[发明专利]一种制氢制氧系统

说明书

技术领域

本发明涉及氢气与氧气的制备技术领域，尤其涉及一种制氢制氧系统。

背景技术

目前，随着环保意识的提高以及环境保护法的加强，绿色化工成为化工发展的首要途径。在氢与氧的制备领域，电解水的方法因其无副产物而倍受青睐，在电解采用的装置和电能的来源分别进行了探索性的研究开发。

现有技术中，发明专利ZL200810013507.5公开了一种光电化学复合或耦合制氢制氧装置及方法，装置包括上部的太阳能电池和下部的光电化学池；上部的太阳能电池装置包括电极基板、光阳极、电解液和对电极；上部的太阳能电池为硅太阳能电池、染料敏化太阳能电池、有机太阳能电池、化合物半导体太阳能电池或聚合物太阳能电池等；下部的光电化学池包括光阳极、电解液和对电极。使用该装置时，在太阳光或模拟太阳光照射下，上部的太阳能电池发电，产生外加偏压，光电化学池的光阳极产生电势或能量。外加偏压与光电化学池光阳极所产生的电势或能量一起达到光电化学池中水的裂解能量，两个电极上分别产生氢气和氧气。该发明应用了绿色能源太阳能提供水电解的能源，操作也得到了优化，使用比较简单方便，但是在太阳能至电能的转换效率偏低，且易造成能源浪费，额外增加成本，不适于工业化推广应用。

实用新型专利ZL201120544683.9公开了一种风光互补海水制氢制氧系统，包括发电系统和电解系统，所述发电系统包括风力发电机、风力发电控制器、系统控制中心、太阳能电池板、太阳能发电控制器、蓄电池组和直流变换器，所述系统控制中心通过风力发电控制器连接风力发电机，所述系统控制中心通过太阳能发电控制器连接太阳能电池板，所述蓄电池组和所述直流变换器都与所述系统控制中心电连接，所述直流变换器与电解系统电连接。系统控制中心通过太阳能发电控制器控制太阳能电池板，还通过分离发电控制器控制风力发电机。该发电系统将光能和风能转化为电能为电解系统供电，降低了成本，减小了给市电系统带来的负担；但是，该发明的系统装置结构庞杂，生产效率不高。

发明专利ZL201010219892.6本提供了一种链式制氢制氧一体化方法，CuFe₂O₄与固体含碳物质作还原反应，得到还原产物Cu、Fe、FeO，其中Fe、FeO与水蒸气进行氧化反应，生成H₂和Fe₃O₄，剩下的Cu再与Fe₃O₄、空气进行氧化反应，氧化生成CuFe₂O₄。CuFe₂O₄加热分解得到O₂和CuFeO₂，将CuFeO₂与空气进行氧化反应，再生形成CuFe₂O₄；实现上述方法的装置，以鼓泡流化床反应器、旋风分离器、密封阀和快速流化床为主要组件。该发明沿用传统的化学方法，通过链式连续制备得到H₂和O₂，能获得较高纯度的H₂和O₂，但是，其采用的材料较多，成本较高，不利于后续处理。

发明专利ZL201210050368.X提供了一种发动机自动制氢制氧方法及其节能装置：采用化学催化和高温气体电解裂化制氢制氧的综合方法，在参与燃烧的水中添加总重量1-5％的催化剂和3-8％的消烟剂，利用发动机排气余热加热水分子，使蒸汽态的水分子变成高能气态，把高能气态的水分子在电解裂化器内电解裂化为富含氢、氧原子的可燃气体，再把可燃气体和燃油混合气或空气混合后一同送入汽缸燃烧作功。在装置方面的改进是在发动机的排气管上安装水分蒸发器和电解裂化器，在水分蒸发器上安装热电传感器，在供水箱上安装小水泵，在发动机进气歧管节气门的后方安装喷射喉管，电子控制器和节气门联动。该发明对于采用油料作为电解能源来源的制备领域来说，节油减排效果较好，但是，其不可避免地存在耗能耗材，以及环境污染问题。

因此，亟待研究开发出绿色高效能的制氢制氧设备，能够达到环保节能效果好、经济成本低、结构简单优化、适于大规模工业实践推广应用。

发明内容

本发明的目的是，针对现有技术存在的问题，提供一种制氢制氧系统，充分利用可再生能源，实现氢与氧的绿色生产，从而有效降低成本，利于实现高效节约的环保的工业化生产。