[实用新型]一种碱液循环装置及碱性电解水制氢系统

说明书

本实用新型提供一种碱液循环装置及碱性电解水制氢系统，该制氢系统包括氧气分离器、氢气分离器和碱性电解槽，碱性电解槽上设有碱液进口、第一电解液出口和第二电解液出口，第一电解液出口通过第一管路与氧气分离器入口连接，第二电解液出口通过第二管路与氢气分离器入口连接，碱液循环装置包括换热装置和循环泵，氧气分离器和氢气分离器的碱液循环出口均与循环泵入口连接，循环泵的出口分别与碱液进口和换热装置入口连接，换热装置的出口通过第三管路与第一管路汇合后与氧气分离器入口连接，换热装置的出口通过第四管路与第二管路汇合后与氢气分离器入口连接。本实用新型能减少高温碱液对设备和管路造成的腐蚀；缩短制氢系统的冷启动等待时间。

技术领域

本实用新型涉及电解水制氢技术领域，具体而言，涉及一种碱液循环装置及碱性电解水制氢系统。

背景技术

电解水制氢工艺，按照电解质不同，分为碱性电解水(AWE)、质子交换膜电解水(PEM)和固体氧化物电解水(SOEC)三种技术，目前碱性电解水和质子交换膜电解水已经工业化，固体氧化物电解水处于实验室阶段。碱性电解水制氢技术最为成熟，具有电解槽结构简单、成本低廉等特点，碱性电解水需要借助25-30％的KOH或者NaOH水溶液作为电解质，在KOH或者NaOH水溶液中进行循环电解。

目前，碱性电解水制氢系统中，碱液循环有两种方式：(1)碱性电解槽出来的高温碱液，先通过气液分离器，再经过碱液冷却器进行冷却，最后循环回电解槽。(2)碱性电解槽出来的高温碱液，先通过碱液冷却器进行冷却，再进入气液分离器，最后碱液循环回电解槽。电解槽出口的碱液温度很高，约为95℃，高温碱液会造成管道和相关部件严重腐蚀。采用上述两种循环方式，电解槽出口的高温碱液在进入上述设备进行处理过程中，不可避免地会对上述部件及管路造成严重腐蚀。因此，碱性电解水制氢系统中的相关部件和管路的腐蚀泄漏的情况时有发生。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是如何减少碱性电解水制氢系统中高温碱液对相关部件和管路的腐蚀。

为解决上述问题，本实用新型提供了一种碱液循环装置，应用于碱性电解水制氢系统，所述碱性电解水制氢系统包括氧气分离器、氢气分离器和碱性电解槽，所述碱性电解槽上设置有碱液进口、第一电解液出口和第二电解液出口，所述第一电解液出口通过第一管路与所述氧气分离器的入口连接，所述第二电解液出口通过第二管路与所述氢气分离器的入口连接，所述碱液循环装置包括换热装置、循环泵、第三管路和第四管路，所述氧气分离器和所述氢气分离器的碱液循环出口均与所述循环泵的入口连接，所述循环泵的出口分别与所述碱液进口和所述换热装置的入口连接，所述换热装置的出口通过所述第三管路与所述第一管路汇合后与所述氧气分离器的入口连接，且所述换热装置的出口通过所述第四管路与所述第二管路汇合后与所述氢气分离器的入口连接。

优选地，所述换热装置的出口通过所述第三管路与所述第一管路在所述第一电解液出口处汇合后与所述氧气分离器的入口连接，所述换热装置的出口通过所述第四管路与所述第二管路在所述第二电解液出口处汇合后与所述氢气分离器的入口连接。

优选地，所述碱液循环装置还包括第一三通合流阀和第二三通合流阀，所述第一三通合流阀设置在所述第一管路上，所述第一三通合流阀口分别与所述第三管路、所述氧气分离器的入口和所述第一电解液出口连接，所述第二三通合流阀设置在所述第二管路上，所述第二三通合流阀分别与所述第四管路、所述氢气分离器的入口和所述第二电解液出口连接。

优选地，所述碱液循环装置还包括第一止回阀和第二止回阀，所述第一三通合流阀与所述第一电解液出口之间设置所述第一止回阀，所述第二三通合流阀与所述第二电解液出口之间设置所述第二止回阀。

优选地，所述碱液循环装置还包括设置于所述第三管路上的第三止回阀，以及所述第四管路上设置的第四止回阀。

优选地，所述碱液循环装置还包括设置于所述循环泵的出口与所述碱液进口之间的第一流量计和第一流量调节阀，以及所述循环泵的出口与所述换热装置的入口之间的第二流量计和第二流量调节阀。