎn)，對傳統(tǒng)化石能源具有較強(qiáng)的替代作用，因此被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)能源向綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要方案?，F(xiàn)有的電解水制氫系統(tǒng)工作時，通過質(zhì)子交換膜電解槽發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，從而將水電解成氫氣和氧氣。然而，從質(zhì)子交換膜電解槽排出的未電解的液體中溶解有部分氫氧氣體,由于現(xiàn)有的電解水制氫系統(tǒng)無法最大程度將氣體與液體分離,同時又需要回收質(zhì)子交換膜電解槽兩側(cè)的液體循環(huán)再利用,因此溶解在液體中的氣體逸出在同一氣相空間容易形成爆炸性環(huán)境,由此可見，現(xiàn)有的電解水制氫系統(tǒng)存在巨大的安全隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種基于質(zhì)子交換膜電解槽的電解水制氫系統(tǒng)，能夠加快溶解在液態(tài)水中氣體的釋放速度，降低液態(tài)水中氣體的含量，從而降低電解水制氫系統(tǒng)在制氫過程中的安全風(fēng)險。

2、本發(fā)明提供一種基于質(zhì)子交換膜電解槽的電解水制氫系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括電解單元、水循環(huán)單元以及氣液分離單元；

3、所述電解單元，用于對液態(tài)水進(jìn)行電解處理以得到氫氣、氧氣以及氣液混合態(tài)水；

4、所述氣液分離單元包括一級分離模塊和二級分離模塊；

5、所述一級分離模塊，用于對所述氣液混合態(tài)水進(jìn)行分離處理，以得到分離處理后的液態(tài)水；

6、所述二級分離模塊，用于對所述分離處理后的液態(tài)水進(jìn)行氣體釋出處理，以得到氣體釋出后的液態(tài)水；

7、所述水循環(huán)單元，用于將所述氣體釋出后的液態(tài)水降低電導(dǎo)率后傳輸至所述電解單元。

8、可選地，所述氣液分離單元包括第一氣液分離子單元以及第二氣液分離子單元；

9、所述電解單元還用于通過所述電解單元的第一端輸出氫氣和電解處理后的液態(tài)水，以及通過所述電解單元的第二端輸出氧氣和電解處理后的液態(tài)水；

10、所述第一氣液分離單元包括第一一級分離模塊和第一二級分離模塊；

11、所述第一一級分離模塊，用于對所述氫氣進(jìn)行分離處理，以得到所述氫氣中的液態(tài)水；

12、所述第一二級分離模塊，用于對所述氫氣中的液態(tài)水和所述電解處理后的液態(tài)水進(jìn)行氣體釋出處理，以得到氣體釋出后的液態(tài)水；

13、所述第二氣液分離單元包括第二一級分離模塊和第二二級分離模塊；

14、所述第二一級分離模塊，用于對所述氧氣進(jìn)行分離處理，以得到所述氧氣中的液態(tài)水；

15、所述第二二級分離模塊，用于對所述氧氣中的液態(tài)水和所述電解處理后的液態(tài)水進(jìn)行氣體釋出處理，以得到氣體釋出后的液態(tài)水；

16、所述水循環(huán)單元還用于收集所述第一二級分離模塊和所述第二二級分離模塊輸出的氣體釋出后的液態(tài)水并傳輸至所述電解單元。

17、可選地，所述第一氣液分離子單元包括第一調(diào)節(jié)閥模塊，所述第二氣液分離子單元包括第二調(diào)節(jié)閥模塊；

18、所述第一調(diào)節(jié)閥模塊用于對所述第一氣液分離子單元內(nèi)的氣壓進(jìn)行調(diào)節(jié)；

19、所述第二調(diào)節(jié)閥模塊用于根據(jù)預(yù)設(shè)氣壓值控制所述第二氣液分離子單元內(nèi)的氣壓。

20、可選地，所述第一一級分離模塊包括第一一級分離器、第一換熱器以及第一除霧器；

21、所述第一一級分離器的第一端用于輸入氫氣和電解處理后的液態(tài)水，所述第一一級分離器的第二端與所述第一換熱器的輸入端連接，所述第一一級分離器的第三端與所述第一除霧器的第三端連接，所述第一一級分離器的第四端用于輸出所述氫氣中的液態(tài)水和所述電解處理后的液態(tài)水；

22、所述第一換熱器的輸出端與所述第一除霧器的第一端連接，所述第一換熱器用于通過所述第一換熱器的輸入端獲取氫氣，并對獲取到的氫氣進(jìn)行冷凝處理后通過所述第一換熱器的輸出端輸出；

23、所述第一除霧器用于對冷凝處理后的氫氣進(jìn)行分離處理，以得到所述氫氣中的液態(tài)水和分離處理后的氫氣，并通過所述第一除霧器的第二端輸出所述分離處理后的氫氣以及通過所述第一除霧器的第三端輸出所述氫氣中的液態(tài)水。

24、可選地，所述第二一級分離模塊包括第二一級分離器、第二換熱器以及第二除霧器；

25、所述第二一級分離器的第一端用于輸入氧氣和電解處理后的液態(tài)水，所述第二一級分離器的第二端與所述第二換熱器的輸入端連接，所述第二一級分離器的第三端與所述第二除霧器的第三端連接，所述第二一級分離器的第四端用于將所述氧氣中的液態(tài)水和所述電解處理后的液態(tài)水傳輸至所述電解單元、所述第二二級分離模塊，所述第二一級分離器的第五端用于獲取所述水循環(huán)單元輸出的氣體釋出后的液態(tài)水；

26、所述第二換熱器的輸出端與所述第二除霧器的第二端連接，所述第二換熱器用于通過所述第二換熱器的輸入端獲取氧氣，并對獲取到的氧氣進(jìn)行冷凝處理后通過所述第二換熱器的輸出端輸出；

27、所述第二除霧器用于對冷凝處理后的氧氣進(jìn)行分離處理，以得到所述氧氣中的液態(tài)水和分離處理后的氧氣，并通過所述第二除霧器的第二端輸出所述分離處理后的氧氣以及通過所述第二除霧器的第三端輸出所述氧氣中的液態(tài)水。

28、可選地，所述水循環(huán)單元包括循環(huán)水罐、樹脂罐以及第一水泵、第二水泵；

29、所述循環(huán)水罐，用于存儲所述氣體釋出后的液態(tài)水，并通過所述第一水泵將存儲在所述循環(huán)水罐的液態(tài)水傳輸至所述樹脂罐；

30、所述樹脂罐，用于對液態(tài)水進(jìn)行去離子處理，并將去離子處理后的液態(tài)水通過所述第二水泵輸出。

31、可選地，所述第一二級分離模塊包括第一二級分離器，所述第二二級分離模塊包括第二二級分離器，所述第一二級分離器和所述第二二級分離器均為液體容器；

32、所述第一二級分離器的輸入端和所述第二二級分離器的輸入端均設(shè)有減壓閥，所述第一二級分離器的輸出端和所述第二二級分離器的輸出端均通過溢流管與所述循環(huán)水罐連接。

33、可選地，所述第一二級分離器包括第一輸入端、第一輸出端以及第二輸入端、第二輸出端；

34、所述第一二級分離器的第一輸入端，用于輸入所述氫氣中的液態(tài)水和所述電解處理后的液態(tài)水；

35、所述第一二級分離器的第一輸出端，用于輸出氣體釋出后的液態(tài)水；

36、所述第一二級分離器的第二輸入端，用于輸入惰性氣體；

37、所述第一二級分離器的第二輸出端，用于輸出所述第一二級分離器內(nèi)的氣體。

38、可選地，所述系統(tǒng)包括控制單元，所述控制單元包括多個傳感器；

39、每個所述傳感器均用于對所述電解單元、所述水循環(huán)單元或所述氣液分離單元進(jìn)行檢測，以得到工藝參數(shù)值；

40、所述控制單元，用于判斷所述工藝參數(shù)值是否處于第一預(yù)設(shè)值范圍內(nèi)，若否，則控制所述電解單元、所述水循環(huán)單元以及所述氣液分離單元停止工作，若是，則當(dāng)所述工藝參數(shù)值不在第二預(yù)設(shè)值范圍內(nèi)時，控制所述電解單元、所述水循環(huán)單元或所述氣液分離單元進(jìn)行調(diào)節(jié)，直至所述工藝參數(shù)值處于第二預(yù)設(shè)值范圍內(nèi)。

41、可選地，所述電解單元包括：

42、質(zhì)子交換膜電解模塊，用于對液態(tài)水進(jìn)行電解處理以得到氫氣、氧氣以及氣液混合態(tài)水；

43、電壓控制模塊，用于對所述質(zhì)子交換膜電解模塊的小室電壓以及電解槽電流電壓進(jìn)行檢測，當(dāng)檢測到的任一小室電壓高于預(yù)設(shè)電壓值或檢測到的電解槽電流電壓高于預(yù)設(shè)電流電壓值時，控制所述質(zhì)子交換膜電解模塊停止工作。

44、本發(fā)明至少具有以下有益效果：

45、在本技術(shù)技術(shù)方案中，電解單元對液態(tài)水進(jìn)行電解處理得到氫氣、氧氣以及氣液混合態(tài)水后，先在一級分離模塊中進(jìn)行氣液分離，主要是分離氣體中的液態(tài)水，一級分離模塊中的液態(tài)水經(jīng)過二級分離模塊，釋放溶解在水中的氣體。本方案采用二級分離技術(shù)，能夠加快溶解在液態(tài)水中氣體的釋放速度，將水中溶解的氣體盡可能的釋放出來。最后，通過水循環(huán)單元將氣體釋出后的液態(tài)水傳輸至電解單元重復(fù)利用進(jìn)行電解處理，節(jié)省水資源的同時由于循環(huán)利用的水中氣體已逸出，降低液態(tài)水中氣體的含量，避免循環(huán)利用的液態(tài)水中逸出的氫氧在電解單元匯合形成爆炸性氣體環(huán)境，從而降低電解水制氫系統(tǒng)在制氫過程中的安全風(fēng)險。