[实用新型]干燥高纯度氢气的水电解式产氢设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种制造氢气、具备多重安全机制、无污染低耗能的高纯度氢气的制造设备，具体而言，其是将制造出的高纯度但高湿度的氢气再经过水气分离、降温冷凝与分子筛吸附干燥等除湿技术，而后输出高纯度氢气的技术。

背景技术

氢气在发展氢能经济的角色上被视为下一世代最重要的绿色替代能源。不但是一吸引人的石油替代能源，还是目前相当重要的工业气体。目前全球年耗量超过6000亿立方米(600 Billion m³/year)，主要应用于化学工业(如生产氨气、盐酸、甲醇等)、半导体工艺(如电浆清洗、多晶硅块及非晶硅薄膜制作等)、石油化学、空气品质监测、冶金、焊接以及切割等。目前世界上大部分的氢气有48%经由天然气蒸汽重组法（steam reforming）所制造，生产原料30%来自石油，18%来自煤矿。然而，因为化石能源逐渐走向枯竭的地步，更严重的问题是无法避免温室气体的产生，目前的使用模式是工厂集中生产，再利用高压钢瓶方式运送到使用端，为配合高压钢瓶放置又必须规划合适的存放空间与安全防护，且氢气取得成本在制造装填转运等各阶段后，到使用端价格已相当昂贵，使用上并不方便不安全也不经济。

新技术的产氢方式为利用质子交换膜水电解产氢，改以纯水作为产氢原料，通过电池技术的改善，即可高效率零污染的产生氢气。

实用新型内容

本实用新型其主要目的在于：提供一种氢气制造设备，尤指以质子交换膜式水电解法取得氢气的设备。其将纯水由进水口输入于储水单元，经传输予水电解电池单元进行水电解作用，产生的氢气经过气水分离单元来到冷凝单元进行第一次干燥，而后氢气再传输至由分子筛所构成的干燥单元进行第二次干燥，利用压力检测控制单元检测氢气压力至设定范围后方停止产氢，最后能取得干燥高纯度的氢气由氢气出口送出。

为达上述诸目的，本实用新型的手段为：一种干燥高纯度氢气的水电解式产氢设备，包括：

一个进水口；

一个提供水的容储用的储水单元，续接于进水口后端；

一个能对水进行水电解以取得水、氧和氢水电解电池单元，该水电解电池单元与储水单元间连接有输水管，且该水电解电池单元与储水单元间另设有一个循环水及氧气管路；

一个能将气体与液体分离的气水分离单元，该气水分离单元通过一个氢气管路与水电解电池单元连接；

一个冷凝单元，该冷凝单元一端与气水分离单元连接，另一端经设置一个氢气泄放阀，再设有一个氢气泄放口；

一个干燥单元，续接于冷凝单元后端，为分子筛结构；

一个氢气出口，连设于干燥单元后端。

优选的，该进水口连设有一个注水开关。

优选的，该储水单元包括有一个氧气排放口与一个排水阀，且排水阀连接到一个排水口；该储水单元内，设置有一个低水位检测元件、一个高水位检测元件与一个满水位检测元件。

优选的，该储水单元外接的输水管上连接有输水泵与水质检测器。

优选的，该氢气管路上设有一个逆止阀；该气水分离单元设有一个回收水管路，该回收水管路相对末端连接至储水单元。

优选的，该干燥单元后端串接有机械式压力开关、压力传感器、比例阀与逆止阀。

优选的，还包括有一个电源供应单元，分别电连接至进水泵、气冷单元、输水泵、电源供应器与冷凝单元；该气冷单元设置在循环水及氧气管路上；该进水泵与进水口连接；该电源供应器连接水电解电池单元。

优选的，该电源供应单元，连接交流电源再连接电源供应器作为水解电源和/或直接连接直流电源作为水解电源。

优选的，电源供应单元分别与一个检测氢气压力以决定产氢时机的氢气浓度检测单元、一个状态显示单元和一个检测设备是否发生倾倒状态以自动启动停机机制的防倾倒检测控制单元连接；该状态显示单元，包含一个能显示氢气的流量、压力、操作时间与异常状态信息的显示屏幕及一个蜂鸣器。

优选的，还包括有一个电源供应单元，其电连接至电源供应器，该电源供应器先连接到一个将操作电流进行换算从而估算产氢量的电解操作电流检测控制单元，再连接到水电解电池单元。

该水电解电池单元，为一种质子交换膜式水电解电池结构，得依据本申请人已申请的中国台湾公告第200935643号“具微保护层的气体扩散层结构”实施。