冷却分离装置、氢气纯化单元以及制氢系统的制作方法

本技术总地涉及制氢系统的，更具体地涉及一种冷却分离装置、氢气纯化单元以及制氢系统。

背景技术：

1、目前，主流制氢方式包括碱性电解水alk（alkaline water electrolysis）制氢与质子交换膜pem（proton exchange membrane）制氢，从氢气后处理的工艺流程来讲均分为分离和纯化两个处理单元。氢气后处理的工艺流程简述如下：氢气首先由前端电解槽阴极产出，至分离单元，经气液分离、洗涤、降温、气水分离后至纯化单元。在纯化单元中，低温饱和氢气首先在脱氧器脱除微量氧之后，经换热器降温、气水分离与干燥除水、达标后送至用户。

2、在此，小标方氢气纯化单元中，实现降温冷却与气水分离多为换热器加气水分离器的模式，虽实现了气液分离效果，但增加了纯化单元的设备投入量以及管道使用量，空间利用率不高，不利于氢气纯化技术向低成本、小型化方向发展。

技术实现思路

1、在 技术实现要素： 部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

2、为至少部分地解决上述问题，本实用新型第一方面提供一种冷却分离装置，所述冷却分离装置包括：

3、筒体，所述筒体沿所述冷却分离装置的高度方向延伸，所述筒体内设置有分隔板，从而在所述筒体内构造形成换热腔和气水分离腔，所述气水分离腔布设于所述换热腔的下方；

4、气体入口，所述气体入口设置于所述筒体的顶端；

5、气体出口，所述气体出口设置于所述筒体的侧部并与所述气水分离腔连通，且所述气体出口沿所述高度方向与所述筒体的底端间隔开；

6、冷却液入口，所述冷却液入口设置于所述筒体的侧部并与所述换热腔连通，所述冷却液入口沿所述高度方向布设于所述换热腔的底部；

7、冷却液出口，所述冷却液出口设置于所述筒体的侧部并与所述换热腔连通，所述冷却液出口沿所述高度方向布设于所述冷却液入口的上方并与所述筒体的顶端间隔开；以及

8、换热管，所述换热管的第一端连通至所述气体入口，所述换热管的第二端连接至所述分隔板并与所述气水分离腔连通。

9、根据本实用新型第一方面的冷却分离装置，氢气从气体入口进入换热管，冷却液由冷却液入口进入换热腔并由冷却液出口排出换热腔，从而不断循环流动，对换热管内的氢气进行换热冷却；经过换热冷却的氢气通过分隔板进入气水分离腔进行汽水分离，冷凝水积蓄在气水分离腔的底端，分离水分后的氢气通过气体出口输出，从而实现氢气的冷却换热和气水分离；故而根据本实用新型的冷却分离装置将冷却换热和气水分离集成为一体，减少了纯化设备的投入量以及连接管道的使用量，空间利用率更高，利于氢气纯化技术的低成本、小型化发展。

10、可选地，所述冷却分离装置还包括第一折流挡板，所述第一折流挡板的第一端连接至所述气水分离腔的内壁并沿所述高度方向布设于所述气体出口的上方，所述第一折流挡板的第二端沿所述冷却分离装置的水平方向与所述气体出口间隔开并沿所述高度方向延伸至所述气体出口的下方；所述换热管的第二端和所述气体出口分别设置于所述第一折流挡板的两侧。

11、可选地，所述第一折流挡板包括竖向挡板和倾斜挡板，所述倾斜挡板与所述高度方向呈夹角设置，所述竖向挡板平行于所述高度方向；所述倾斜挡板分别连接至所述气水分离腔的内壁和所述竖向挡板，所述竖向挡板与所述气水分离腔的内壁间隔开。

12、可选地，所述倾斜挡板与所述高度方向的夹角大于0°并小于90°。

13、可选地，所述冷却分离装置还包括捕滴网，所述捕滴网布设于所述气体出口。

14、可选地，所述冷却分离装置还包括第二折流挡板，所述第二折流挡板设置于所述换热腔内，所述第二折流挡板沿所述冷却分离装置的水平方向连接至所述换热腔的一侧的内壁并与所述换热腔的另一侧的内壁间隔开，从而使得所述第二折流挡板与所述换热腔之间构造形成供冷却液通过的弯折通道。

15、可选地，所述冷却分离装置还包括定距管，所述定距管沿所述高度方向延伸并穿设至所述第二折流挡板，所述定距管与所述第二折流挡板以及所述分隔板固定连接。

16、可选地，所述冷却分离装置还包括冷凝水出口以及液位计，所述冷凝水出口设置于所述筒体的底端并与所述气水分离腔连通；所述液位计的第一接口设置于所述冷凝水出口，所述液位计的第二接口设置于所述筒体的侧部并沿所述高度方向布设于所述筒体的底端和所述分隔板之间。

17、本实用新型第二方面提供一种氢气纯化单元，包括根据上述的冷却分离装置。

18、根据本实用新型第二方面的氢气纯化单元，将冷却换热和气水分离集成为一体，减少了纯化单元中的设备的投入量以及连接管道的使用量，空间利用率更高，利于氢气纯化技术的低成本、小型化发展。

19、本实用新型第三方面提供一种制氢系统，包括根据上述的氢气纯化单元。

20、根据本实用新型第三方面的制氢系统，减少了设备的投入量以及连接管道的使用量，空间利用率高，利于降低成本和小型化。

21、本申请的有益效果至少包括：减少了纯化设备的投入量以及连接管道的使用量，空间利用率更高，利于氢气纯化技术的低成本、小型化发展。

1.一种冷却分离装置，其特征在于，所述冷却分离装置包括：

2.根据权利要求1所述的冷却分离装置，其特征在于，所述冷却分离装置还包括第一折流挡板，所述第一折流挡板的第一端连接至所述气水分离腔的内壁并沿所述高度方向布设于所述气体出口的上方，所述第一折流挡板的第二端沿所述冷却分离装置的水平方向与所述气体出口间隔开并沿所述高度方向延伸至所述气体出口的下方；所述换热管的第二端和所述气体出口分别设置于所述第一折流挡板的两侧。

3.根据权利要求2所述的冷却分离装置，其特征在于，所述第一折流挡板包括竖向挡板和倾斜挡板，所述倾斜挡板与所述高度方向呈夹角设置，所述竖向挡板平行于所述高度方向；所述倾斜挡板分别连接至所述气水分离腔的内壁和所述竖向挡板，所述竖向挡板与所述气水分离腔的内壁间隔开。

4.根据权利要求3所述的冷却分离装置，其特征在于，所述倾斜挡板与所述高度方向的夹角大于0°并小于90°。

5.根据权利要求1所述的冷却分离装置，其特征在于，所述冷却分离装置还包括捕滴网，所述捕滴网布设于所述气体出口。

6.根据权利要求1所述的冷却分离装置，其特征在于，所述冷却分离装置还包括第二折流挡板，所述第二折流挡板设置于所述换热腔内，所述第二折流挡板沿所述冷却分离装置的水平方向连接至所述换热腔的一侧的内壁并与所述换热腔的另一侧的内壁间隔开，从而使得所述第二折流挡板与所述换热腔之间构造形成供冷却液通过的弯折通道。

7.根据权利要求6所述的冷却分离装置，其特征在于，所述冷却分离装置还包括定距管，所述定距管沿所述高度方向延伸并穿设至所述第二折流挡板，所述定距管与所述第二折流挡板以及所述分隔板固定连接。

8.根据权利要求1所述的冷却分离装置，其特征在于，所述冷却分离装置还包括冷凝水出口以及液位计，所述冷凝水出口设置于所述筒体的底端并与所述气水分离腔连通；所述液位计的第一接口设置于所述冷凝水出口，所述液位计的第二接口设置于所述筒体的侧部并沿所述高度方向布设于所述筒体的底端和所述分隔板之间。

9.一种氢气纯化单元，其特征在于，包括根据权利要求1至8中任一项所述的冷却分离装置。

10.一种制氢系统，其特征在于，包括根据权利要求9所述的氢气纯化单元。