一種質(zhì)子交換膜型水電解制氧裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于電化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。設(shè)及一種水電解制氧裝置，特別是設(shè)及一種質(zhì) 子交換膜型水電解制氧裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，國(guó)內(nèi)常用的制氧裝置主要有=種：一種是化學(xué)法制氧，采用化學(xué)制氧劑參與 化學(xué)反應(yīng)來(lái)制取氧氣，其優(yōu)點(diǎn)是體積小、攜帶方便、產(chǎn)氧快、純度高，可達(dá)99. 5%，缺點(diǎn)是不能 連續(xù)制氧，且使用費(fèi)用高。第二種是分子篩吸附法制氧，利用氮分子大于氧分子的特性，使 用特制的分子篩把空氣中的氧分離出來(lái)，其優(yōu)點(diǎn)是可連續(xù)制氧，使用費(fèi)用低，缺點(diǎn)是氧氣純 度低，為90%，無(wú)法確保無(wú)菌。不適用于密閉或空氣不流通的場(chǎng)所W及高原空氣稀薄地區(qū)， 造價(jià)高。第=種是堿性水電解法制氧，把水放入電解槽中，加入氨氧化鋼或氨氧化鐘W提高 水的電解度，然后通入直流電，水分解為氧氣和氨氣。如已有中國(guó)專利201020266544.x(常 壓水電解制氧器)和中國(guó)專利201320277127. 9 (水電解制氧裝置)等，其克服了化學(xué)法制氧 和分子篩吸附法制氧裝置的缺點(diǎn)和不足，連續(xù)制氧，速度快，使用費(fèi)用低，氧氣純度高，可達(dá) 99%W上。但由于該制氧裝置是采用堿性水電解技術(shù)，水電解產(chǎn)生的氧氣中夾雜有堿性電解 質(zhì)，需經(jīng)過(guò)過(guò)濾脫堿液等處理；同時(shí)該制氧裝置還存在介質(zhì)腐蝕性強(qiáng)、維修不方便、電流密 度低等缺點(diǎn)。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種質(zhì)子交換 膜型水電解制氧裝置。它具有制取氧氣純度高(大于99. 9%)，無(wú)菌、安全、消除了副產(chǎn)物氨氣 產(chǎn)生的安全隱患，設(shè)備緊湊體積小，操作簡(jiǎn)單，維修方便，電化學(xué)性能穩(wěn)定，運(yùn)行壽命長(zhǎng)等優(yōu) 點(diǎn)。
[0004] 本實(shí)用新型的目的是通過(guò)W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。 陽(yáng)〇化]一種水電解制氧裝置，包括給氧氣發(fā)生堆供電的氧氣發(fā)生堆工作電源、氧氣發(fā)生 堆、陽(yáng)極水罐和陰極水罐，所述氧氣發(fā)生堆的陽(yáng)極通過(guò)陽(yáng)極進(jìn)水管、陽(yáng)極氣/水管與陽(yáng)極水 罐連成回路，所述氧氣發(fā)生堆的陰極通過(guò)陰極進(jìn)水管、陰極氣/水管與陰極水罐連成回路；
[0006] 所述陽(yáng)極水罐側(cè)面還裝有高、低位液位傳感器，W控制水位的高位和低位，頂部與 安裝有氧氣阻尼器的氧氣排氣管連接，所述陰極水罐側(cè)面裝有液位傳感器，頂部與安裝有 氨氣阻火器的氨氣排氣管連接，所述陽(yáng)極水罐底部與陰極水罐底部通過(guò)安裝有電磁閥的連 接管連通。
[0007] 所述陽(yáng)極水罐底部還與安裝有電磁閥的陽(yáng)極水罐排水管連接，所述陰極水罐底部 還與安裝有電磁閥的陰極水罐排水管連接。
[0008] 所述陽(yáng)極水罐上部還有陽(yáng)極水罐補(bǔ)水口，所述陰極水罐上部還有陰極水罐補(bǔ)水 P。
[0009] 所述陽(yáng)極水罐的上部還與安裝有電磁閥的泄壓管連接。
[0010] 所述氧氣發(fā)生堆為質(zhì)子交換膜型水電解氧氣發(fā)生堆，包括數(shù)個(gè)電解單元。質(zhì)子交 換膜型水電解氧氣發(fā)生堆采用全氣橫酸陽(yáng)離子交換膜，它能承受較大的壓差從而簡(jiǎn)化了系 統(tǒng)壓差控制系統(tǒng)，縮短了啟動(dòng)和停機(jī)時(shí)間。所述氧氣發(fā)生堆通過(guò)氧氣發(fā)生堆工作電源提供 電能。
[0011] 所述氧氣發(fā)生堆通過(guò)陽(yáng)極進(jìn)水管與陽(yáng)極水罐連通，并通過(guò)陰極進(jìn)水管與陰極水罐 連通；所述氧氣發(fā)生堆產(chǎn)生的氧氣通過(guò)陽(yáng)極氣/水管進(jìn)入陽(yáng)極水罐；氧氣發(fā)生堆產(chǎn)生的氨 氣通過(guò)陰極氣/水管進(jìn)入陰極水罐。
[0012] 原料水既作為反應(yīng)劑又作為冷卻劑，省去了氣體冷卻設(shè)備。同時(shí)陰、陽(yáng)極水罐兼有 氣液分離功能，省去了氣液分離設(shè)備，從而減少了制氧裝置的體積和重量，操作簡(jiǎn)單，維修 方便。
[0013] 本實(shí)用新型可達(dá)到如下效果：
[0014] 本實(shí)用新型裝置由于采用了質(zhì)子交換膜型水電解氧氣發(fā)生堆，在給定電流密度 下，質(zhì)子交換膜型水電解制氧裝置制取氧氣純度高，能耗低，能量轉(zhuǎn)換效率高。
[0015] 由于質(zhì)子交換膜型水電解氧氣發(fā)生堆采用固體聚合物作為電解質(zhì)（兼作隔膜)，原 料水為去離子水(純水)，既不產(chǎn)生造成二次污染的有害氣體和粉塵，同時(shí)又避免了堿性溶 液的揮發(fā)對(duì)人體健康造成的危害，也消除了堿性液體對(duì)周圍空間設(shè)備的化學(xué)腐蝕。
[0016] 由于質(zhì)子交換膜型水電解氧氣發(fā)生堆采用全氣橫酸陽(yáng)離子交換膜，它能承受較大 的壓差從而簡(jiǎn)化了系統(tǒng)壓差控制系統(tǒng)，縮短了啟動(dòng)和停機(jī)時(shí)間，原料水既作為反應(yīng)劑又作 冷卻劑，省去了氣體冷卻設(shè)備。同時(shí)本實(shí)用新型裝置采用了兼有氣液分離功能的陰、陽(yáng)極水 罐，省去了氣液分離設(shè)備，從而減少了制氧裝置的體積和重量，操作簡(jiǎn)單，維修方便。
[0017] 本實(shí)用新型裝置由于在陰極水罐氨氣排氣管上安裝有一氨氣阻火器，徹底消除了 副產(chǎn)氨氣產(chǎn)生的安全隱患。
[0018] 本實(shí)用新型裝置由于在陽(yáng)極水罐氧氣排氣管上安裝有一氧氣阻尼器，維持陽(yáng)極水 罐的壓力大于陰極水罐的壓力，可防止陰極水罐的氨氣進(jìn)入陽(yáng)極水罐產(chǎn)生安全隱患。
[0019] 本實(shí)用新型裝置還分別在陽(yáng)極水罐和陰極水罐內(nèi)裝有液位傳感器，可W控制陰、 陽(yáng)兩水罐內(nèi)液位，使裝置可穩(wěn)定運(yùn)行。
[0020] 下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1，一種質(zhì)子交換膜型水電解制氧裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖1中1-氧氣發(fā)生堆，2-陽(yáng)極水罐，3-陰極水罐，4-氧氣發(fā)生堆工作電源，5-氧 氣阻尼器，6-氨氣阻火器，7-氧氣排氣管，8-氨氣排氣管，9-陽(yáng)極水罐補(bǔ)水口，10-陰極水罐 補(bǔ)水口，11-陽(yáng)極進(jìn)水管，12-陽(yáng)極氣/水管，13-陰極進(jìn)水管，14-陰極氣/水管，15-連接 管，16-陽(yáng)極水罐排水管，17-陰極水罐排水管，18-泄壓管，19-液位傳感器，20-電磁閥。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 如附圖1所示，一種水電解制氧裝置，包括給氧氣發(fā)生堆供電的氧氣發(fā)生堆工作 電源4、氧氣發(fā)生堆1、陽(yáng)極水罐2和陰極水罐3,所述氧氣發(fā)生堆1的陽(yáng)極通過(guò)陽(yáng)極進(jìn)水管 11、陽(yáng)極氣/水管12與陽(yáng)極水罐2連成回路，所述氧氣發(fā)生堆1的陰極通過(guò)陰極進(jìn)水管13、 陰極氣/水管14與陰極水罐3連成回路；
[0024] 所述陽(yáng)極水罐2側(cè)面還裝有高、低位液位傳感器19,W控制水位的高位和低位，頂 部與安裝有氧氣阻尼器5的氧氣排氣管7連接，所述