一种氢气净化提纯系统的制作方法

1.本发明属于氢气净化提纯技术领域，具体的说是一种氢气净化提纯系统。


背景技术：

2.氢气可作为燃料电池的主要原料，燃料电池即是将所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器，燃料电池主要以氢气和氧气反应产生的能量作为动力，并且氢燃料电池在使用过程中产生也没有污染，因此氢气在燃料电池方面具有广泛的前景，但是氢气如果不纯净，在化学反应过程中极易发生爆炸，因此氢气提纯是当前氢气能否实现全面应用的技术难题。
3.现有技术中公开了一项专利关于一种汽车燃料电池用的氢气干燥器的技术方案，如申请号为cn2019221801987的一项中国专利公开了一个装置，其包括筒体，所述筒体的一侧设置有卸料口，所述筒体的另一侧设置有第一热电阻接口；该专利通过设置装料口和卸料口进行填充和更换分子筛粒和钯触媒作为反应媒介，将氢气进行脱氧处理并且在进行干燥处理，通过设置工作气进口和工作气出口作为氢气注入和循环的通道，是整个氢气循环干燥过滤过程中的回路，通过设置钯触媒能够将氢气的中少量氧气进行催化，重新反应成水，以提高氢气纯度，该专利能够有效的将氢气制备产生的少量氧气和水分进行吸附，再进行干燥处理，从而达到较高的纯度；
4.虽然上述专利实现了氢气提纯，但是上述专利仍存在部分缺陷，上述专利在使用一段时间后，需要停机来完成对分子筛粒的再生，不能不停机地一直工作，且分子筛粒的再生需要的时间长，这对装置工作效率无疑产生了严重的影响，使得该技术方案受到限制。
5.鉴于此，本发明通过提出一种氢气净化提纯系统，以解决上述技术问题。


技术实现要素：

6.为了弥补现有技术的不足，解决现有技术中在净化氢气时，装置不能一直连续工作的问题，本发明提供一种氢气净化提纯系统。
7.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种氢气净化提纯系统，包括除氧系统、冷却系统以及吸附系统；
8.所述除氧系统包括除氧箱，所述除氧箱的底部固定设置有进气管顶部固定设置有一号出气管，所述除氧箱的内部填充有钯触媒；
9.所述冷却系统包括冷却室，所述冷却室的底部与一号出气管固定连接，顶部固连有二号出气管；
10.所述吸附系统包括一号u形管、吸附箱、分隔板以及二号u形管；所述二号出气管固连在一号u形管的底部，所述分隔板固定在吸附箱内部并将吸附箱分为一号区域以及二号区域，所述一号u形管的左侧分支与一号区域相通、右侧分支与二号区域相通；所述一号u形管左右分支靠近底部的部位设置有一号阀、靠近吸附箱的部位固连有排气管，所述排气管的另一端设置有二号阀；所述一号区域以及二号区域的顶部分别与二号u形管的左右分支
相通，且所述二号u形管的左右分支上设有三号阀，所述二号u形管的顶部固连有三号出气管，所述三号出气管上设置有四号阀；所述一号区域以及二号区域均填充有分子筛且一号区域与二号区域内位于吸附箱侧壁的部位设置有加热丝。
11.工作时，氢气、微量氧气以及水的混合物从进气管通入，经过除氧箱，除氧箱内填充有钯触媒，氢气以及氧气在钯触媒的催化下发生反应生成水，达到了除氧的目的，由于上述反应为放热反应，故反应后的气体随后通过一号出气管进入到冷却室冷却；冷却后的气体随后经二号出气管进入到一号u形管，此时关闭一号u形管左侧分支的一号阀，以及关闭二号u形管左侧分支的三号阀，关闭二号阀；打开一号u形管右侧分支的一号阀，打开二号u形管右侧分支的三号阀，以及打开四号阀，所以气体进入二号区域，经分子筛将气体中的水分除去，随后经二号u形管的右侧以及三号出气管排出纯净的氢气；当二号区域的分子筛饱和后，关闭一号u形管右侧分支的一号阀，打开一号u形管左侧分支的一号阀、二号u形管左侧分支三号阀以及四号阀，氢气从一号区域脱水，此时启动二号区域的加热丝，并间隔关闭四号阀打开二号u形管右侧的三号阀以及一号u形管右侧的二号阀，在加热的同时对二号区域的分子筛间隔吹入氢气，保证二号区域内的分子筛能够顺利再生；通过此种方式实现一号区域的分子筛与二号区域的分子筛交替工作，一边工作另一边再生，实现了装置能够一直工作，不停机。
12.优选的，所述一号u形管的左右分支伸入一号区域以及二号区域的内部且一号u形管的端部靠近吸附箱的顶部，所述一号u形管的左右分支位于吸附箱内部的部分均匀设置有若干个出气孔。
13.工作时，一号u形管的左右分支伸入一号区域以及二号区域的内部且一号u形管的端部靠近吸附箱的顶部，一号u形管的左右分支位于吸附箱内部的部分均匀设置有若干个出气孔，此设置能够使一号区域以及二号区域内的分子筛能够充分利用，与不是此设置相比，此设置避免了一号区域以及二号区域内的边缘部位的分子筛不被利用，提高了分子筛的利用率，进而保证了水分的去除率。
14.优选的，所述出气孔的竖直截面为锥形，且所述出气孔靠近一号u形管内部的孔径大于远离一号u形管内部的孔径。
15.工作时，出气孔的竖直截面为锥形，且出气孔靠近一号u形管内部的孔径大于远离一号u形管内部的孔径，此设置使得氢气在喷出出气孔时，气流速度增大，有利于使氢气在吸附箱内喷的更远，从而增大与吸附箱内分子筛的接触概率，使吸附箱内的分子筛利用率增加；避免了氢气只与出气孔附近的分子筛接触。
16.优选的，所述一号u形管的左右分支位于吸附箱内部的部分固定设置有若干个阻流板，且所述阻流板位于每个出气孔的上方边缘部位。
17.工作时，一号u形管的左右分支位于吸附箱内部的部分固定设置有若干个阻流板，且阻流板位于每个出气孔的上方边缘部位，此设置使得氢气在通过一号u形管时受到阻流板的阻挡，有利于使氢气更易从出气孔溢出，与不与此设置相比，此设置增大氢气从各个出气孔溢出的概率，进一步提高了分子筛的吸水效率。
18.优选的，所述阻流板向下倾斜设置。
19.工作时，由于氢气的密度小，在输送氢气的过程中，氢气难免向装置的顶部移动，由于设置了阻流板，能够相应的使氢气从各个出气孔溢出，进一步了设置阻流板向下倾斜
设置，与阻流板水平相比，由于氢气的密度小向上飘动，此设置能够使氢气受到阻流板阻挡而留在阻流板的下方，进一步提高了氢气从各个出气孔溢出的概率。
20.优选的，所述一号u形管的左右分支位于吸附箱靠近分隔板的部位，所述二号u形管的左右分支位于吸附箱远离分隔板的部位。
21.工作时，一号u形管的左右分支位于吸附箱靠近分隔板的部位，二号u形管的左右分支位于吸附箱远离分隔板的部位，此设置使得氢气从吸附箱底部的一端进入从另一端溢出，与一号u形管的左右分支与二号u形管的左右分支在同一条直线相比，此设置增加了氢气与分子筛的接触时间，且增加了氢气与分子筛的接触概率，保证了氢气的水分能够被进一步吸附。
22.本发明的有益效果如下：
23.1.本发明所述的一种氢气净化提纯系统，通过各阀体的配合工作，使得当二号区域的分子筛饱和后，能够对二号区域的分子筛再生，一号区域的分子筛工作；此种方式实现一号区域的分子筛与二号区域的分子筛交替工作，一边工作另一边再生，实现了装置能够一直工作，不停机。
24.2.本发明所述的一种氢气净化提纯系统，通过一号u形管的左右分支伸入一号区域以及二号区域的内部且一号u形管的端部靠近吸附箱的顶部，一号u形管的左右分支位于吸附箱内部的部分均匀设置有若干个出气孔，此设置能够使一号区域以及二号区域内的分子筛能够充分利用，与不是此设置相比，此设置避免了一号区域以及二号区域内的边缘部位的分子筛不被利用，提高了分子筛的利用率，进而保证了水分的去除率。
附图说明
25.下面结合附图对本发明作进一步说明。
26.图1是本发明的剖视图；
27.图2是图1的a处的局部放大图；
28.图3是图1的b处的局部放大图；
29.图中：除氧系统1、除氧箱11、进气管12、一号出气管13、冷却系统2、冷却室21、二号出气管22、吸附系统3、一号u形管31、一号阀311、排气管312、二号阀313、出气孔314、阻流板315、吸附箱32、一号区域321、二号区域322、加热丝323、分隔板33、二号u形管34、三号阀341、三号出气管342、四号阀343。
具体实施方式
30.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
31.如图1至图3所示，本发明所述的一种氢气净化提纯系统，包括除氧系统1、冷却系统2以及吸附系统3；
32.所述除氧系统1包括除氧箱11，所述除氧箱11的底部固定设置有进气管12顶部固定设置有一号出气管13，所述除氧箱11的内部填充有钯触媒；
33.所述冷却系统2包括冷却室21，所述冷却室21的底部与一号出气管13固定连接，顶部固连有二号出气管22；
34.所述吸附系统3包括一号u形管31、吸附箱32、分隔板33以及二号u形管34；所述二号出气管22固连在一号u形管31的底部，所述分隔板33固定在吸附箱32内部并将吸附箱32分为一号区域321以及二号区域322，所述一号u形管31的左侧分支与一号区域321相通、右侧分支与二号区域322相通；所述一号u形管31左右分支靠近底部的部位设置有一号阀311、靠近吸附箱32的部位固连有排气管312，所述排气管312的另一端设置有二号阀313；所述一号区域321以及二号区域322的顶部分别与二号u形管34的左右分支相通，且所述二号u形管34的左右分支上设有三号阀341，所述二号u形管34的顶部固连有三号出气管342，所述三号出气管342上设置有四号阀343；所述一号区域321以及二号区域322均填充有分子筛且一号区域321与二号区域322内位于吸附箱32侧壁的部位设置有加热丝323。
35.工作时，氢气、微量氧气以及水的混合物从进气管12通入，经过除氧箱11，除氧箱11内填充有钯触媒，氢气以及氧气在钯触媒的催化下发生反应生成水，达到了除氧的目的，由于上述反应为放热反应，故反应后的气体随后通过一号出气管13进入到冷却室21冷却；冷却后的气体随后经二号出气管22进入到一号u形管31，此时关闭一号u形管31左侧分支的一号阀311，以及关闭二号u形管34左侧分支的三号阀341，关闭二号阀313；打开一号u形管31右侧分支的一号阀311，打开二号u形管34右侧分支的三号阀341，以及打开四号阀343，所以气体进入二号区域322，经分子筛粒将气体中的水分除去，随后经二号u形管34的右侧以及三号出气管342排出纯净的氢气；当二号区域322的分子筛饱和后，关闭一号u形管31右侧分支的一号阀311，打开一号u形管31左侧分支的一号阀311、二号u形管34左侧分支三号阀341以及四号阀343，氢气从一号区域321脱水，此时启动二号区域322的加热丝323，并间隔关闭四号阀343打开二号u形管34右侧的三号阀341以及一号u形管31右侧的二号阀313，在加热的同时对二号区域322的分子筛间隔吹入氢气，保证二号区域322内的分子筛能够顺利再生；通过此种方式实现一号区域321的分子筛粒与二号区域322的分子筛粒交替工作，一边工作另一边再生，实现了装置能够一直工作且不停机，仍能保证对氢气的提纯。
36.作为本发明的一种具体实施方式，所述一号u形管31的左右分支伸入一号区域321以及二号区域322的内部且一号u形管31的端部靠近吸附箱32的顶部，所述一号u形管31的左右分支位于吸附箱32内部的部分均匀设置有若干个出气孔314。
37.工作时，一号u形管31的左右分支伸入一号区域321以及二号区域322的内部且一号u形管31的端部靠近吸附箱32的顶部，一号u形管31的左右分支位于吸附箱32内部的部分均匀设置有若干个出气孔314，此设置能够使一号区域321以及二号区域322内的分子筛粒能够充分利用，与不是此设置相比，此设置避免了一号区域321以及二号区域322内的边缘部位的分子筛不被利用，提高了分子筛粒的利用率，进而保证了水分的去除率。
38.作为本发明的一种具体实施方式，所述出气孔314的竖直截面为锥形，且所述出气孔314靠近一号u形管31内部的孔径大于远离一号u形管31内部的孔径。
39.工作时，出气孔314的竖直截面为锥形，且出气孔314靠近一号u形管31内部的孔径大于远离一号u形管31内部的孔径，此设置使得氢气在喷出出气孔314时，气流速度增大，有利于使氢气在吸附箱32内喷的更远，从而增大与吸附箱32内分子筛粒的接触概率，使吸附箱32内的分子筛粒利用率增加；避免了氢气只与出气孔314附近的分子筛粒接触。
40.作为本发明的一种具体实施方式，所述一号u形管31的左右分支位于吸附箱32内部的部分固定设置有若干个阻流板315，且所述阻流板315位于每个出气孔314的上方边缘
部位。
41.工作时，一号u形管31的左右分支位于吸附箱32内部的部分固定设置有若干个阻流板315，且阻流板315位于每个出气孔314的上方边缘部位，此设置使得氢气在通过一号u形管31时受到阻流板315的阻挡，有利于使氢气更易从出气孔314溢出，此设置增大氢气从各个出气孔314溢出的概率，进一步提高了分子筛粒的吸水效率。
42.作为本发明的一种具体实施方式，所述阻流板315向下倾斜设置。
43.工作时，由于氢气的密度小，在输送氢气的过程中，氢气难免向装置的顶部移动，由于设置了阻流板315，能够相应的使氢气从各个出气孔314溢出，进一步了设置阻流板315向下倾斜设置，与阻流板315水平相比，由于氢气的密度小向上飘动，此设置能够使氢气受到阻流板315阻挡而留在阻流板315的下方，进一步提高了氢气从各个出气孔314溢出的概率。
44.作为本发明的一种具体实施方式，所述一号u形管31的左右分支位于吸附箱32靠近分隔板33的部位，所述二号u形管34的左右分支位于吸附箱32远离分隔板33的部位。
45.工作时，一号u形管31的左右分支位于吸附箱32靠近分隔板33的部位，二号u形管34的左右分支位于吸附箱32远离分隔板33的部位，此设置使得氢气从吸附箱32底部的一端进入从另一端溢出，与一号u形管31的左右分支与二号u形管34的左右分支在同一条直线相比，此设置增加了氢气与分子筛粒的接触时间，且增加了氢气与分子筛粒的接触概率，保证了氢气的水分能够被进一步吸附。