[發(fā)明專利]采用外循環(huán)蒸發(fā)冷卻全浸式的水電解制氫系統(tǒng)及使用方法

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• 申請日: 2021-09-27
• 公開（公告）號(hào): CN113737209A
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝方祥;梁波;劉亞青;諶睿
• 申請（專利權(quán)）人: 長江勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): C25B9/00
• 分類號(hào): C25B9/00;C25B9/67;C25B1/04
• 代理公司: 武漢開元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 陳家安

本發(fā)明公開了一種采用外循環(huán)蒸發(fā)冷卻全浸式的水電解制氫系統(tǒng)，涉及氫能技術(shù)領(lǐng)域。它包括水密封容器、水電解制氫系統(tǒng)、蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)和與補(bǔ)水系統(tǒng)，水密封容器內(nèi)的冷卻水浸沒水電解制氫系統(tǒng)；蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)包括蒸發(fā)冷卻器、冷卻水出口和冷卻水入口，冷卻水出口與水密封容器連接，冷卻水入口通過冷卻循環(huán)泵；補(bǔ)水系統(tǒng)包括補(bǔ)水箱和第一補(bǔ)水管。本發(fā)明結(jié)合全浸式和垂直陣列對電解制氫散熱效果的優(yōu)化，利用蒸發(fā)冷卻器外循環(huán)蒸發(fā)冷卻水電解制氫系統(tǒng)；由于蒸發(fā)冷卻器的冷卻效果顯著，使得整個(gè)制氫設(shè)備的溫升降低，設(shè)備的溫度分布更加均勻，保證整個(gè)制氫過程的安全、穩(wěn)定。本發(fā)明還涉及這種采用外循環(huán)蒸發(fā)冷卻全浸式的水電解制氫系統(tǒng)的使用方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氫能技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說它是一種采用外循環(huán)蒸發(fā)冷卻全浸式的水電解制氫系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及這種采用外循環(huán)蒸發(fā)冷卻全浸式的水電解制氫系統(tǒng)的使用方法。

背景技術(shù)

水可以通過蒸發(fā)吸收熱量，因此具有一定的冷卻功能，蒸發(fā)冷卻技術(shù)從熱學(xué)原理上是水與空氣流動(dòng)接觸后進(jìn)行冷熱交換產(chǎn)生蒸汽，蒸汽揮發(fā)帶走熱量達(dá)到蒸發(fā)散熱；由于流體的汽化潛熱要比流體的比熱大很多，所以蒸發(fā)冷卻的冷卻效果更為顯著，且蒸發(fā)冷卻具有無污染、初投資與運(yùn)行成本低，實(shí)現(xiàn)方便等特點(diǎn)；但是傳統(tǒng)的制氫工藝的散熱并沒有采用蒸發(fā)冷卻技術(shù)。

制氫過程是一個(gè)放熱過程，隨著制氫容量的逐步增大，制氫設(shè)備產(chǎn)生的熱能將巨大；常規(guī)的開敞式冷卻散熱效果不盡如人意，經(jīng)常出現(xiàn)高溫報(bào)警甚至損毀設(shè)備的情況，而氫氣又是易燃易爆炸的危險(xiǎn)性氣體，在有氧環(huán)境下遇高溫易產(chǎn)生事故；根據(jù)電解制氫工藝要求，相應(yīng)的設(shè)備溫度必須控制在一定的范圍內(nèi)，不得超過規(guī)定值；根據(jù)以往的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的制氫系統(tǒng)當(dāng)電解水制氫規(guī)模為10MW時(shí)，大約耗費(fèi)5kW·h電能可產(chǎn)生1m³氫氣，采用熱值換算得到大約1/3的電能將直接轉(zhuǎn)化為發(fā)熱量；因此，在整個(gè)制氫過程中所產(chǎn)生的熱量非常巨大，如若不能較好的處理散熱問題，將降低制氫效率并帶來一定的安全性問題。

因此，研發(fā)一種采用外循環(huán)蒸發(fā)冷卻全浸式的水電解制氫系統(tǒng)很有必要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一目的是為了克服上述背景技術(shù)的不足之處，而提供一種采用外循環(huán)蒸發(fā)冷卻全浸式的水電解制氫系統(tǒng)。

本發(fā)明的第二目的是為了提供這種采用外循環(huán)蒸發(fā)冷卻全浸式的水電解制氫系統(tǒng)的使用方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述第一目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：采用外循環(huán)蒸發(fā)冷卻全浸式的水電解制氫系統(tǒng)，其特征在于：包括水密封容器、位于水密封容器內(nèi)的水電解制氫系統(tǒng)、與水密封容器連接的蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)和與水密封容器連接的補(bǔ)水系統(tǒng)，所述水密封容器內(nèi)的冷卻水浸沒水電解制氫系統(tǒng)；

所述蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)包括蒸發(fā)冷卻器、冷卻水出口和冷卻水入口，所述冷卻水出口與水密封容器連接，所述冷卻水入口通過冷卻循環(huán)泵；

所述補(bǔ)水系統(tǒng)包括補(bǔ)水箱和第一補(bǔ)水管，所述第一補(bǔ)水管一端與補(bǔ)水箱連接，另一端與水密封容器連接。

在上述技術(shù)方案中，所述蒸發(fā)冷卻器內(nèi)有冷凝室,所述冷凝室內(nèi)部兩側(cè)設(shè)置有冷凝排管，所述冷凝排管底部有集水盤，所述集水盤兩端均與循環(huán)水管連接，所述循環(huán)水管沿冷凝室外壁布置，位于蒸發(fā)冷卻器頂部的循環(huán)水管與冷凝室頂部連通，所述循環(huán)水管與循環(huán)水泵連接。

在上述技術(shù)方案中，所述蒸發(fā)冷卻器頂部設(shè)置有軸流風(fēng)機(jī)，所述軸流風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口位于蒸發(fā)冷卻器兩側(cè)，所述循環(huán)水管位于軸流風(fēng)機(jī)下方。

在上述技術(shù)方案中，所述冷凝排管向集水盤傾斜布置。

在上述技術(shù)方案中，所述補(bǔ)水系統(tǒng)還包括第二補(bǔ)水管，所述第二補(bǔ)水管一端與補(bǔ)水箱連接，另一端與循環(huán)水管連接。

在上述技術(shù)方案中，所述水電解制氫系統(tǒng)為垂直陣列結(jié)構(gòu)，水電解制氫系統(tǒng)與被冷卻水浸沒的儲(chǔ)氣罐連接。

在上述技術(shù)方案中，所述水密封容器頂部有泄漏收集貯氣間。