(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)实用新型专利
(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202020018532.9
(22)申请日 2020.01.06
(73)专利权人 徐州铭寰能源有限公司
地址 221000 江苏省徐州市经济开发区庙
山路1号新微半导体加速器10号楼
(72)发明人 郭新新 王爱民
(51)Int.Cl.
C25B 1/04(2006.01)
C25B 9/00(2006.01)
C25B 15/02(2006.01)
C25B 15/08(2006.01)
(54)实用新型名称一种电解水制氢系统(57)摘要本实用新型公开了一种电解水制氢系统，包括：电解水装置、流量缓冲装置、压缩机、储氢罐、电控系统；所述电解水装置的氢气输出口连接至流量缓冲装置的缓冲腔，缓冲腔连接至压缩机进气口，压缩机出气口连接至储氢罐；其特征是：所述流量缓冲装置包括U形管、水位传感器，在U形管中充入水，使U形管左臂上部形成缓冲腔，将缓冲腔并联或串联在电解水装置的氢气输出口与压缩机进气口之间的管路中，在U形管的左臂或右臂上设置水位传感器，将电解水装置、压缩机、水位传感器与电控系统进行电连接；采用本方案后，可使压缩机的流量与电解水装置的产氢量相匹配，从而使压缩机能够平稳安全地将电解水装 置所产氢气压缩进储氢罐内。权利要求书1页 说明书3页 附图2页CN 211620627 U 2020.10.02
C N 211620627
U
1.一种电解水制氢系统，包括：电解水装置（10）、流量缓冲装置（20）、压缩机（30）、储氢罐（40）、电控系统；所述电解水装置（10）的氢气输出口（11）连接至流量缓冲装置（20）的缓冲腔（23），缓冲腔（23）连接至压缩机（30）的进气口（31），压缩机（30）的出气口（32）连接至储氢罐（40）；其特征是：所述流量缓冲装置（20）包括U形管（21）、水位传感器（24、25），在U形管（21）中充入水，使U形管（21）左臂上部形成缓冲腔（23），将缓冲腔（23）并联或串联在电解水
装置（10）的氢气输出口（11）与压缩机（30）的进气口（31）之间的管路中，在U形管（21）右臂上部设置溢流口（22），在U形管（21）的左臂设置高水位传感器（24）、低水位传感器（25），将电解水装置（10）、压缩机（30）、高水位传感器（24）、低水位传感器（25）与电控系统进行电连接。
2.按照权利要求1所述的一种电解水制氢系统，其特征是：将缓冲腔（23）串联在电解水装置（10）的氢气输出口（11）与压缩机（30）的进气口（31）之间的管路中，并在缓冲腔（23）上设置缓冲腔入口（27）和缓冲接口（26），且使低水位传感器（25）的位置高于缓冲腔入口
（27），使高水位传感器（24）的位置低于缓冲接口（26），将电解水装置（10）的氢气输出口
（11）连接至缓冲腔入口（27），将缓冲接口（26）连接至压缩机（30）的进气口（31）。
权 利 要 求 书1/1页CN 211620627 U
一种电解水制氢系统
技术领域
[0001]本实用新型属于电解水制氢技术领域，特别是涉及电解水制氢系统的氢气收集技术。
背景技术
[0002]现有的电解水制氢技术中，由于氢气产生速度不够稳定，使得在对氢气压缩收集时，无法准确控制压缩机的流量并使其与氢气的产量同步，而对系统的稳定运行造成不利影响；在中国实用新型授权公告号CN209816292U中公开的一种电解水制氢系统的流量控制装置，通过电动推杆驱动活塞移动来控制氢气流道的流通截面积的大小，达到控制氢气流量的目的；在中国发明专利申请号201910970465 .2中公开的一种基于太阳能发电的电解水制氢的氢气收集设备，是在圆筒状的储氢盒中设置一个类似活塞的密封板，该密封板在气体压差的作用下，可在储氢盒内沿轴向双向移动，起到氢气流量缓冲的作用；但上述两种技术方案结构复杂成本较高，尤其是都没有在氢气产量与压缩机流量之间建立起闭环联系，无法形成安全可靠的流量匹配机制。
发明内容
[0003]本发明的目的是：提供一种结构简单成本较低的电解水制氢系统的技术方案，在氢气产量与压缩机流量之间建立起闭环联系，形成安全可靠的流量匹配机制。
[0004]一种电解水制氢系统，包括：电解水装置、流量缓冲装置、压缩机、储氢罐、电控系统；所述电解水装置的氢气输出口连接至流量缓冲装置的缓冲腔，缓冲腔连接至压缩机进气口，压缩机出气口连接至储氢罐；其特征是：所述流量缓冲装置包括U形管、水位传感器，在U形管中充入水，使U形管左臂上部形成缓冲腔，将缓冲腔并联或串联在电解水装置的氢气输出口与压缩机进气口之间的管路中，在U形
管右臂上部设置溢流口，在U形管的左臂设置高水位传感器、低水位传感器，将电解水装置、压缩机、高水位传感器、低水位传感器与电控系统进行电连接。
[0005]采用本方案后，当电解水装置产氢量大于压缩机的流量时，则过剩的氢气进入缓冲腔，并使U形管左臂内的水位下降，当水位达到下限时，低水位传感器检测到信号，并通过电控系统升高压缩机转速使流量增加；当电解水装置产氢量小于压缩机的流量时，则缓冲腔内的氢气流出，并使U形管左臂内的水位上升，当水位达到上限时，高水位传感器检测到信号，并通过电控系统降低压缩机的转速使流量较小，使电解水装置的产氢量与压缩机的流量相匹配，从而使压缩机能够平稳安全地将电解水装置所产氢气压缩进储氢罐内。[0006]进一步，将缓冲腔串联在电解水装置的氢气输出口与压缩机进气口之间的管路中，并在缓冲腔上设置缓冲腔入口和缓冲接口，且使低水位传感器高于缓冲腔入口的位置，使高水位传感器低于缓冲接口的位置；将电解水装置的氢气输出口连接至缓冲腔入口，将缓冲接口连接至压缩机进气口；使电解水装置产生的氢气在U形管中被水洗浴，除去水蒸气等杂质后再进入缓冲腔，并从位于缓冲腔上部的缓冲接口输出至压缩机的进气口。
[0007]图1是本发明的实施例1；
[0008]图2是本发明的实施例2；
[0009]图中：10-电解水装置；11-氢气输出口；20-流量缓冲装置；21-U形管；22-溢流口；23-缓冲腔；
24-高水位传感器；25-低水位传感器；26-缓冲接口；27-缓冲腔入口；30-压缩机；31-进气口；32-出气口；40-储氢罐。
具体实施方式
[0010]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例；图中空心箭头代表氢气流动方向，所述的左臂与右臂仅是为了描述方便，不能理解为对本实用新型的限定，左臂与右臂可以位置互换。
[0011]图1为本发明的实施例1，电解水装置10可以是常温电解水装置，如采用氢氧化钠或氢氧化钾水溶液作为电解质的电解水装置；也可以是高温电解水装置，如采用固体氧化物作为电解质的电解水装置。
[0012]电解水装置10通过电解水而产生氢气，其氢气输出口11连接至气体压缩机30的进气口31，并从压缩机30的出气口32压缩到储氢罐40中；由于在生产过程中，电解水装置10的产氢量并不稳定，且压缩机30的流量也会随着储氢罐40中压力的升高而不断减小，因而电解水装置10的产氢量很难与压缩机30的流量完全同步。
[0013]因此需要在电解水装置10的氢气输出口11，与压缩机30的进气口31之间连接流量缓冲装置20；流量缓冲装置20包括U形管21、高水位传感器24、低水位传感器25；在U形管21中充入水，使U形管21左
臂上部形成缓冲腔23，将缓冲腔23的缓冲接口26并联在电解水装置10的氢气输出口11与压缩机30的进气口31之间的管路中，在U形管21右臂上部设置溢流口22，在U形管21的左臂设置高水位传感器24、低水位传感器25，将电解水装置10、压缩机30、高水位传感器24、低水位传感器25与电控系统进行电连接；也可以将高水位传感器24、低水位传感器25设置在右臂上，只需在电控系统将控制逻辑取反即可；U形管21可以采用玻璃管、塑料管等非金属材料，也可以采用不锈钢管、铝合金管等金属材料。
[0014]采用本方案后，当电解水装置10产氢量大于压缩机30的流量时，则过剩的氢气经缓冲接口26进入缓冲腔23，并使U形管21左臂内的水位下降，当左臂内水位达到A2位置时，右臂内的水位达到B2位置，低水位传感器25检测到信号，并通过电控系统升高压缩机30的转速使流量增加；当电解水装置10产氢量小于压缩机30的流量时，则缓冲腔23内的氢气从缓冲接口26流出，并使U形管21左臂内的水位上升，当左臂内水位达到A1位置时，右臂内的水位达到B1位置，高水位传感器24检测到信号，并通过电控系统降低压缩机30的转速使流量减小，使电解水装置10的产氢量与压缩机30的流量相匹配，从而使压缩机30能够平稳安全地将电解水装置10所产氢气压缩进储氢罐40内。
[0015]本技术方案的流量缓冲装置20，结构简单、成本低廉、密封可靠；由于没有机械运动部件，因此没有机械摩损造成的密封失效问题，可以长期免维护运行。
[0016]图2为本发明的实施例2，与实施例1的区别仅在于缓冲腔23的连接方式；在实施例1中，是将缓冲腔23并联在氢气输送管路中；而在实施例2中，是将缓冲腔23串联在氢气输送
[0017]在本实施例中，电解水装置10通过电解水而产生氢气，其氢气输出口11连接至缓冲腔入口27，缓冲接口26连接至压缩机30的进气口31，并从压缩机30的出气口32压缩到储氢罐40中。
[0018]可以将缓冲腔入口27设置在缓冲腔23的顶部或侧壁上，缓冲腔入口27与缓冲接口26可以高度相同，也可以高度不同。
[0019]本实施例优选地将缓冲腔入口27，设置在缓冲接口26的下方，且使低水位传感器25高于缓冲腔入口27的位置，使高水位传感器24低于缓冲接口26的位置；将电解水装置10的氢气输出口11连接至缓冲腔入口27，将缓冲接口26连接至压缩机进气口31；使电解水装置10产生的氢气在U形管21中被水洗浴，除去水蒸气等杂质后再进入缓冲腔23，并从位于缓冲腔23上部的缓冲接口26输出至压缩机的进气口31。
[0020]由于电解水所产氢气中，会携带部分水蒸气，水蒸气冷凝后会使U形管21中的水量增加，溢流口22会将多余的水排除，使U形管21中的水量保持稳定。
[0021]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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