水电解制氢装置工作原理结构及工艺流程

水电解制氢装置工作原理结构及工艺流程
1. 水电解制氢装置工作原理
水电解制氢的原理是由浸没在电解液中的一对电极中
间隔以防止气体渗透的隔膜而构成的水电解池，当通以一定
的直流电时，水就发生分解，在阴极析出氢气，阳极析出氧气。

其反应式如下：
阴极：2H2O+ 2e—H2T + 2OH-
阳极：20H-—2e—H2O+ 1/2O2T
总反应：2H2O-2H2T + O2T
产生的氢气进入干燥部分，由干燥剂吸附氢气携带的水分，达到用户对氢气湿度的要求。

本装置干燥部分采用原料氢气再生，在一干燥塔再生的同时，另一干燥塔继续进行工作。

2. 水电解制氢装置的用途与技术参数
表1 制氢装置主要技术参数表
2.1设备的用途
CNDQ系列水电解制氢干燥装置是中国船舶重工集团
公司第七一八研究所新研制
成功并独家生产的全自动操作的制氢干燥设备，其主要技术
指标达到或超过九十年代末世界先进水平，适用于化工、冶
金、电子、航天等对氢气质量要求高的部门，是目前国内最先进的并可替代进口的制氢设备。

2.2主要技术参数
CNDQ5〜10/3.2型水电解制氢干燥装置的主要技术参数
如表1 本装置采用微机控制，对本装置的主要的主要参数：压
力、温度、氢氧液位差可进行自动调节；对干燥器的再生时
间及再生温度进行自动控制。

对装置的工作压力、温度、氢液位、氧液位、氢气纯度能集中显示；在干燥器再生开始及结束事，有自动声光报警。

若氢阀后压力、冷却水压力、气源压力、氢氧液位上下限、氢氧纯度产生一定的偏差事能自动声光报警；若装置的主要参数压力、温度、氢氧液位、碱液循环量、气源压力偏离正常值太大，又不能及时处理事，该装置能自动声光报警停车；为了进一步提高本装置的安全运行系数，装置的主要参数压力，设置了双重独立系统，当系统压力控制失灵，装置的运行状态达到危险值时，该独立系统可使装置自动声光报警并停车。

原料水补充有自动和手动两种方式。

3水电解制氢装置结构
本装置由框架一、整流柜、控制柜、配电装置、计算机管理系统、框架
二、框架三等几部分组成。

3. 1框架一
框架一由电解槽、氢、氧分离器、氢洗涤器、循环泵、
干燥器、冷却器、汽水分离器等组成，电解槽为压滤式双极性结构，一端下部
有进液管，另一端上部有氢气、氧气及碱液出口管，中间极板为正极，两端极板为负极。

3.2 整流柜
整流柜由整流变压器，整流装置组成，用于供给电解所需直流电源。

使用方法详见“可控硅整流装置使用说明书” 3. 3控制柜及计算机管理系统控制柜由下位机、电磁阀、安全栅、测量仪表及控制仪表组成，计算机管理系统主要由上位机及打印机组成。

能够实现自动控制、自动检测、自动存罐。

显示、故障报警、连锁、自动开机与停机等功能。

3. 4配电装置
配电装置一般由配电柜和动力柜组成，用于对制氢系统所有动力装置的供电，对循环泵，加水泵、风机等动力设备的启停进行控制。

3. 5框架二
框架二为氢气分配装置，与制氢装置、储氢罐及发电
机供氢管道相连接。

3. 6框架三
框架三用于碱液的配制和储存、原料水的储存以及为
制氢装置提供原料水及碱液。

4水电解制氢装置工艺流程
水电解制氢装置工艺流程详见附录一工艺流程图。

4.2电解液循环系统
从电解槽出来夹带氢气和氧气的碱液在氢分离器和氧
分离器中，在重力作用下分别与氢气、氧气分离，经蛇管冷
却后，电解液通过氢、氧分离器底部的连通管经过过滤器进
入循环泵，然后进入电解槽形成了电解液循环系统。

4.3补充系统
4.3.1 补充原料水
水箱中的水通过加水泵经过止回阀H1、球阀Q5被注入氢洗涤器，先供冷却洗涤，然后通过溢流管流入氢分离器，经循环泵送入电解槽，不断地补充电解消耗的原料水
432 补充碱液
水电解过程中，碱起到增加电导作用，理论上不消耗碱, 正常运行中一般不需补充碱，如确需补充碱时，可通过加水泵经过止回阀H2、球阀Q1直接泵入碱液循环系统中。

注意：在补碱液时，应关闭补水阀Q1,避免碱液加入氢洗涤器
内。

4.4冷却水系统
冷却水共分四路
第一路：进入整流柜以冷却可控硅整流元件。

第二路：通过冷却水调节阀分别进入氢、氧分离器内部
蛇管，以冷却循环碱液，从而达到控制系统工作温度的目的。

第三路：通过球阀Q11进入气体冷却器内部蛇管，以冷却氢气，此冷却水为常流水，由Q11调节流量大小。

4.5氮气吹扫系统
通过J1，J7向系统内充氮气，用于系统的气密试验与开机前的氮气吹扫。

当使用氮气时用软管与氮气源临时连接,
不用金属管道与氮气管道气源固定连接。

4.6排污系统
排污管道共分三处
第一处：框架一的排污口（排污阀Q12）o
第二处：通过球阀Q7、Q8排出气水分离器中的水第三处：为框架三排污口。