一种热交换效率高的质子交换膜制氢模块的制作方法

1.本技术涉及制氢的领域，尤其是涉及一种热交换效率高的质子交换膜制氢模块。


背景技术：

2.目前工厂一般选择电解水的方式来获得氢气，而电解槽在电解水的过程中会产生大量的热量，而这些热量在短时间内无法快速散去，将会导致电解槽内的温度过高，过高的温度将影响电解槽的工作效率，因此会在电解槽内部和周围设计散热系统以降低电解槽的温度。目前工厂一般采用水冷的散热方式对电解槽进行降温，就是通过水流对电解槽的温度进行吸收和传递，从而实现电解槽的降温的目的，以保证电解槽的正常工作。
3.但是水冷的散热方式需要水流不停的流动从而达到传递热量的作用，由于水流在流动时与电解槽的接触时间较短，从而导致水流所吸收的热量较小，未达到水流所吸收热量的最大限度时水流便会离开电解槽，进而降低电解槽与散热系统的热交换率，进而浪费生产资源。


技术实现要素：

4.为了提高电解槽与散热系统的热交换率，从而节省生产资源，本技术提供一种热交换效率高的质子交换膜制氢模块。
5.本技术提供的一种热交换效率高的质子交换膜制氢模块采用如下的技术方案：
6.一种热交换效率高的质子交换膜制氢模块，包括电解槽、设置在电解槽外周壁上的第一散热组件以及设置在电解槽上端的第二散热组件，第一散热组件包括设置在电解槽的外周壁上的第一相变件以及设置在第一相变件背离电解槽一端的第二相变件，且第一相变件设定的相变温度小于第二相变件设定的相变温度。
7.通过采用上述技术方案，当电解槽工作产生大量热量时，第一相变材料吸热发生相变，从而在短时间内吸收电解槽产生的大量热量，第二相变组件吸收第一相变组件所传递过来的热量，以延长第一相变组件的吸热时长，从而提高电解槽与第一相变组件的热交换率，同时第二散热组件吸收电解槽上端部分的热量，双重防护使得电解槽在短时间内快速散热，以保证自身正常工作，且第一散热组件与第一散热组件在电解槽散热的过程中始终对电解槽进行散热，从而提高电解槽在散热时的热交换率，从而节省生产资源。
8.优选的，所述第一相变件包括第一相变箱和设置在第一相变箱内的第一相变材料。
9.通过采用上述技术方案，第一相变组件在吸收电解槽产生的热量时，首先是第一相变材料中固状相变材料发生相变，从而在短时间内吸收大量的热量，以实现电解槽的快速降温，其次是第一相变材料中液状相变材料发生相变，再次在短时间内使电解槽快速降温，从而延长与电解槽热量交换的时长，进而提高电解槽在散热时的热交换率。
10.优选的，所述第二相变件包括第二相变箱和设置在第二相变箱内的第二相变材料。
11.通过采用上述技术方案，第二相变组件通过吸收第一相变组件中的热量从而实现间隔吸收电解槽产生的热量，由于第一相变件设定的相变温度小于第二相变件设定的相变温度，因此在第一相变件发生气化相变后第二相变件仍能对电解槽进行降温，从而延长第一散热组件与电解槽热量交换的时长，进而提高电解槽在散热时的热交换率。
12.优选的，所述第二散热组件包括设置在电解槽上端的散热座和竖直设置在散热座上且用于散热的散热片，散热片设置有若干个，若干个散热片间隔布设。
13.通过采用上述技术方案，当电解槽开始工作时，电解槽产生的热量一部分位于电解槽的上端，此时散热座和将电解槽产生的热量传递到散热片上，若干个散热片增大了散热座与外界的接触面积，以方便散热座对电解槽进行散热。
14.优选的，所述上端散热座上设置有散热风扇，散热风扇位于散热座上端的中心处，若干个散热片间隔设置在散热风扇的周围。
15.通过采用上述技术方案，当散热座对电解槽进行散热时，启动散热风扇，从而加快散热片之间的空气流通的速度，使得散热片快速散热，进而实现对电解槽的快速散热。
16.优选的，所述电解槽一侧设置有用于将第一相变材料吸热气化后的气体进行冷却液化的冷却循环组件。
17.通过采用上述技术方案，当第一相变材料在吸热气化后其自身的吸热速率将会降低，为避免由于第一相变材料因吸热速度下降导致电解槽散热速度减缓，从而影响电解槽的工作效率的情况，在第一相变箱处连通设置有冷却循环组件，将第一相变箱内的气体进行冷却液化，以降低第一相变材料的损耗，从而延长第一相变组件的吸热时长。
18.优选的，所述冷却循环组件包括设置在电解槽一侧的冷却箱、设置在冷却箱上并与第一相变箱上端连通的抽气管以及设置在冷却箱上并与第一相变箱下端连通设置的输液管，抽气管内设置有用于将第一相变材料吸热气化后的气体抽入冷却箱的抽气机，输液管上设置有用于将冷却箱内冷却液化后的液体输入第一相变箱的输液泵。
19.通过采用上述技术方案，当冷却循环组件开始工作时，抽气机开始启动，从而将第一相变箱内相变产生的气体通过抽气管抽入冷却箱中，冷却箱对相变产生的气体进行冷却液化，随后开启输液泵，通过输液管从而将液化后的相变液体输入第一相变箱中进行循环使用，从而实现对气体的冷却液化的过程
20.优选的，所述冷却箱内设置有若干个冷却板，若干个冷却板沿竖直方向间隔设置在冷却箱内，且用于对气体进行冷却液化。
21.通过采用上述技术方案，当相变产生的气体进入冷却箱中时，气体与冷却板进行接触，冷却板吸收气体自身的热量，使得气体温度下降从而转化成液体，转化后的液体流至冷却箱的底部，通过输液管和输液泵再次进入第一相变箱中进行循环使用，从而降低第一相变材料的损耗，进而节省生产资源。
22.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
23.1.通过第一相变材料和第二箱变组件相变吸热，从而在短时间内吸收电解槽产生的热量，从而提高电解槽与第一相变组件的热交换率，通过第二散热组件吸收电解槽上端部分的热量，双重防护提高电解槽在散热时的热交换率，从而节省生产资源；
24.2.通过散热风扇，从而加快散热片之间的空气流通的速度，使得散热片快速散热，进而实现对电解槽的快速散热；
25.3.通过冷却板吸收气体自身的热量，使得气体温度下降转化成液体进行循环使用，从而降低第一相变材料的损耗，进而节省生产资源。
附图说明
26.图1是本技术实施例的整体结构示意图。
27.图2是本技术实施例中第一散热组件的内部结构示意图。
28.图3是本技术实施例中冷却箱的内部结构示意图。
29.图中：1、电解槽；2、第一散热组件；21、第一相变件；211、第一相变箱；212、第一相变材料；22、第二相变件；221、第二相变箱；222、第二相变材料；3、第二散热组件；31、散热座；32、散热片；33、散热风扇；4、冷却循环组件；41、冷却箱；42、抽气管；43、输液管；44、抽气机；45、输液泵；46、冷却板。
具体实施方式
30.以下结合附图1-3对本技术作进一步详细说明。
31.本技术实施例公开一种热交换效率高的质子交换膜制氢模块。参照图1和图2，制氢模块包括电解槽1、第一散热组件2、第二散热组件3和冷却循环组件4。
32.其中第一散热组件2包括第一相变件21和第二相变件22，第一相变件21安装在电解槽1的外周壁上并与电解槽1的外周壁相抵触，第二相变件22固定在第一相变件21上并与第一相变件21相互抵紧，第二相变件22位于第一相变件21背离电解槽1的一侧，从而防止第二相变件22与电解槽1直接接触，且第一相变件21设定的相变温度小于第二相变件22设定的相变温度，使得第一相变件21在相变后第二相变件22仍能对电解槽1进行吸热，从而延长第一散热组件2对电解槽1的吸热时长。
33.另外第二散热组件3安装在电解槽1的上端，从而对电解槽1上端部分的热量进行吸收。冷却循环组件4位于电解池一侧并与第一相变件21连通固定，从而对第一相变件21进行降温，以延长第一相变件21的使用时长。第一散热组件2和第二散热组件3始终对电解槽1紧密接触并对其进行散热，从而提高电解槽1在散热时的热交换率，从而节省生产资源。
34.参照图1和图2，第一相变件21包括第一相变箱211和第一相变材料212，第一相变材料212为固液混合状的相变材料并放置在第一相变箱211中，使得第一相变材料212能够具有固体吸热液化和液体吸热气化这两种相变状态，从而提高第一相变材料212的吸热效果，第一相变箱211套设并固定在电解槽1的外周壁上，使得第一相变材料212能够更加全面的吸收电解槽1外周壁处的热量。
35.其中第二相变件22包括第二相变箱221和第二相变材料222，第二相变材料222放置在第二相变箱221中，以便于吸收第一相变材料212的部分热量，防止第一相变组件热量过高导致第一相变材料212全部气化的情况，从而提高第一散热组件2的稳定性和散热效果，第二相变箱221安装在第一相变箱211背离电解槽1的一侧，以防止第二相变材料222直接吸收电解槽1产生的热量，从而降低电解槽1与第一相变材料212之间的热交换率。
36.参照图1和图2，第二散热组件3包括散热座31、散热片32和散热风扇33。散热座31水平布设且安装在电解槽1的上端，散热片32设置有若干个，若干个散热片32竖直布设且间隔固定在散热座31上，散热风扇33安装在散热座31上端的中心处，若干个散热片32围绕散
热风扇33布设。
37.电解槽1产生的热量通过散热座31传递到散热片32上，若干个散热片32增大了散热座31与空气的接触面积，以便于散热座31更好的进行散热。散热风扇33加快散热片32处空气流通的速度，从而加快散热片32的散热速度，且散热片32为弯曲形状的散热片32，从而增大散热片32的散热面积，进而提高第二散热组件3的散热性能。
38.参照图1和图3，冷却循环组件4包括冷却箱41、抽气管42、输液管43、抽气机44和输液泵45。冷却箱41内设置有若干个冷却板46，若干个冷却板46沿竖直方向间隔布设，抽气管42的一端与冷却箱41的上端连通固定，抽气管42的另一端与第一相变箱211的上端连通固定，输液管43的一端与冷却箱41的下端连通固定，输液管43的另一端与第一相变箱211的下端连通固定，抽气机44安装在抽气管42中，以便于将第一相变箱211内相变产生的气体抽入冷却箱41中进行冷却液化，输液泵45安装在输液管43上，以便于将冷却箱41中冷却液化的液体输送至第一相变箱211中循环使用。从而降低第一相变材料212的损耗，进而节省生产资源。
39.另外冷却板46沿靠近冷却箱41的底部倾斜布设，一方面增大相变后的气体与冷却板46的接触面积，从而缩短气体液化的时长，另一方面方便冷却后的液体流入冷却箱41底部，进而提高冷却箱41的结构稳定性。
40.本技术实施例一种热交换效率高的质子交换膜制氢模块的实施原理为：当电解池工作产生热量时，第一相变材料212一边吸热进行相变，一边将所吸收热量的一部分传递到第二相变箱221中，第二相变材料222吸收第一相变材料212中的部分热量，其次开启散热风扇33，对电解槽1上端进行散热，然后打开抽气机44，以便将相变产生的气体抽入冷却箱41中进行冷却，最后打开输液泵45，将冷却液化的相变液体输送至第一相变箱211中再次使用，最终提高电解槽1在散热时的热交换率，从而节省生产资源。
41.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。