一种移动式水电解制氢加氢装置的制作方法

本申请涉及制氢加氢技术领域，尤其是涉及一种移动式水电解制氢加氢装置。

背景技术：

氢气具有质量轻、能量密度高以及使用时对环境无任何排放污染等优点，目前制氢的技术主要是矿物燃料制氢和水电解制氢两类，其中加氢站一般使用水电解制氢装置进行制氢。

由于氢燃料电池行业的迅速发展，因此需要建造大量的加氢站制造氢气，以供氢燃料电池汽车进行使用；但是发明人发现，现有的加氢站均为固定式加氢站，通常建设一个加氢站需要花费较高的土地租赁费用以及较高的初期建设费用才能完成建设，当投成建设完毕后还需要花费较高的维护费用进行维护保养，这些费用的花费大大降低了综合收益。

技术实现要素：

为了减少土地租赁费用以及建设费用的开支，进而提高综合收益，本申请提供一种移动式水电解制氢加氢装置。

本申请提供的一种移动式水电解制氢加氢装置采用如下的技术方案：

一种移动式水电解制氢加氢装置，包括一侧面敞口的放置箱，放置箱上设置有与放置箱铰接的开关门；放置箱下端面连接有支撑架，支撑架下端固定连接有移动轮；放置箱内设置有用于制氢的质子交换膜电解槽，质子交换膜电解槽的一侧连通有储氢罐；质子交换膜电解槽的一侧设置有纯水组件，纯水组件包括纯水箱，纯水箱与质子交换膜电解槽连通；放置箱上设置有供电组件，供电组件包括储电件，储电件与质子交换膜电解槽连接。

通过采用上述技术方案，制取氢气时，首先利用储电件为质子交换膜电解槽通电，然后使纯水箱内的纯水流进质子交换膜电解槽内，纯水在质子交换膜电解槽的作用下转换为氢气和氧气，氢气排进储氢罐内实现储存；设置的移动轮便于带动放置箱移动，进而便于带动水电解制氢加氢装置移动，达到了减少土地租赁费用以及建设费用的开支，进而提高综合效益的效果；设置的放置箱为质子交换膜电解槽、储氢罐以及纯水箱等提供了保护作用，降低了质子交换膜电解槽、储氢罐以及纯水箱因外界冲击而遭受损坏的可能性。

优选的，纯水组件包括储水箱，储水箱连通有进水管，进水管远离储水箱的一端延伸至放置箱外侧；储水箱下方连通有edi纯水设备，edi纯水设备位于纯水箱上方，且与纯水箱连通。

通过采用上述技术方案，制取氢气时，首先利用进水管向储水箱内排放自来水，自来水利用自身重力下落至edi纯水设备内，然后自来水在edi纯水设备内转换为纯水并利用自身重力流进纯水箱内，最后纯水流进质子交换膜电解槽内转换为氢气和氧气；由于edi纯水设备具有耗电量低、占地空间小、产水持续稳定以及不同酸碱的特点，因此设置的edi纯水设备达到了降低制氢成本以及占地空间小的效果。

优选的，储水箱与edi纯水设备之间设置有连通管，连通管上设置有第一电磁通断阀；放置箱外表面设置有第一控制件，第一控制件与第一电磁通断阀电连接。

通过采用上述技术方案，当自来水利用进水管排进储水箱后，利用第一控制件实现第一电磁通断阀的控制，从而使连通管处于连通状态；设置的第一控制件和第一电磁通断阀便于调节连通管的通断状态，使储水箱实现了储水的功能。

优选的，放置箱上端面固定有两个沿着从远离到靠近放置箱上端面边缘的方向向下倾斜设置的斜板，两个斜板沿放置箱的中心线对称布置；两个斜板在放置箱上端面的投影长度小于放置箱上端面的长度；放置箱上端面的边缘固定有竖直的阻水板；阻拦板和斜板之间设置有延伸至放置箱内部的排水管，排水管与储水箱连通。

通过采用上述技术方案，降雨时，雨水下落至斜板上，并利用自身重力下落至放置箱上端面上，然后利用自身重力沿排水管的延伸方向向下移动，并流进储水箱内，进而实现雨水的收集与储存；设置的排水管便于实现雨水的收集，从而保证在无外界水源接头的情况下，仍可以实现氢气的制作；设置的斜板便于使雨水能够更快的流进储水箱内，进而实现雨水的收集。

优选的，排水管包括竖直部分和水平部分，竖直部分与水平部分连接处设置有电磁三通阀；电磁三通阀远离竖直部分的一端连通有排污管，排污管远离电磁三通阀的一端延伸至放置箱外侧，排污管上设置有电磁流量计；储水箱上设置有超声波液位计；放置箱外表面设置有第二控制件，第二控制件与超声波液位计电连接，第二控制件与电磁三通阀电连接，第二控制件与电磁流量计电连接。

通过采用上述技术方案，降雨最开始时，电磁三通阀使竖直部分与排污管连通，同时电磁流量计对通过排污管流向放置箱外侧的雨水量进行实时监测并将相关信息反馈至第二控制件，待排放的雨水量到达设定值后，第二控制件向电磁三通阀发出信号，使竖直部分与水平部分连通，从而使雨水流进储水箱内实现收集；超声波液位计对储水箱内水位进行实时监测并将相关信息反馈给第二控制件，当储水箱内水位到达设定值后，第二控制件向电磁三通阀发出信号，使竖直部分与排污管连通，降低了储水箱内的水向外溢出，进而导致放置箱内的设备被淹没的可能性，保障了放置箱内设备运行的安全性。

优选的，水平部分上设置有向上凸起的阻水弯。

通过采用上述技术方案，设置的阻水弯一方面降低了储水箱内的水回流至竖直部分内的可能性，另一方面降低了初雨流进储水箱内的可能性，保证了储水箱水源的清洁度。

优选的，纯水箱连通有排氢管，排氢管的一端延伸至纯水箱内，且延伸至靠近纯水箱底壁的位置，排氢管远离纯水箱的一端与储氢罐连通；排氢管延伸至纯水箱的一端连通有水平的分气管，分气管的周面开设有排气孔；纯水箱上端面连通有排氮管，排氮管内壁设置有浓度传感器；纯水箱上设置有第三控制件，排氢管上设置有第二电磁通断阀；第三控制件与浓度传感器电连接，第三控制件与第二电磁通断阀电连接。

通过采用上述技术方案，需要制取氢气时，首先利用第三控制件实现第二电磁通断阀的控制，使储氢罐内的氢气利用排氢管和分气管排进纯水箱内，由于氢气的密度小于氮气的密度，因此随着向纯水箱内排放的氢气量的增加，氮气便可以利用排氮管排向外界，从而使纯水箱内充满着氢气，进而保证储氢罐内氢气的纯度；设置的分气管便于使氢气能够更加均匀的在纯水箱内扩散，提高了氢气的利用率。

优选的，供电组件还包括安装在斜板上的多个太阳能电池板，太阳能电池板与储电件连接。

通过采用上述技术方案，太阳能电池板将太阳能转换为电能后将电能输送给储电件，储电件实现电能的储存，达到了降低制氢成本，提高综合收益的效果。

优选的，太阳能电池板与斜板之间设置有连接杆，太阳能电池板与连接杆铰接，连接杆上设置有用于带动太阳能电池板往复摆动的驱动件；太阳能电池板上设置有光电传感器；太阳能电池板上设置有第四控制件，第四控制件与光电传感器电连接，第四控制件与驱动件电连接。

通过采用上述技术方案，当太阳照射到光电传感器后，光电传感器将获取信息反馈至第四控制件，第四控制件获取信息后使驱动件带动太阳能电池板进行摆动，保证太阳能电池板能够获得最大的光照面，从而大大提高了储电效率。

优选的，移动轮上设置有减震器。

通过采用上述技术方案，设置的减震器提供了减震作用，降低了由于地面的不平整导致质子交换膜电解槽、储氢罐以及纯水箱等发生晃动的可能性，保证了质子交换膜电解槽、储氢罐以及纯水箱等的平稳性。

综上所述，本申请具有以下技术效果：

1.通过设置了放置箱和移动轮，设置的放置箱为质子交换膜电解槽、储氢罐以及纯水箱等提供了保护作用，降低了质子交换膜电解槽、储氢罐以及纯水箱因外界冲击而遭受损坏的可能性；设置的移动轮便于带动放置箱移动，进而便于带动水电解制氢加氢装置移动，一方面达到了便于为因氢燃料消耗殆尽导致汽车无法发动的氢燃料电池汽车提供氢气，从而使汽车能够正常行驶的效果，另一方面达到了减少土地租赁费用以及建设费用的开支，进而提高综合效益的效果；

2.降雨时，雨水下落至斜板上，并利用自身重力下落至放置箱上端面上，然后利用自身重力沿排水管的延伸方向向下移动，并流进储水箱内，进而实现雨水的收集与储存，保证了在无外界水源接头的情况下，仍可以实现氢气的制作；

3.需要制取氢气时，首先利用第三控制件实现第二电磁通断阀的控制，使储氢罐内的氢气利用排氢管和分气管排进纯水箱内，由于氢气的密度小于氮气的密度，因此随着向纯水箱内排放的氢气量的增加，氮气便可以利用排氮管排向外界，从而使纯水箱内充满着氢气，进而保证储氢罐内氢气的纯度。

附图说明

图1是本申请实施例中移动式水电解制氢加氢装置的结构示意图；

图2是本申请实施例中突出体现放置箱内部件的剖视图；

图3是本申请实施例中第一控制组件的系统图；

图4是图2中a处的放大示意图；

图5是本申请实施例中第二控制组件的系统图；

图6是图2中b处的放大示意图；

图7是本申请实施例中第三控制组件的系统图；

图8是本申请实施例中第四控制组件的系统图。

图中，1、放置箱；110、开关门；2、支撑架；21、移动轮；22、减震器；3、质子交换膜电解槽；31、氢气通道；311、脱氧件；312、脱水件；32、氧气通道；4、储氢罐；5、加注枪；6、纯水组件；61、纯水箱；62、储水箱；63、edi纯水设备；64、进水管；65、连通管；7、供电组件；71、太阳能电池板；72、储电件；73、连接杆；8、第一控制组件；81、第一电磁通断阀；82、第一控制件；9、雨水收集组件；91、斜板；92、辅助板；93、阻水板；94、排水管；941、竖直部分；942、水平部分；95、阻水弯；96、排污管；10、第二控制组件；101、电磁三通阀；102、超声波液位计；103、电磁流量计；104、第二控制件；11、排氮组件；111、排氢管；112、分气管；113、排气孔；114、排氮管；12、第三控制组件；121、第二电磁通断阀；122、浓度传感器；123、第三控制件；13、第四控制组件；131、驱动件；132、光电传感器；133、第四控制件。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

参照图1和图2，本申请提供了一种移动式水电解制氢加氢装置，包括一侧面敞口的放置箱1，放置箱1上设置有开关门110，开关门110与放置箱1铰接；放置箱1下端面固定连接有支撑架2，支撑架2下端固定有移动轮21，移动轮21上设置有减震器22；放置箱1内固定连接有质子交换膜电解槽3，质子交换膜电解槽3的一侧连通氢气通道31和氧气通道32，氢气通道31远离质子交换膜电解槽3的一侧连通有与放置箱1固定连接的储氢罐4，氢气通道31上安装有脱氧件311和脱水件312，脱氧件311内设置有脱氧剂，脱水件312内设置有脱水剂，氧气通道32远离质子交换膜电解槽3的一端延伸至放置箱1外侧；放置箱1外侧设置有加注枪5，加注枪5与储氢罐4连通；质子交换膜电解槽3的一侧设置有纯水组件6，纯水组件6包括与放置箱1固定连接的纯水箱61，纯水箱61与质子交换膜电解槽3连通；放置箱1上设置有供电组件7，供电组件7包括固定在放置箱1内的储电件72，储电件72与质子交换膜电解槽3连接，在本申请实施例中，储电件72采用锂电池，在其他示例中，储电件72可以采用蓄电池。

制取氢气时，首先利用储电件72为质子交换膜电解槽3通电，然后使纯水箱61内的纯水流进质子交换膜电解槽3内，纯水在质子交换膜电解槽3的作用下转换为氢气和氧气，氢气利用氢气通道31排进储氢罐4内，氧气利用氧气通道32排向外界；氢燃料电池汽车需要加注氢气时，利用加注枪5使储氢罐4内的氢气排进氢燃料电池汽车内即可；当储电件72内电量不足时，打开开关门110并利用输电线路为储电件72输电，从而保证移动式水电解制氢加氢装置的正常运行；由于质子交换膜电解槽3使用纯水作为反应物，因此就无需使用碱液作为电解液，降低了制氢成本，同时由于在同等氢气产量的情况下，质子交换膜电解槽3的体积是碱液电解槽体积的五分之一，因此移动式水电解制氢加氢装置的体积更小，重量更轻，从而更加方便带动移动式水电解制氢加氢装置移动；设置的移动轮21便于带动放置箱1移动，进而便于带动水电解制氢加氢装置移动，一方面达到了便于为因氢燃料消耗殆尽导致汽车无法发动的氢燃料电池汽车提供氢气，从而使汽车能够正常行驶的效果，另一方面达到了减少土地租赁费用以及建设费用的开支，进而提高综合效益的效果；设置的减震器22提供了减震作用，降低了由于地面的不平整导致质子交换膜电解槽3、储氢罐4以及纯水箱61等发生晃动的可能性，保证了质子交换膜电解槽3、储氢罐4以及纯水箱61等的平稳性；设置的放置箱1为质子交换膜电解槽3、储氢罐4以及纯水箱61等提供了保护作用，降低了质子交换膜电解槽3、储氢罐4以及纯水箱61因外界冲击而遭受损坏的可能性；设置的脱氧件311便于去除氢气中的氧气，提高了储氢罐4内氢气的浓度；设置的脱水件312不仅便于去除氢气中的水分，从而提高氢气储存的安全性，同时还便于去除氧气中的水分，进而提高了氧气储存的安全性。

参照图2和图3，纯水组件6包括设置在纯水箱61上方的储水箱62，储水箱62设置在放置箱1内部并与放置箱1固定连接；储水箱62上端连通有进水管64，进水管64远离储水箱62的一端延伸至放置箱1外侧；储水箱62下方连通有edi纯水设备63，edi纯水设备63位于纯水箱61上方，且与纯水箱61连通；edi纯水设备63与储水箱62之间设置有连通管65，连通管65的一端与储水箱62连通，连通管65远离储水箱62的一端与edi纯水设备63连通；连通管65上设置有第一控制组件8，第一控制组件8包括安装在连通管65上的第一电磁通断阀81以及设置在放置箱1外表面的第一控制件82，第一控制件82与第一电磁通断阀81电连接，在本申请实施例中，第一控制件82采用单片机。

需要制取氢气时，首先利用进水管64向储水箱62内排放自来水，然后利用第一控制件82实现第一电磁通断阀81的控制，使连通管65处于连通状态，从而使储水箱62内的自来水利用自身重力流至edi纯水设备63内，自来水在edi纯水设备63内转换为纯水并利用自身重力流进纯水箱61内，最后纯水流进质子交换膜电解槽3内，并在质子交换膜电解槽3的作用下转换为氢气和氧气，氢气利用氢气通道31排进储氢罐4内，氧气利用氧气通道32排向外界；由于edi纯水设备63具有耗电量低、占地空间小、产水持续稳定以及不同酸碱的特点，因此进一步降低了制氢成本。

参照图1和图2，放置箱1上设置有雨水收集组件9，雨水收集组件9包括沿着从远离到靠近放置箱1上端面边缘的方向向下倾斜设置在放置箱1上端面上的斜板91，斜板91设置有两个，两个斜板91沿放置箱1的中心线对称布置，斜板91靠近放置箱1上端面的一端与放置箱1上端面固定连接，两个斜板91之间设置有竖直的辅助板92，辅助板92与斜板91固定连接，辅助板92与放置箱1上端面固定连接，辅助板92的横截面为等腰三角形；两个斜板91与放置箱1上端面之间均匀排布有多个支撑杆（图中未示出），支撑杆的一端与斜板91固定连接，支撑杆远离斜板91的一端与放置箱1上端面固定连接；两个斜板91在放置箱1上端面的投影长度小于放置箱1上端面的长度；放置箱1上端面的边缘均固定有竖直的阻水板93，阻水板93和斜板91之间设置有延伸至放置箱1内部的排水管94，排水管94设置有两个；两个排水管94远离斜板91的一端均与储水箱62连通，放置箱1上端面开设有供雨水流进排水管94内的排水孔。

参照图2、图4以及图5，排水管94包括竖直部分941和水平部分942，水平部分942远离竖直部分941的一端与储水箱62连通，水平部分942上设置有向上凸起的阻水弯95；储水箱62上设置有第二控制组件10，第二控制组件10包括设置在竖直部分941与水平部分942连接处的电磁三通阀101、设置在储水箱62上的超声波液位计102以及设置在放置箱1外表面上的第二控制件104，其中电磁三通阀101中的一端与竖直部分941连通，另一端与水平部分942连通，最后剩余的一端连通有排污管96，排污管96远离电磁三通阀101的一端延伸至放置箱1外侧，排污管96上安装有电磁流量计103；第二控制件104与电磁三通阀101电连接，第二控制件104与超声波液位计102电连接，第二控制件104与电磁流量计103电连接；在本申请实施例中，第二控制件104采用单片机。

降雨时，雨水首先下落至两个斜板91上，然后利用自身重力下落至放置板上端面上，并流进排水管94内，接着利用自身重力沿竖直部分941的延伸方向向下掉落；最开始的时候，电磁三通阀101使竖直部分941与排污管96连通，同时电磁流量计103对通过排污管96流向放置箱1外侧的雨水量进行实时监测并将相关信息反馈给第二控制件104；当排放的雨水量达到设定量后，第二控制件104向电磁三通阀101发出电信号，使竖直部分941与水平部分942实现连通，从而使雨水能够流至储水箱62内，同时超声波液位计102对储水箱62内的水位进行实时监测并将相关信息反馈给第二控制件104；当储水箱62内的水位超过设定值后，第二控制件104向电磁三通阀101发出信号，使竖直部分941与排污管96实现连通，从而使多余的雨水排向放置箱1外侧，降低了储水箱62内的水向外溢出，进而导致放置箱1内的设备被淹没的可能性，保障了放置箱1内设备运行的安全性；设置的排水管94便于实现雨水的收集，从而保证在无外界水源接头的情况下，仍可以实现氢气的制作；由于初雨和放置箱1上端面均较脏，因此初雨不会收集而是会利用排污管96向外排出，待雨水的纯净度提高后，才会利用排水管94实现雨水的收集；设置的斜板91便于使雨水能够更快的流进储水箱62内，进而实现雨水的收集；设置的阻水板93降低了雨水直接从放置箱1上端面上向外流出的可能性，便于更好的收集雨水；设置的阻水弯95一方面降低了储水箱62内的水回流至竖直部分941内的可能性，另一方面降低了初雨流进储水箱62内的可能性，保证了储水箱62水源的清洁度。

参照图2、图6和图7，纯水箱61上设置有排氮组件11；排氮组件11包括排氢管111，排氢管111的一端与储氢罐4连通，排氢管111的另一端延伸至纯水箱61内，且延伸至靠近纯水箱61底壁的位置；排氢管111延伸至纯水箱61的一端连通有水平的分气管112，分气管112外表面均匀开设有多个排气孔113；纯水箱61上端面连通有排氮管114；纯水箱61上设置有第三控制组件12，第三控制组件12包括固定在排氮管114内壁的浓度传感器122、排氢管111上安装的第二电磁通断阀121以及设置在放置箱1外表面上的第三控制件123；第三控制件123与浓度传感器122为电连接，第三控制件123与第二电磁通断阀121为电连接；在本申请实施例中，第三控制件123采用单片机。

当需要制取高纯度的氢气时，首先利用第三控制件123实现第二电磁通断阀121的控制，使储氢罐4与纯水箱61实现连通，进而使储氢罐4内的氢气能够排进纯水箱61，由于氢气的密度小于氮气的密度，以及分气管112位于靠近纯水箱61底壁的位置，因此随着向纯水箱61内排放越来越多的氢气，氮气便能够利用排氮管114向外界排出，并使纯水箱61内空隙的位置均充满着氢气，进而当纯水箱61内的纯水流进质子交换膜电解槽3实现分解时，质子交换膜电解槽3内空隙的位置也是充满着氢气，从而保证了储氢罐4内氢气的纯度；当设置在排氮管114内壁的浓度传感器122检测到排氮管114内氢气的浓度达到设定值后，会及时将信息反馈给第三控制件123，第三控制件123获取信息后对第二电磁通断阀121进行控制，达到了降低氢气的浪费，提高综合收益的效果。

参照图1、图2和图8，供电组件7还包括安装在斜板91上的多个太阳能电池板71，多个太阳能电池板71均匀排布在斜板91上，且均与储电件72连接；太阳能电池板71与斜板91之间设置有连接杆73，连接杆73与斜板91固定连接，连接杆73与太阳能电池板71为铰接；太阳能电池板71上设置有第四控制组件13，第四控制组件13包括设置在连接杆73用于带动太阳能电池板71往复摆动的驱动件131、设置在太阳能电池板71外表面的光电传感器132以及设置在太阳能电池板71上的第四控制件133；第四控制件133与光电传感器132为电连接，第四控制件133与驱动件131为电连接；在本申请实施例中，驱动件131采用电机，第四控制件133采用单片机。

天气较好时，太阳照射到光电传感器132，光电传感器132将获取信息反馈至第四控制件133，第四控制件133获取信息后使驱动件131带动太阳能电池板71进行摆动，保证太阳能电池板71能够获得最大的光照面；太阳能电池板71将太阳能转换为电能后将电能输送给储电件72，储电件72实现电能的储存，达到了降低制氢成本，提高综合收益的效果。

综上所述，本申请的使用过程为：制取氢气时，首先利用储电件72为质子交换膜电解槽3通电，其次利用第一控制件82实现第一电磁通断阀81的控制，使连通管65处于连通状态，从而使储水箱62内的自来水利用自身重力流至edi纯水设备63内，自来水在edi纯水设备63内转换为纯水并利用自身重力流进纯水箱61内；然后利用第三控制件123实现第二电磁通断阀121的控制，使储氢罐4与纯水箱61实现连通，从而使纯水箱61内充满氢气；接着纯水流进质子交换膜电解槽3内并转换为氢气和氧气，氢气利用氢气通道31排进储氢罐4内，氧气利用氧气管道排向外界，最终实现氢气的制取与收集；当氢燃料电池汽车需要加注氢气时，利用加注枪5使储氢罐4内的氢气排进氢燃料电池汽车内即可；降雨时，利用排水管94实现雨水的收集；天气较好时，利用太阳能电池板71将太阳能转换为电能，从而实现储电件72电能的储存。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。