可安全泄压的氢气生产设备及其工作方法与流程

本发明涉及电解水，尤其涉及可安全泄压的氢气生产设备及其工作方法。

背景技术：

1、碱性电解水制氢是目前最主要的制氢方法之一。在电解水制氢过程中，产生的氢气和部分电解液导入氢气分离装置，产生的氧气和部分电解液导入氧气分离装置，并于氢气分离装置和氧气分离装置内进行气液分离后，分别由氢气分离装置和氧气分离装置的顶部排出氢气和氧气，以此获得氢气和氧气。

2、现有的氢气生产设备在设计时，为防止氢气分离装置或氧气分离装置内的气体空间过小而影响气液分离效果，通常会在氢气分离装置和氧气分离装置的底部安装连通管，通过连通管将氢气分离装置和氧气分离装置连通，以在两者液位差过大的情况下，通过控制氢气或氧气的排出流量，迫使氢气分离装置和氧气分离装置中电解液液位更高的一方的电解液通过连通管流入另一以平衡液位。另外，氢气分离装置和氧气分离装置通常还需要配置安全阀，以在控制失灵而使氧气分离装置和/或氧气分离装置内部压强过大时，通过开启对应的安全阀来进行泄压。

3、两个安全阀同时打开的可能性非常小，通常多是打开单个安全阀。由于连通管的设置，一旦打开其中一个安全阀，氢气或氧气可能会沿着连通管流动而使氧气分离装置或氢气分离装置内出现氢氧混合的情况，如打开安装于氢气分离装置的安全阀以使氢气分离装置进行泄压，此时氢气分离装置内的压强减小，氧气分离装置内的部分氧气随着电解液通过连通管导入氢气分离装置内，使得氢氧混合。氢气和氧气都是易燃易爆气体，如果混合在一起，遇到明火或高温，很容易发生爆炸。很明显，这种氢气生产设备操作起来存在较高的爆炸风险。

技术实现思路

1、本发明的一个优势在于提供可安全泄压的氢气生产设备及其工作方法，在控制失灵而使氢气和氧气过量超压的情况下，本发明的氢气分离装置和氧气分离装置自动连通中断并同时泄压，相比现有的单个放气的方式，有效避免由于压差而导致氢氧混合，使得爆炸的风险大大降低，实现安全泄压。

2、本发明的一个优势在于提供可安全泄压的氢气生产设备及其工作方法，本发明通过突然释放弹力，实现快速泄压，进一步地提高操作的安全性。

3、为达到本发明以上至少一个优势，本发明提供可安全泄压的氢气生产设备，所述可安全泄压的氢气生产设备包括：

4、气液分离器组，所述气液分离器组包括：

5、氢气分离装置，所述氢气分离装置具有第一进口，所述第一进口用于导入氢气与电解液的混合物，所述氢气分离装置的顶端和底端分别形成第一出气口和第一出液口，所述第一出气口用于排放所述氢气分离装置内的氢气，所述第一出液口用于排出所述氢气分离装置内的电解液，所述氢气分离装置的底端和顶端分别形成第一连通口和第一泄压口；

6、氧气分离装置，所述氧气分离装置具有第二进口，所述第二进口用于导入氧气与电解液的混合物，所述氧气分离装置的顶端和底端分别形成第二出气口和第二出液口，所述第二出气口用于排放所述氧气分离装置内的氧气，所述第二出液口用于排出所述氧气分离装置内的电解液，所述氧气分离装置的底端和顶端分别形成第二连通口和第二泄压口；

7、安全泄压机构，所述安全泄压机构包括：

8、泄压组件，所述泄压组件包括：

9、泄压主体，所述泄压主体具有一对通液口、一对氢气通口和一对氧气通口，一对的两个所述通液口相对设置且分别通过管线与所述第一连通口、所述第二连通口连通，一对的两个所述氢气通口相对设置，一对的两个所述氧气通口相对设置；

10、泄压件，所述泄压件具有液道、氢气通道和氧气通道，所述泄压件被可移动地密封安装于所述泄压主体内并且部分由所述泄压主体的一端伸出，所述氢气通道、所述氧气通道和所述液道沿着所述泄压件的移动方向排列，在所述泄压件位于所述泄压主体内的预定位置以使所述液道保持与一对所述通液口对应时，所述氢气通道与一对所述氢气通口错开，且所述氧气通道与一对所述氧气接入口错开；

11、气体监控构件，所述气体监控构件包括：

12、氢气监控组件，所述氢气监控组件包括：

13、氢气监控主体，所述氢气监控主体具有第一通道和氢气接入口，所述氢气接入口形成于所述氢气监控主体的一端部且与所述第一通道连通，所述第一泄压口通过管线与所述氢气接入口连通；

14、第一推移件，所述第一推移件被密封安装于所述第一通道并由所述氢气监控主体远离所述氢气接入口的一端伸出所述第一通道，所述第一推移件可沿着所述第一通道移动以靠近或远离所述氢气接入口，在所述氢气分离装置内的压力超过预定值时，由所述氢气分离装置导向所述氢气接入口的氢气推动所述第一推移件于所述第一通道内朝着远离所述氢气接入口的方向移动；

15、第一连通件，所述第一连通件被安装于所述氢气监控主体形成所述氢气接入口的一端部且与所述第一通道连通，所述第一连通件远离所述氢气监控主体的一端口与一所述氢气通口连通；

16、氧气监控组件，所述氧气监控组件包括：

17、氧气监控主体，所述氧气监控主体具有第二通道和氧气接入口，所述氧气接入口形成于所述氧气监控主体的一端部且与所述第二通道连通，所述第二泄压口通过管线与所述氧气接入口连通；

18、第二推移件，所述第二推移件被密封安装于所述第二通道并由所述氧气监控主体远离所述氧气接入口的一端伸出所述第二通道，所述第二推移件可沿着所述第二通道移动以靠近或远离所述氧气接入口，在所述氧气分离装置内的压力超过预定值时，由所述氧气分离装置导向所述氧气接入口的氧气推动所述第二推移件于所述第二通道内朝着远离所述氧气接入口的方向移动，所述第一推移件与所述第二推移件分别被氢气和氧气推动而移动时的方向相同；

19、第二连通件，所述第二连通件被安装于所述氧气监控主体形成所述氧气接入口的一端部且与所述第二通道连通，所述第二连通件远离所述氧气监控主体的一端口与一所述氧气通口连通；

20、连动组件，所述连动组件被设置于所述第一推移件和所述第二推移件各自伸出所述氢气监控主体和所述氧气监控主体的一端，且所述连动组件被设置于所述泄压件伸出所述泄压主体的一端，在所述第一推移件和所述第二推移件任意被气体推动而移动时，所述第一推移件和/或所述第二推移件通过所述连动组件带动所述泄压件移动于所述泄压主体内以将所述氢气通道与一对所述氢气通口对应、所述氧气通道与一对所述氧气通口对应且所述液道与一对所述通液口错开。

21、根据本发明一实施例，所述可安全泄压的氢气生产设备包括电解槽装置，所述电解槽装置能够被通入水和电解液，所述电解槽装置具有第一排出口和第二排出口，所述电解槽装置执行电解操作以将水分解成氢气和氧气，所述第一排出口用于排出氢气与电解液的混合物，所述第一排出口通过管线与所述第一进口连通，所述电解槽装置能够向所述氢气分离装置导入氢气与电解液的混合物，所述第二排出口用于排出氧气与电解液的混合物，所述第二排出口通过管线与所述第二进口连通，所述电解槽装置能够向所述氧气分离装置导入氧气与电解液的混合物。

22、根据本发明一实施例，所述连动组件包括传动件和复位件，所述传动件被设置可转动，所述第一推移件和所述泄压件分别位于所述传动件转轴的两侧且所述第一推移件与所述第二推移件同侧，所述复位件的两端分别连接所述泄压件和所述泄压主体，所述传动件的一端部通过与所述泄压件抵接以使所述复位件保持形变状态，此时所述泄压件位于所述泄压主体内的预定位置以使所述液道保持与一对所述通液口对应，受到所述传动件与所述泄压件的抵接作用而保持形变的所述复位件作用于所述泄压件的弹力的方向与氢气施加于所述第一推移件的推力的方向相同，在所述第一推移件和所述第二推移件任意被气体推动而移动时，所述传动件被所述第一推移件和/或所述第二推移件带动而转动以与所述泄压件分离，此时所述泄压件在所述复位件的弹性作用下于所述泄压主体内同向移动。

23、根据本发明一实施例，在所述泄压件位于所述泄压主体内的预定位置以使所述液道保持与一对所述通液口对应时，所述传动件的一端部抵接于所述泄压件以使所述复位件保持压缩状态，在所述传动件被所述第一推移件和/或所述第二推移件带动而转动以与所述泄压件分离时，所述泄压件受到所述复位件的弹力作用而朝着抽出所述泄压主体的方向移动。

24、根据本发明一实施例，所述泄压主体具有穿口，插接于所述泄压主体的所述泄压件部分由所述穿口伸出所述泄压主体，保持于所述泄压主体内的所述泄压件于所述液道轴向上的截面尺寸大于所述穿口的尺寸。

25、根据本发明一实施例，所述泄压组件还包括密封件，所述密封件中空，且所述密封件设置于所述泄压主体和所述泄压件之间，所述密封件的周壁形成三对穿孔，三对所述穿孔分别与一对所述通液口、一对所述氢气通口和一对所述氧气通口对应。

26、根据本发明一实施例，所述气体监控构件还包括两弹性件，所述氢气监控主体和所述第一推移件之间以及所述氧气监控主体和所述第二推移件之间均设置有所述弹性件，所述弹性件能够于所述第一推移件或所述第二推移件被气体推动而移动时发生弹性形变，所述弹性件能够于所述氢气分离装置或所述氧气分离装置内的压力低于预定值时对所述第一推移件或所述第二推移件进行复位。

27、根据本发明一实施例，所述可安全泄压的氢气生产设备还包括控流阀组，所述控流阀组包括两第一控流阀，所述第一出气口和所述第二出气口均连接有管线，两个所述第一控流阀分别被安装于与所述第一出气口连接的管线上和与所述第二出气口连接的管线上，所述第一控流阀用于控制所述第一出气口排出氢气的情况或所述第二出气口排出氧气的情况。

28、根据本发明一实施例，所述电解槽装置还具有进液口，所述第一出液口和所述第二出液口均通过管线与所述进液口连通，所述控流阀组还包括两第二控流阀，所述第一出液口和所述第二出液口与所述进液口之间的管线上均安装有所述第二控流阀，所述第二控流阀用于控制所述第一出液口和所述第二出液口的出液情况，在所述氢气分离装置和所述氧气分离装置通过所述安全泄压机构进行泄压时，两个所述第二控流阀分别阻碍所述第一出液口和所述第二出液口向所述进液口排液，所述可安全泄压的氢气生产设备还包括至少一引流泵，所述引流泵被安装于与所述进液口连接的管线上，所述引流泵用于引导所述氢气分离装置和所述氧气分离装置内的电解液流入所述电解槽装置。

29、为达到本发明以上至少一个优势，本发明提供可安全泄压的氢气生产设备的工作方法，包括如下步骤：

30、由所述第一进口向所述氢气分离装置导入氢气与电解液的混合物，所述氢气分离装置内的氢气由所述第一出气口排出，由所述第二进口向所述氧气分离装置导入氧气与电解液的混合物，所述氧气分离装置内的氧气由所述第二出气口排出，在此过程中，所述液道与一对所述通液口对应以通过一对所述通液口分别与所述第一连通口和所述第二连通口连通；

31、在控制失灵而使所述氢气分离装置内的氢气和/或所述氧气分离装置内的氧气过量超压时，所述第一推移件被由所述氢气分离装置导向所述氢气接入口的氢气推动而朝着远离所述氢气接入口的方向移动且/或所述第二推移件被由所述氧气分离装置导向所述氧气接入口的氧气推动而朝着远离所述氧气接入口的方向移动，所述第一推移件和/或所述第二推移件通过所述连动组件带动所述泄压件移动于所述泄压主体内，以将所述氢气通道与一对所述氢气通口对应，所述氧气通道与一对所述氧气通口对应，且所述液道与一对所述通液口错开，以使氢气和氧气通过所述泄压组件同时泄放。

32、本发明的有效效果包括：

33、1、监控氢气和氧气的压力，并于超压的情况下安全且同时泄放氢气和氧气。

34、2、通过突然释放弹力，实现快速安全泄压。