用于PEM制氢纯化的冷却系统的制作方法

用于pem制氢纯化的冷却系统
技术领域
1.本发明涉及一种用于pem制氢纯化的冷却系统。

背景技术：

2.目前，氢能作为一种清洁、高效能源载体，被寄予厚望。氢气在化工、电子、科研、能源、特种烧结、检验检疫、发电机冷却等领域有广泛的用途；电解纯水制氢技术也是世界各国大型制氢设备的主流技术。
3.然而在现有技术中，发明人发现从现有结构的pem制氢纯化系统的水汽分离器中分离后的氢气流中依然含有一部分的水汽，前述的氢气流是直接输送至下一部的纯化装置进行纯化。其存在的问题是：纯化效果不够理想，所得到的氢气纯度低。
4.为此，本发明提供用于pem制氢纯化的冷却系统。

技术实现要素：

5.鉴于现有的技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供水汽分离器及其制氢设备，能够对从水汽分离器的出气孔流出的氢气流进行冷却处理。
6.本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
7.用于pem制氢纯化的冷却系统，其包括：
8.水汽分离器，其设有至少一个出气孔，所述水汽分离器能够过滤水汽混合气中水分后通过所述出气孔流出氢气流；还包括：
9.冷却装置，其通过管道连通于所述出气孔，所述冷却装置能够对从所述出气孔流出氢气流进行冷却处理。
10.所述的用于pem制氢纯化的冷却系统，其特殊之处在于，所述冷却装置包括：
11.至少一个冷却组件，其通过管道、连通器连通于所述出气孔，所述冷却组件能够冷却从所述出气孔流过来的氢气流；
12.至少一个电磁阀，其两端均分别通过另一管道连通于所述水汽分离器的出气孔和所述冷却组件之间；
13.中央控制处理单元，其分别与所述冷却组件和所述电磁阀电连接；
14.冷水机，其通过另一管道与所述冷却组件相连通，所述冷水机与所述中央控制处理单元电连接；当所述中央控制处理单元控制所述电磁阀处于断开状态或闭合状态时，所述冷水机朝向所述冷却组件输送冷水流，且所述中央控制处理单元启动所述冷却组件工作，以使所述冷却组件对从所述出气孔流出氢气流进行冷却。
15.所述的用于pem制氢纯化的冷却系统，其特殊之处在于，所述冷却组件包括一个冷干机、一个氢气冷却器，所述氢气冷却器通过连通器并联地连通于所述冷干机的两端口处；
16.所述电磁阀为两个，其中一个所述电磁阀设置于所述冷干机的管路上，通过所述中央控制处理单元能够控制所述冷干机是否处于工作状态，；另一个所述电磁阀设置于所述氢气冷却器的管路上，所述氢气冷却器的入水口连通于所述冷水机的出水端，所述氢气
冷却器的出水口连通于所述冷水机的进水端，通过所述中央控制处理单元能够控制所述氢气冷却器是否处于工作状态。
17.所述的用于pem制氢纯化的冷却系统，其特殊之处在于，所述冷却组件包括一个或者两个冷干机；
18.所述冷干机为两个时，其中一个所述冷干机通过管道、连通器连通于所述出气孔，另一个所述冷干机两端通过管道并联地连通于前述的所述冷干机的管路上。
19.所述的用于pem制氢纯化的冷却系统，其特殊之处在于，所述冷却组件包括一个或者两个氢气冷却器；
20.所述氢气冷却器为两个时，其中一个所述氢气冷却器通过管道、连通器连通于所述出气孔，另一个所述氢气冷却器两端通过管道并联地连通于前述的所述氢气冷却器的管路上。
21.所述的用于pem制氢纯化的冷却系统，其特殊之处在于，所述中央控制处理单元为plc。
22.所述的用于pem制氢纯化的冷却系统，其特殊之处在于，所述冷水机的入口连通于所述水汽分离器的出口，所述冷水机的出口连通于所述水汽分离器的入口。
23.所述的用于pem制氢纯化的冷却系统，其特殊之处在于，还包括单向阀，其能够控制从所述出水孔流出的氢气流只能朝向所述冷却组件的方向流动，所述单向阀连通于所述水汽分离器和所述冷却组件之间。
24.所述的用于pem制氢纯化的冷却系统，其特殊之处在于，还包括第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器设置于所述水汽分离器的出气孔处；
25.所述第二温度传感器设置于远离所述水汽分离器方向的所述冷却组件的端部，所述第一温度传感器和所述第二温度传感器均分别与所述中央控制处理单元电连接。
26.所述的用于pem制氢纯化的冷却系统，其特殊之处在于，还包括过滤器，所述过滤器设置于远离所述水汽分离器方向的所述冷却组件的端部。
27.如上所述，本发明涉及的一种用于pem制氢纯化的冷却系统，具有以下有益效果：
28.本发明利用上述的用于pem制氢纯化的冷却系统后，与现有技术相比，由于采用了此种结构，冷却装置的设置，冷却装置能够对从水汽分离器的出气孔流出的氢气流进行冷却处理，有助于后续纯化析出更多的水分，以便于能进一步地提升氢气的纯度。
29.下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
附图说明
30.图1为本发明的用于pem制氢纯化系统的冷却装置中第一种具体实施方式的结构示意图；
31.图2为本发明的用于pem制氢纯化系统的冷却装置中冷干机处于工作状态且氢气冷却器处于非工作状态的示意图，其中黑箭头代表氢气流的流动方向；
32.图3为本发明的用于pem制氢纯化系统的冷却装置中氢气冷却器处于工作状态且冷干机处于非工作状态的示意图，其中黑箭头代表氢气流的流动方向，另外从冷水机处的黑箭头代表水的流动方向；
33.图4为本发明的用于pem制氢纯化系统的冷却装置中第二种具体实施方式的部分
结构示意图；
34.图5为本发明的用于pem制氢纯化系统的冷却装置中第三种具体实施方式的部分结构示意图。
具体实施方式
35.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
36.须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。具体结构可参照专利申请的附图进行说明。
37.在以下实施例中，以纸面的左侧为左方向，纸面的右侧为右方向，纸面的上侧为上方向，纸面的下侧为下方向，以垂直于纸面的前侧为前方向，以垂直于纸面的后侧为后方向。
38.本发明提供制氢纯化系统，具体可参考图1至图5所示，对本发明用于pem制氢纯化的冷却系统的构造进行说明。
39.用于pem制氢纯化的冷却系统，其包括：
40.水汽分离器1，其设有至少一个出气孔10，所述水汽分离器1能够过滤水汽混合气中水分后通过所述出气孔10流出氢气流；首先地，有部分水汽混合气在水汽分离器1中实现过滤，过滤后的氢气流往往含有水分，前述的氢气流从前述的水汽分离器1的出气孔10流出，本发明申请的用于pem制氢纯化的冷却系统还包括：
41.冷却装置2，其通过管道(图中未示出，以下均是)连通于所述出气孔10，所述冷却装置2能够对从所述出气孔10流出氢气流进行冷却处理。可以理解的是，上述的氢气流从所述水汽分离器1中流出后会经过前述的冷却装置2，该氢气流在所述冷却装置2实现冷却处理，相较于现有的流出后氢气流直接流入现有的纯化系统的结构而言，本发明的氢气流经过冷却后能有助于后续纯化析出更多的水分，以便于能进一步地提升氢气的纯度。
42.请参考图1、图2以及图3所示，所述冷却装置2的具体结构是，它包括：
43.至少一个冷却组件20，其通过管道、连通器(图中未示出，以下均是)连通于所述出气孔10，所述冷却组件20能够冷却从所述出气孔10流过来的氢气流；
44.至少一个电磁阀21，其两端均分别通过另一管道连通于所述水汽分离器1的出气孔10和所述冷却组件20之间；
45.中央控制处理单元22，其分别与所述冷却组件20和所述电磁阀21电连接；
46.冷水机23，其通过另一管道与所述冷却组件20相连通，所述冷水机23与所述中央控制处理单元22电连接；当所述中央控制处理单元22控制所述电磁阀21处于断开状态或闭合状态时，所述冷水机23朝向所述冷却组件20输送冷水流，且所述中央控制处理单元22启动所述冷却组件20工作，以使所述冷却组件20对从所述出气孔10流出氢气流进行冷却。
47.在本发明的用于pem制氢纯化的冷却系统中的冷却组件20的选择具体有多种具体实施例。具体见下：
48.第一种具体实施例，结合图1所示，在本实施例中，所述冷却组件20包括一个冷干机20a、一个氢气冷却器20b，所述氢气冷却器20b通过连通器并联地连通于所述冷干机20a的两端口处；
49.所述电磁阀21为两个，其中一个所述电磁阀21设置于所述冷干机的管路上，通过所述中央控制处理单元22能够控制所述冷干机20a是否处于工作状态，另一个所述电磁阀21设置于所述氢气冷却器的管路上，所述氢气冷却器20b的入水口连通于所述冷水机23的出水端，所述氢气冷却器20b的出水口连通于所述冷水机23的进水端，通过所述中央控制处理单元22能够控制所述氢气冷却器20b是否处于工作状态。使用前述结构，便于用户有选择的使用所需的所述冷却组件20；可以理解的是，所述氢气冷却器20b的冷却效果较佳，但使用成本较高；而冷干机20a的冷却效果次于所述氢气冷却器20b的冷却效果，优点是冷干机的使用成本低廉，因此用户可以有选择的使用冷干机20a或者氢气冷却器20b进行冷却工作，具有人性化设计的优点。
50.第二种具体实施例，结合图4所示，在本实施例中，所述冷却组件包括一个或者两个冷干机20a；
51.所述冷干机为两个时，其中一个所述冷干机20a通过管道、连通器连通于所述出气孔10，另一个所述冷干机20a两端通过管道并联地连通于前述的所述冷干机20a的管路上。使用本发明申请的前述的所述冷干机20a，在保证较低的使用成本的前提下，也能够对从所述出气孔10流出的氢气流具有较好的冷却作用，用户的接受程度较高，实用性较强，便于推广应用。
52.第三种具体实施例，结合图5所示，在本实施例中，所述冷却组件20包括一个或者两个氢气冷却器20b；
53.所述氢气冷却器20b为两个时，其中一个所述氢气冷却器20b通过管道、连通器连通于所述出气孔10，另一个所述氢气冷却器20b两端通过管道并联地连通于前述的所述氢气冷却器20b的管路上。采用此种的所述氢气冷却器20b结构进行冷却，在不考虑使用成本和某些用户的接受程度的条件下，能使从出气孔10流出的氢气流的冷却效果达到最佳。
54.上述的具体实施例中，所述中央控制处理单元20为plc。
55.结合图1所示，在本实施例中，所述冷水机23的入口连通于所述水汽分离器1的出口，所述冷水机23的出口连通于所述水汽分离器1的入口。设置前述的结构，能够使冷水机23率先对水汽分离器1进行冷却，以对水汽混合气进行降温，便于对从所述出气孔10流出的氢气流温度进行第一步冷却，起到对水汽混合气进行冷却的目的，使前述的氢气流进行降温作用。
56.结合图1所示，在本实施例中，为了能使从出气孔10流出的氢气流沿单向方向流动，还包括单向阀3，其能够控制从所述出水孔10流出的氢气流只能朝向所述冷却组件20的方向流动，所述单向阀3连通于所述水汽分离器1和所述冷却组件20之间。单向阀3的设置，能够使从所述出水孔10流出的氢气流只能朝向所述冷却组件20的方向流动，使前述的氢气流沿单向方向流动，防止氢气流发生串流，对氢气流的流动具有导向作用，使氢气流流动更加顺畅、平稳。
57.结合图1所示，在本实施例中，为了能检测从所述出气孔10流出的氢气流的温度，还包括第一温度传感器4和第二温度传感器5，所述第一温度传感器4设置于所述水汽分离器1的出气孔处；
58.所述第二温度传感器5设置于远离所述水汽分离器1方向的所述冷却组件2的端部，所述第一温度传感器4和所述第二温度传感器5均分别与所述中央控制处理单元20电连接。需要说明的是，当所述第二温度传感器5检测到的温度和所述第一温度传感器4检测到的温度差值不在设定的范围时，所述中央控制处理单元22会释放信号却装置2，使其加大冷却。
59.结合图所示，在本实施例中，为了能及时处理冷却析出的水分，还包括过滤器6，所述过滤器6设置于远离所述水汽分离器1方向的所述冷却组件20的端部。从所述冷却装置2经过冷却后的氢气流会降温，并伴随着产生水分流至过滤器6中输送至外部(或集水箱)。
60.使用用于pem制氢纯化的冷却系统时，结合图1、图2以及图3所示，首先地，在所述水汽分离器1中过滤一部分水汽混合气中的水分得到氢气流，前述的氢气流从所述出气孔10中流出后会经过本发明申请的冷却装置2，所述单向阀3的设置，能确保氢气流沿朝向冷却组件20(以冷干机和氢气冷却器为例)的方向流动；接着plc先开启闭合设置在所述冷干机20a管路上的所述电磁阀21，使氢气流在所述冷干机20a处实现冷却；或者是中央控制处理单元22(以plc为例)控制所述冷水机23向所述氢气冷却器20b输送冷水，于此同时地plc先开启闭合设置在所述氢气冷却器20b管路上的所述电磁阀21，使氢气流在所述氢气冷却器20b处实现冷却。
61.如上所述，本发明涉及的一种用于pem制氢纯化的冷却系统，具有以下有益效果：
62.本发明利用上述的用于pem制氢纯化的冷却系统后，与现有技术相比，由于采用了此种结构，冷却装置的设置，冷却装置能够对从水汽分离器的出气孔流出的氢气流进行冷却处理，有助于后续纯化析出更多的水分，以便于能进一步地提升氢气的纯度。
63.综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
64.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

技术特征：

1.用于pem制氢纯化的冷却系统，其包括：水汽分离器，其设有至少一个出气孔，所述水汽分离器能够过滤水汽混合气中水分后通过所述出气孔流出氢气流；其特征在于，还包括：冷却装置，其通过管道连通于所述出气孔，所述冷却装置能够对从所述出气孔流出氢气流进行冷却处理。2.根据权利要求1所述的用于pem制氢纯化的冷却系统，其特征在于，所述冷却装置包括：至少一个冷却组件，其通过管道、连通器连通于所述出气孔，所述冷却组件能够冷却从所述出气孔流过来的氢气流；至少一个电磁阀，其两端均分别通过另一管道连通于所述水汽分离器的出气孔和所述冷却组件之间；中央控制处理单元，其分别与所述冷却组件和所述电磁阀电连接；冷水机，其通过另一管道与所述冷却组件相连通，所述冷水机与所述中央控制处理单元电连接；当所述中央控制处理单元控制所述电磁阀处于断开状态或闭合状态时，所述冷水机朝向所述冷却组件输送冷水流，且所述中央控制处理单元启动所述冷却组件工作，以使所述冷却组件对从所述出气孔流出氢气流进行冷却。3.根据权利要求2所述的用于pem制氢纯化的冷却系统，其特征在于，所述冷却组件包括一个冷干机、一个氢气冷却器，所述氢气冷却器通过连通器并联地连通于所述冷干机的两端口处；所述电磁阀为两个，其中一个所述电磁阀设置于所述冷干机的管路上，通过所述中央控制处理单元能够控制所述冷干机是否处于工作状态，；另一个所述电磁阀设置于所述氢气冷却器的管路上，所述氢气冷却器的入水口连通于所述冷水机的出水端，所述氢气冷却器的出水口连通于所述冷水机的进水端，通过所述中央控制处理单元能够控制所述氢气冷却器是否处于工作状态。4.根据权利要求2所述的用于pem制氢纯化的冷却系统，其特征在于，所述冷却组件包括一个或者两个冷干机；所述冷干机为两个时，其中一个所述冷干机通过管道、连通器连通于所述出气孔，另一个所述冷干机两端通过管道并联地连通于前述的所述冷干机的管路上。5.根据权利要求2所述的用于pem制氢纯化的冷却系统，其特征在于，所述冷却组件包括一个或者两个氢气冷却器；所述氢气冷却器为两个时，其中一个所述氢气冷却器通过管道、连通器连通于所述出气孔，另一个所述氢气冷却器两端通过管道并联地连通于前述的所述氢气冷却器的管路上。6.根据权利要求2-5任一项所述的用于pem制氢纯化的冷却系统，其特征在于，所述中央控制处理单元为plc。7.根据权利要求2-5任一项所述的用于pem制氢纯化的冷却系统，其特征在于，所述冷水机的入口连通于所述水汽分离器的出口，所述冷水机的出口连通于所述水汽分离器的入口。8.根据权利要求1-5任一项所述的用于pem制氢纯化的冷却系统，其特征在于，还包括
单向阀，其能够控制从所述出水孔流出的氢气流只能朝向所述冷却组件的方向流动，所述单向阀连通于所述水汽分离器和所述冷却组件之间。9.根据权利要求1-5任一项所述的用于pem制氢纯化的冷却系统，其特征在于，还包括第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器设置于所述水汽分离器的出气孔处；所述第二温度传感器设置于远离所述水汽分离器方向的所述冷却组件的端部，所述第一温度传感器和所述第二温度传感器均分别与所述中央控制处理单元电连接。10.根据权利要求1-5任一项所述的用于pem制氢纯化的冷却系统，其特征在于，还包括过滤器，所述过滤器设置于远离所述水汽分离器方向的所述冷却组件的端部。

技术总结

本发明提供用于PEM制氢纯化的冷却系统，其包括：水汽分离器，其设有至少一个出气孔，水汽分离器能够过滤水汽混合气中水分后通过出气孔流出氢气流；还包括：冷却装置，其通过管道连通于出气孔，冷却装置能够对从出气孔流出氢气流进行冷却处理。本发明与现有技术相比，由于采用了此种结构，冷却装置的设置，冷却装置能够对从水汽分离器的出气孔流出的氢气流进行冷却处理，有助于后续纯化析出更多的水分，以便于能进一步地提升氢气的纯度。以便于能进一步地提升氢气的纯度。以便于能进一步地提升氢气的纯度。