一种电解制氢高纯度氢纯化装置的制作方法

本技术涉及氢气提纯的，特别是涉及一种电解制氢高纯度氢纯化装置。

背景技术：

1、电解水制氢作为一种清洁、高效的绿氢制备技术，然而，电解过程中产生的氢气通常含有一定量的杂质，主要包括水蒸气和氧气。其中，氧气主要来源于电解槽隔膜的微小泄漏或气体交叉渗透，其含量虽低（通常为几十至数百 ppm），但若不加以去除，不仅会降低氢气纯度，还可能在后续储存、运输或使用过程中形成爆炸性混合气体，带来严重的安全隐患。

2、目前，工业上普遍采用催化除氧工艺对电解氢进行纯化。该方法利用氢气与氧气在催化剂作用下发生化合反应生成水（2h2 + o2 → 2h2o），再通过后续干燥单元脱除生成的水分，从而实现深度除氧。常用的催化剂包括负载型钯（pd）、铂（pt）等贵金属催化剂，通常以颗粒状或蜂窝状形式固定填充于反应釜或固定床反应器内。

3、然而，在现有技术中，催化剂多采用静态固定方式安装于反应釜内部，例如通过支撑板、格栅或填料层将其固定在特定区域。含有氧气的氢气进入反应釜内后，在催化剂的作用下使氧气与氢气生成水，达到去除氧气的目的，然而这种方式在使用时存在如下问题，催化剂在反应釜内位置固定，不能与釜体内各处的气体接触，不能达到充分除氧的目的，除氧效果不好，使用不方便，实用性差。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本实用新型提供一种在一次除氧筒腔室内对氢气进行除杂反应时，可以使催化剂机构移动，使催化剂机构可以与一次除氧筒腔室内各处的气体接触，对氢气的除杂效果更好，使用方便，可靠性和实用性高的电解制氢高纯度氢纯化装置。

2、本实用新型的电解制氢高纯度氢纯化装置，包括底板、支架、一次除氧筒和进气管，一次除氧筒固定安装在支架上，一次除氧筒内设置有腔室，进气管的输出端与一次除氧筒的腔室连通，进气管上设置有阀门；还包括催化剂机构、移动机构、输送机构、干燥机构和二次除氧机构，催化剂机构安装在一次除氧筒的腔室内，催化剂机构上设置有催化剂，移动机构用于对催化剂机构移动，输送机构的输入端与一次除氧筒腔室的下部连通，输送机构的输出端与干燥机构连通，干燥机构具有干燥的功能，干燥机构的输出端与二次除氧机构连通，二次除氧机构具有除氧的功能；一次除氧筒上设置有氧气浓度监测仪，用于检测一次除氧筒腔室内氧气的浓度；对氢气提纯时，首先将需要提纯的氢气通过进气管输送到一次除氧筒的腔室内，之后关闭进气管上的阀门，之后输送到一次除氧筒腔室内的氢气与一次除氧筒腔室内的催化剂接触，在催化剂的作用下，使氢气中夹杂的少量氧气与氢气反应生产水，同时通过移动机构使催化剂机构在一次除氧筒腔室内移动，使催化剂机构与一次除氧筒腔室内不同位置处的气体接触，促进不同位置处氢气中氧气的反应，达到均匀去除氧气的目的，直到一次除氧筒腔室内的氧气浓度降低到规定的程度后，打开输送机构，同时打开进气管上的阀门，使下一部分需要提纯的氢气经由进气管进入一次除氧筒中，同时使一次除氧筒中经过除杂反应后的氢气经由输送机构进入干燥机构中，之后干燥机构将氢气中含有的水分干燥，之后干燥后的氢再次进入二次除氧机构中去除残留的氧气后排出到外界专用的收集罐中收集氢气即可；其在一次除氧筒腔室内对氢气进行除杂反应时，可以使催化剂机构移动，使催化剂机构可以与一次除氧筒腔室内各处的气体接触，对氢气的除杂效果更好，使用方便，可靠性和实用性高。

3、优选的，所述催化剂机构包括圆环和载体,一次除氧筒腔室内设置有滑槽，圆环上下滑动安装在一次除氧筒腔室内的滑槽中，载体固定安装在圆环上，载体上设置有催化剂，圆环安装在移动机构上，移动机构用于对圆环移动；载体可以采用铝合金或活性炭；催化剂可以采用钯或铂；当需要提纯的氢气进入一次除氧筒腔室内后，氢气与载体上的催化剂接触，使氢气中夹杂的氧气在催化剂的作用下与氢气反应生成水，达到去除氢气中氧气的目的；方便了对氢气的除杂。

4、优选的，所述移动机构包括液压缸和推杆,液压缸固定安装在底板上，液压缸的动力输出端设置有推杆,推杆上下滑动安装在一次除氧筒上，一次除氧筒的上端与圆环的下端接触；打开液压缸，使推杆带动圆环升降，进而使载体调节高度，使载体上的催化剂可以与一次除氧筒腔室内不同高度处的气体接触，方便了对氢气中氧气的除杂反应。

5、优选的，所述输送机构包括输送管、多个制冷板和排水管，输送管的输入端与一次除氧筒腔室的下部连通，输送管的左部设置有阀门，输送管的下部为u型，输送管的输出端与干燥机构连通，多个制冷板的制冷端均嵌入在输送管的侧壁中，多个制冷板的散热端均位于输送管的外侧，输送管的输出端与干燥机构连通，排水管安装在输送管下部的u型位置，排水管上设置有阀门；当氢气在一次除氧筒中进入输送管中后，氢气进入输送管的管道中，打开多个制冷板，使输送管中的温度降低，使氢气中的水蒸气遇冷后凝结成液态，液态的水在重力的作用下滑落到输送管下部，之后氢气进入干燥机构中去除剩余的水蒸气，当需要排出输送管下部的液态水时，打开排水管上的阀门，使输送管下部的水经由排水管排出，方便了对氢气中水蒸气的去除。

6、优选的，所述干燥机构包括固定架和干燥筒,干燥筒固定安装在固定架上，干燥筒上设置有干燥腔，干燥筒的干燥腔内设置有干燥填料，输送管的输出端与干燥筒干燥腔的上部连通；经过冷凝除水的氢气经由输送管进入干燥筒中，之后氢气穿过干燥填料，通过干燥填料将氢气中残留的水分干燥，方便了去除氢气中的水，干燥填料可以采用硅胶填料。

7、优选的，所述二次除氧机构包括二次除氧筒、密封盖、输送泵、排出管和接头，二次除氧筒固定安装在固定架上，二次除氧筒内设置有空腔，二次除氧筒空腔的中部设置有选择性透过膜，选择性透过膜具有去除氧气的功能，密封盖通过螺栓安装在二次除氧筒空腔的上端，输送泵的输入端与干燥筒的干燥腔连通，输送泵的输出端位于二次除氧筒的空腔内，输送泵的输出端位于选择性透过膜的下方，排出管的输入端与二次除氧筒空腔上部连通，排出管的输入端位于选择性透过膜的上方，排出管上设置有阀门，排出管的输出端设置有接头；选择性透过膜可以采用钯银合金膜或聚酰亚胺高分子膜；其具有可以透过氢气，而截留氧气的功能；将氢气收集装置与接头连通，打开输送泵，使干燥后的氢气进入二次除氧筒空腔下部，之后使氢气穿过选择性透过膜，将氢气中残留的氧气去除，通过二次除氧提高了氢气的纯度，之后氢气经由排出管和接头排出到外界的收集装置中，提高了对氢气的除杂效果。

8、优选的，所述一次除氧筒上设置有温度传感器，温度传感器的感应段位于一次除氧筒的腔室内；通过上述设置，方便了对一次除氧筒腔室内温度的监测；并且可以在一次除氧筒上设置多个半导体制冷板，使制冷板的制冷端位于一次除氧筒腔室内，散热端位于一次除氧筒外侧；当一次除氧筒腔室内温度过高时，打开半导体制冷板，降低一次除氧筒腔室内的温度。

9、与现有技术相比本实用新型的有益效果为：在一次除氧筒腔室内对氢气进行除杂反应时，可以使催化剂机构移动，使催化剂机构可以与一次除氧筒腔室内各处的气体接触，对氢气的除杂效果更好，使用方便，可靠性和实用性高。

1.一种电解制氢高纯度氢纯化装置，包括底板（1）、支架（2）、一次除氧筒（3）和进气管（4），一次除氧筒（3）固定安装在支架（2）上，一次除氧筒（3）内设置有腔室，进气管（4）的输出端与一次除氧筒（3）的腔室连通，进气管（4）上设置有阀门；其特征在于，还包括催化剂机构、移动机构、输送机构、干燥机构和二次除氧机构，催化剂机构安装在一次除氧筒（3）的腔室内，催化剂机构上设置有催化剂，移动机构用于对催化剂机构移动，输送机构的输入端与一次除氧筒（3）腔室的下部连通，输送机构的输出端与干燥机构连通，干燥机构具有干燥的功能，干燥机构的输出端与二次除氧机构连通，二次除氧机构具有除氧的功能。

2.如权利要求1所述的一种电解制氢高纯度氢纯化装置，其特征在于，所述催化剂机构包括圆环（5）和载体（6）,一次除氧筒（3）腔室内设置有滑槽，圆环（5）上下滑动安装在一次除氧筒（3）腔室内的滑槽中，载体（6）固定安装在圆环（5）上，载体（6）上设置有催化剂，圆环（5）安装在移动机构上，移动机构用于对圆环（5）移动。

3.如权利要求2所述的一种电解制氢高纯度氢纯化装置，其特征在于，所述移动机构包括液压缸（7）和推杆（8）,液压缸（7）固定安装在底板（1）上，液压缸（7）的动力输出端设置有推杆（8）,推杆（8）上下滑动安装在一次除氧筒（3）上，一次除氧筒（3）的上端与圆环（5）的下端接触。

4.如权利要求2所述的一种电解制氢高纯度氢纯化装置，其特征在于，所述输送机构包括输送管（9）、多个制冷板（10）和排水管（11），输送管（9）的输入端与一次除氧筒（3）腔室的下部连通，输送管（9）的左部设置有阀门，输送管（9）的下部为u型，输送管（9）的输出端与干燥机构连通，多个制冷板（10）的制冷端均嵌入在输送管（9）的侧壁中，多个制冷板（10）的散热端均位于输送管（9）的外侧，输送管（9）的输出端与干燥机构连通，排水管（11）安装在输送管（9）下部的u型位置，排水管（11）上设置有阀门。

5.如权利要求4所述的一种电解制氢高纯度氢纯化装置，其特征在于，所述干燥机构包括固定架（12）和干燥筒（13）,干燥筒（13）固定安装在固定架（12）上，干燥筒（13）上设置有干燥腔，干燥筒（13）的干燥腔内设置有干燥填料，输送管（9）的输出端与干燥筒（13）干燥腔的上部连通。

6.如权利要求5所述的一种电解制氢高纯度氢纯化装置，其特征在于，所述二次除氧机构包括二次除氧筒（15）、密封盖（16）、输送泵（17）、排出管（18）和接头（19），二次除氧筒（15）固定安装在固定架（12）上，二次除氧筒（15）内设置有空腔，二次除氧筒（15）空腔的中部设置有选择性透过膜，选择性透过膜具有去除氧气的功能，密封盖（16）通过螺栓安装在二次除氧筒（15）空腔的上端，输送泵（17）的输入端与干燥筒（13）的干燥腔连通，输送泵（17）的输出端位于二次除氧筒（15）的空腔内，输送泵（17）的输出端位于选择性透过膜的下方，排出管（18）的输入端与二次除氧筒（15）空腔上部连通，排出管（18）的输入端位于选择性透过膜的上方，排出管（18）上设置有阀门，排出管（18）的输出端设置有接头（19）。

7.如权利要求1所述的一种电解制氢高纯度氢纯化装置，其特征在于，所述一次除氧筒（3）上设置有温度传感器，温度传感器的感应段位于一次除氧筒（3）的腔室内。