[发明专利]一种电解池装置水管理和气体分离系统

说明书

本发明涉及电解水制氢系统技术领域，特别涉及一种电解池装置水管理和气体分离系统。本发明的一种电解池装置水管理和气体分离系统，其采用阴极和阳极电解液独立循环，使氧侧电解液与氢侧电解液完全隔绝，产品氢气中水分和氧含量降低，使电解水制氢系统更加安全可靠，同时设计多级孔阻水器，可有效拦截气体中的水分和其他腐蚀性液体，有效降低氢气露点，降低干燥工段的能耗。

技术领域

本发明涉及电解水制氢系统技术领域，特别涉及一种电解池装置水管理和气体分离系统。

背景技术

氢能已经被纳入国家远景目标纲要。目前，氢气生产仍然主要来源于于化石 燃料，并伴随着碳排放污染等问题。绿色氢能是指通过可再生能源转换电力电解 水制备的氢气，其被称为“绿氢”。使用丰富的可再生能源电解水，使用储存和 运输技术将氢气提供给下游产业，可以有效地消纳不稳定的风力、光伏、水电能 量和需要长途输送的可再生能源。

电解水制氢过程中，电解液在电流作用下，电解液中的氢离子会被带相反电荷的电极所 吸引，靠近阴极，进而在该电极上发生得电子的还原反应，在阴极产生氢气。而水电离出的 带负电的氢氧根则会接近带正电的阳极，在阳极发生失去电子的氧化反应，产生氧气。电解 水技术制备的氢气一般可达98％。电解液中溶解的氧气会随着电解液由气液分离器进入电解 池的阴极和阳极，微量的氧气会降低氢气的纯度，并且带来安全隐患。而电子、航空航天、 氢燃料电池、浮法玻璃工业、珠宝、焊接、食品加工工业等需要纯氢(氢气体积分数≥99.99)， 甚至高纯氢气(氢气体积分数≥99.999)。

除此之外，传统电解水制氢设备制取的氢气水分含量高，氢气露点高，需要复杂的分离 和干燥工艺处理，下游吸附和干燥工段负荷高。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种电解池装置水管理和气体分离系统，其采 用阴极和阳极电解液独立循环，使氧侧电解液与氢侧电解液完全隔绝，产品氢气中水分和氧 含量降低，使电解水制氢系统更加安全可靠，同时设计多级孔阻水器，可有效拦截气体中的 水分和其他腐蚀性液体，有效降低氢气露点，降低干燥工段的能耗。

本发明所采用的技术方案如下：

一种电解池装置水管理和气体分离系统，包括电解池(1)，所述的电解池(1)分别通过 管路连接氢气液分离器(2)和氧气液分离器(7)，氢气液分离器(2)通过带有氢气冷却器 (4)和氢多级孔阻水器(3)的管路连接氢气出口(107)，所述的氧气液分离器(7)通过带有氧气冷却器(9)和氧多级孔阻水器(8)的管路连接氧气出口(108)，所述的氢气液分离 器(2)还连接有氢补水口(101)，所述的氧气液分离器(7)连接氧补水口(102)，所述的 氢气液分离器(2)通过带有氢侧流体泵(5)和氢侧电解液换热器(6)的管路连接电解池(1) 的阴极电解液进口(105)；所述的氧气液分离器(7)通过带有氧侧流体泵(10)和氧侧电解 液换热器(11)的管路连接电解池(1)的阳极电解液进口(106)。

优选地，电解池(1)通过其阴极气液混合物出口(103)处连接的管路连接所述的氢气 液分离器(2)。

优选地，电解池(1)通过其阳极气液混合物出口(104)处连接的管路连接所述的氧气 液分离器(7)。

优选地，氢气冷却器(4)和氧气冷却器(9)之间通过管路连接工业冷水机(12)。

优选地，氢侧电解液换热器(6)一侧通过管路连接氢气冷却器(4)，另一侧通过管路连 接所述的氧侧电解液换热器(11)，所述的氧侧电解液换热器(11)还通过管路连接氧气冷却 器(9)。

优选地，氢多级孔阻水器(3)或氧多级孔阻水器(8)包括罐体(31)，所述的罐体(31) 内部上下两侧分别设置两组多级孔材料隔层(32)，所述的两组多级孔材料隔层(32)之间的 罐体(31)的侧壁上连接气液混合物进口(33)，所述的罐体(31)顶部设置气体出口(34)， 所述的罐体(31)底部设置电解液出口(35)。