本發(fā)明涉及海水制氫，具體為一種海水電解制氫工藝及設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、氫作為一種理想的二次能源載體，具有高單位能量密度，是推動清潔高效利用和支撐可再生能源大規(guī)模發(fā)展的理想互聯(lián)媒介，發(fā)展氫能是實現(xiàn)交通運(yùn)輸、工業(yè)和建筑等領(lǐng)域大規(guī)模深度脫碳的有效途徑，電解水制氫技術(shù)具有電解效率高、氫氣純度高、反應(yīng)無污染等優(yōu)點，可與光伏、風(fēng)電等可再生能源耦合，被公認(rèn)為是極具發(fā)展前景的制氫技術(shù)之一，海水中含有較高濃度的氯化鈉等可溶性無機(jī)鹽，是一種高離子電導(dǎo)率的天然電解液，配合電解海水制氫技術(shù)是實現(xiàn)綠色氫經(jīng)濟(jì)的理想途徑。

2、目前，傳統(tǒng)的電解海水制氫工藝中，由于海水中含有較高濃度的氯離子，在電解過程中，氯離子會在陽極上被氧化形成氯氣，這不僅會影響氫氣的純度，還可能對設(shè)備造成腐蝕，且海水中含有多種雜質(zhì)，如鎂、鈣、硫酸鹽和有機(jī)物等，這些雜質(zhì)會影響電解的效率和設(shè)備的壽命。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種海水電解制氫工藝及設(shè)備，以解決上述背景技術(shù)提出的由于海水中含有較高濃度的氯離子，在電解過程中，氯離子會在陽極上被氧化形成氯氣，這不僅會影響氫氣的純度，還可能對設(shè)備造成腐蝕，且海水中含有多種雜質(zhì)，如鎂、鈣、硫酸鹽和有機(jī)物等，這些雜質(zhì)會影響電解的效率和設(shè)備的壽命的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種海水電解制氫設(shè)備，包括電解機(jī)構(gòu)，所述電解機(jī)構(gòu)的正面設(shè)置有沉淀箱，所述沉淀箱的頂面固定連通有通料管，所述通料管的頂端固定連通有料斗，所述料斗的上部外壁固定連通有進(jìn)料管，所述沉淀箱的兩側(cè)均固定連通有抽液管，所述抽液管的一端固定連通有水泵，所述水泵固定安裝在電解機(jī)構(gòu)的外壁，所述水泵的出水端固定連通有輸送管，所述輸送管的頂端與電解機(jī)構(gòu)的外壁固定連通，所述沉淀箱的上部外壁固定連通有進(jìn)水管，所述進(jìn)水管的底面固定連通有沉淀通管，所述沉淀通管的底面固定連通有螺旋輸料器，所述沉淀通管的一端外壁貫穿轉(zhuǎn)動連接有傳動軸，所述沉淀箱的下部外壁安裝有減速器，所述減速器的輸出軸端與傳動軸的一端固定連接，所述減速器的外壁安裝有伺服電機(jī)，所述伺服電機(jī)的輸出軸端與減速器的輸入軸端固定連接，所述沉淀通管的內(nèi)部設(shè)置有擋板，所述擋板固定連接在傳動軸的外壁，所述擋板的一端固定連接有密封膠條，所述沉淀箱的內(nèi)壁安裝有過濾網(wǎng)。

3、優(yōu)選的，所述螺旋輸料器的一端安裝有驅(qū)動電機(jī)，所述螺旋輸料器的另一端固定連通有排料管。

4、優(yōu)選的，所述螺旋輸料器的內(nèi)壁轉(zhuǎn)動連接有輸料螺桿，所述輸料螺桿的一端與驅(qū)動電機(jī)的輸出軸端固定連接。

5、優(yōu)選的，所述電解機(jī)構(gòu)的頂面固定連接有頂蓋，所述頂蓋的頂面固定連通有排氣管，所述電解機(jī)構(gòu)的下部外壁固定連通有廢液排管。

6、優(yōu)選的，所述電解機(jī)構(gòu)包括電解槽，所述電解槽的外壁安裝有電控制器，所述電控制器的頂面固定連接有通電導(dǎo)線，所述電解槽的內(nèi)部設(shè)置有儲液腔。

7、優(yōu)選的，所述儲液腔的內(nèi)壁固定連接有隔膜，所述隔膜的一側(cè)固定安裝有陰極板，所述隔膜的另一側(cè)固定安裝有陽極板，所述通電導(dǎo)線的頂端分別與陰極板和陽極板電性連接。

8、優(yōu)選的，所述儲液腔的兩側(cè)均設(shè)置有側(cè)加熱板，所述側(cè)加熱板固定連接在電解槽的內(nèi)壁，所述電解槽的底部內(nèi)部固定連接有底加熱板，所述底加熱板和側(cè)加熱板均與電控制器之間電性連接。

9、一種海水電解制氫工藝，包括以下步驟：

10、s1、通過抽水裝置從海洋中引入海水，對海水進(jìn)行預(yù)處理并采用納濾工藝將海水中二價離子分離出；

11、s2、通過進(jìn)料管向料斗內(nèi)注入氫氧化鈉，納濾過后的海水利用高壓泵通過進(jìn)水管輸送至沉淀箱內(nèi)，利用氫氧化鈉以提高沉淀箱內(nèi)海水的ph值并形成氯化鈉鹽析沉淀；

12、s3、處理后的海水利用水泵通過抽液管和輸送管從沉淀箱內(nèi)抽送入電解機(jī)構(gòu)內(nèi)，電解機(jī)構(gòu)內(nèi)海水的水分子在陽極和陰極分別發(fā)生氧化和還原反應(yīng)；

13、陽極反應(yīng)：水分解生成氧氣和氫離子；

14、陰極反應(yīng)：氫離子得到電子形成氫氣；

15、s4、海水電解產(chǎn)生的氧氣和氫氣分別從兩個排氣管向外排出并收集處理；

16、s5、對收集的氫氣進(jìn)行純化處理，以去除殘留的雜質(zhì)和水分。

17、優(yōu)選的，在步驟s1中，所述對海水進(jìn)行預(yù)處理并采用納濾工藝將海水中二價離子分離出包括以下步驟：

18、s11、初步過濾海水，去除大顆粒物質(zhì)，通過脫氣處理去除海水中溶解的氣體；

19、s12、利用高壓泵將海水送入納濾設(shè)備并提供壓力推動海水通過納濾膜，納濾膜選用聚酰胺膜或纖維素膜；

20、s13、在施加一定的壓力下，海水中的鈉離子和水分子可以透過膜，而二價離子則被截留在膜的一側(cè)。

21、優(yōu)選的，在步驟s2中，所述利用氫氧化鈉以提高沉淀箱內(nèi)海水的ph值并形成氯化鈉鹽析沉淀包括以下步驟：

22、s21、控制料斗內(nèi)的氫氧化鈉通過通料管投入沉淀箱內(nèi)與處理后的海水進(jìn)行混合，以提高海水的ph值至堿性；

23、s22、在沉淀箱內(nèi)當(dāng)海水中氯化鈉的濃度相對較高時，借助同離子效應(yīng)加入氫氧化鈉使得氯化鈉鹽析沉淀；

24、s23、沉淀的氯化鈉通過重力沉降至沉淀通管內(nèi)，定期啟動伺服電機(jī)驅(qū)動傳動軸使擋板在沉淀通管內(nèi)翻轉(zhuǎn)將沉淀的氯化鈉排出至螺旋輸料器內(nèi)清理排出；

25、s24、對排出的氯化鈉進(jìn)行收集。

26、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

27、1、本發(fā)明中，通過引入海水經(jīng)預(yù)處理后通入沉淀箱內(nèi)，通過進(jìn)料管向料斗內(nèi)注入氫氧化鈉，提高沉淀箱內(nèi)海水的ph值有助于提高電解效率，并減少水中的二價離子影響，通過借助同離子效應(yīng)加入氫氧化鈉使得沉淀箱內(nèi)海水形成氯化鈉鹽析沉淀，使得本發(fā)明同時具有制氫、制氧和提取氯化鈉三種功能，且降低氯離子濃度避免氯離子會在陽極上被氧化形成氯氣，提高設(shè)備使用壽命和電解海水制氫的經(jīng)濟(jì)效益。

28、2、本發(fā)明中，通過螺旋輸料器的設(shè)置，使沉淀箱內(nèi)沉淀的氯化鈉通過重力沉降至沉淀通管內(nèi)，定期啟動伺服電機(jī)驅(qū)動傳動軸使擋板在沉淀通管內(nèi)翻轉(zhuǎn)將沉淀的氯化鈉排出至螺旋輸料器內(nèi)清理排出，方便使用者進(jìn)行氯化鈉的回收。

29、3、本發(fā)明中，通過對海水進(jìn)行預(yù)處理去除大顆粒物質(zhì)以保護(hù)后續(xù)的處理設(shè)備，通過脫氣處理去除海水中溶解的氣體，防止對后續(xù)的電解過程或納濾膜的影響，并采用納濾工藝將海水中二價離子分離出，降低海水電解中因二價離子引發(fā)的副反應(yīng)，提高氫氣的產(chǎn)率和純度，改善整體電解效率。

技術(shù)特征：

1.一種海水電解制氫設(shè)備，包括電解機(jī)構(gòu)(1)，其特征在于：所述電解機(jī)構(gòu)(1)的正面設(shè)置有沉淀箱(4)，所述沉淀箱(4)的頂面固定連通有通料管(52)，所述通料管(52)的頂端固定連通有料斗(5)，所述料斗(5)的上部外壁固定連通有進(jìn)料管(51)，所述沉淀箱(4)的兩側(cè)均固定連通有抽液管(22)，所述抽液管(22)的一端固定連通有水泵(2)，所述水泵(2)固定安裝在電解機(jī)構(gòu)(1)的外壁，所述水泵(2)的出水端固定連通有輸送管(21)，所述輸送管(21)的頂端與電解機(jī)構(gòu)(1)的外壁固定連通，所述沉淀箱(4)的上部外壁固定連通有進(jìn)水管(41)，所述進(jìn)水管(41)的底面固定連通有沉淀通管(42)，所述沉淀通管(42)的底面固定連通有螺旋輸料器(6)，所述沉淀通管(42)的一端外壁貫穿轉(zhuǎn)動連接有傳動軸(45)，所述沉淀箱(4)的下部外壁安裝有減速器(43)，所述減速器(43)的輸出軸端與傳動軸(45)的一端固定連接，所述減速器(43)的外壁安裝有伺服電機(jī)(44)，所述伺服電機(jī)(44)的輸出軸端與減速器(43)的輸入軸端固定連接，所述沉淀通管(42)的內(nèi)部設(shè)置有擋板(46)，所述擋板(46)固定連接在傳動軸(45)的外壁，所述擋板(46)的一端固定連接有密封膠條(47)，所述沉淀箱(4)的內(nèi)壁安裝有過濾網(wǎng)(48)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海水電解制氫設(shè)備，其特征在于：所述螺旋輸料器(6)的一端安裝有驅(qū)動電機(jī)(62)，所述螺旋輸料器(6)的另一端固定連通有排料管(61)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種海水電解制氫設(shè)備，其特征在于：所述螺旋輸料器(6)的內(nèi)壁轉(zhuǎn)動連接有輸料螺桿(63)，所述輸料螺桿(63)的一端與驅(qū)動電機(jī)(62)的輸出軸端固定連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種海水電解制氫設(shè)備，其特征在于：所述電解機(jī)構(gòu)(1)的頂面固定連接有頂蓋(3)，所述頂蓋(3)的頂面固定連通有排氣管(31)，所述電解機(jī)構(gòu)(1)的下部外壁固定連通有廢液排管(7)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種海水電解制氫設(shè)備，其特征在于：所述電解機(jī)構(gòu)(1)包括電解槽(11)，所述電解槽(11)的外壁安裝有電控制器(12)，所述電控制器(12)的頂面固定連接有通電導(dǎo)線(13)，所述電解槽(11)的內(nèi)部設(shè)置有儲液腔(14)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種海水電解制氫設(shè)備，其特征在于：所述儲液腔(14)的內(nèi)壁固定連接有隔膜(17)，所述隔膜(17)的一側(cè)固定安裝有陰極板(15)，所述隔膜(17)的另一側(cè)固定安裝有陽極板(16)，所述通電導(dǎo)線(13)的頂端分別與陰極板(15)和陽極板(16)電性連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種海水電解制氫設(shè)備，其特征在于：所述儲液腔(14)的兩側(cè)均設(shè)置有側(cè)加熱板(19)，所述側(cè)加熱板(19)固定連接在電解槽(11)的內(nèi)壁，所述電解槽(11)的底部內(nèi)部固定連接有底加熱板(18)，所述底加熱板(18)和側(cè)加熱板(19)均與電控制器(12)之間電性連接。

8.一種海水電解制氫工藝，其特征在于，使用權(quán)利要求1-7任一項所述的一種海水電解制氫設(shè)備，包括以下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種海水電解制氫工藝，其特征在于：在步驟s1中，所述對海水進(jìn)行預(yù)處理并采用納濾工藝將海水中二價離子分離出包括以下步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種海水電解制氫工藝，其特征在于：在步驟s2中，所述利用氫氧化鈉以提高沉淀箱(4)內(nèi)海水的ph值并形成氯化鈉鹽析沉淀包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種海水電解制氫工藝及設(shè)備，涉及海水制氫領(lǐng)域，包括電解機(jī)構(gòu)，所述電解機(jī)構(gòu)的正面設(shè)置有沉淀箱，所述沉淀箱的頂面固定連通有通料管，所述通料管的頂端固定連通有料斗，所述料斗的上部外壁固定連通有進(jìn)料管，所述沉淀箱的兩側(cè)均固定連通有抽液管。本發(fā)明通過引入海水經(jīng)預(yù)處理后通入沉淀箱內(nèi)，通過進(jìn)料管向料斗內(nèi)注入氫氧化鈉，提高沉淀箱內(nèi)海水的pH值有助于提高電解效率，并減少水中的二價離子影響，通過借助同離子效應(yīng)加入氫氧化鈉使得沉淀箱內(nèi)海水形成氯化鈉鹽析沉淀，使得本發(fā)明同時具有制氫、制氧和提取氯化鈉三種功能，且降低氯離子濃度避免氯離子會在陽極上被氧化形成氯氣，提高設(shè)備使用壽命和電解海水制氫的經(jīng)濟(jì)效益。

技術(shù)研發(fā)人員：丁元章,吳永雷,周紅峰,張國斌,楊坤,王亞雄
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇悅達(dá)綠氫科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30