公布日：2024.03.15
申請日：2024.01.19
分類號：C02F9/00(2023.01)I;C25B1/04(2021.01)I;C02F1/00(2023.01)N;C02F1/44(2023.01)N;C02F1/461(2023.01)N
摘要
本發明涉及制氫設備技術領域，公開了一種污水電解制氫系統，包括過濾部和電解部，過濾部包括第一罐體，第一罐體的輸入端設有前置濾室，前置濾室內設置有若干組濾網，第一罐體內設置有反滲透膜，反滲透膜將第一罐體內空間間隔為污水腔和凈水腔；電解部包括第二罐體，第二罐體內設有電解液腔，電解液腔內設置有電解模塊、陰極室和陽極室，第一罐體的輸出端通過連接管道與第二罐體的輸入端連通，連接管道內設置有調節閥。污水電解制氫方法包括初步過濾、反滲透過濾、補充凈水保持電解液濃度以及電解的步驟。本發明既可以解決污水處理難題，又能夠從處理污水中獲得清潔能源進行推廣利用，有效降低電解成本，對環境友好，適用范圍廣。
權利要求書
1.一種污水電解制氫系統，包括過濾部（1）和電解部（2），其特征在于，所述過濾部（1）包括第一罐體（102），所述第一罐體（102）的輸入端設有前置濾室（101），所述前置濾室（101）內設置有若干組孔徑從大至小排列的濾網（3），所述第一罐體（102）內設置有反滲透膜（4），所述反滲透膜（4）將所述第一罐體（102）內空間間隔為污水腔（103）和凈水腔（104）；所述電解部（2）包括第二罐體（201），所述第二罐體（201）內設有電解液腔（202），所述電解液腔（202）內設置有電解模塊（5）、陰極室（6）和陽極室（7），所述陰極室（6）和所述陽極室（7）與所述電解模塊（5）電性連接，所述第一罐體（102）的輸出端通過連接管道（8）與所述第二罐體（201）的輸入端連通，所述連接管道（8）內設置有調節閥（9），以調節所述凈水腔（104）內凈水流入至所述電解液腔（202）內的流量。
2.根據權利要求1所述的污水電解制氫系統，其特征在于，所述第一罐體（102）內設置有用于增加所述污水腔（103）內水壓的增壓水泵。
3.根據權利要求2所述的污水電解制氫系統，其特征在于，所述第一罐體（102）上開設有與所述污水腔（103）連通的排污口（10）。
4.根據權利要求1所述的污水電解制氫系統，其特征在于，所述第二罐體（201）外設置有氫氣收集器（11）和氧氣收集器（12），所述氫氣收集器（11）與所述陰極室（6）連通，用以收集所述陰極室（6）上產生的氫氣，所述氧氣收集器（12）與所述陽極室（7）連通，用以收集所述陽極室（7）上產生的氧氣。
5.根據權利要求4所述的污水電解制氫系統，其特征在于，所述電解液腔（202）內的電解液為氫氧化鉀溶液，且所述氫氧化鉀溶液的質量分數為30%。
6.一種權利要求1至5中任一項所述的污水電解制氫系統的電解制氫方法，其特征在于，包括以下步驟：（S1）將污水引入至前置濾室（101）內，通過濾網（3）進行初次過濾；（S2）前置濾室（101）內的污水引入至第一罐體（102）內，并對污水腔（103）內的污水施加壓力，通過反滲透膜（4）進行反滲透過濾，在凈水腔（104）內得到凈水；（S3）凈水腔（104）內的凈水通過連接管道（8）補充至第二罐體（201）內，保持電解液腔（202）內的電解液濃度；（S4）電解模塊（5）對電解液進行電解，在陰極室（6）處產生氫氣，在陽極室（7）處產生氧氣。
發明內容
本發明要解決的技術問題是克服現有技術存在的不足，提供一種既可以解決污水處理難題，又能夠從處理污水中獲得清潔能源進行推廣利用，有效降低電解成本，對環境友好，適用范圍廣的污水電解制氫系統及方法。
為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：一種污水電解制氫系統，包括過濾部和電解部，所述過濾部包括第一罐體，所述第一罐體的輸入端設有前置濾室，所述前置濾室內設置有若干組孔徑從大至小排列的濾網，所述第一罐體內設置有反滲透膜，所述反滲透膜將所述第一罐體內空間間隔為污水腔和凈水腔；所述電解部包括第二罐體，所述第二罐體內設有電解液腔，所述電解液腔內設置有電解模塊、陰極室和陽極室，所述陰極室和所述陽極室與所述電解模塊電性連接，所述第一罐體的輸出端通過連接管道與所述第二罐體的輸入端連通，所述連接管道內設置有調節閥，以調節所述凈水腔內凈水流入至所述電解液腔內的流量。
作為上述技術方案的進一步改進：所述第一罐體內設置有用于增加所述污水腔內水壓的增壓水泵。
所述第一罐體上開設有與所述污水腔連通的排污口。
所述第二罐體外設置有氫氣收集器和氧氣收集器，所述氫氣收集器與所述陰極室連通，用以收集所述陰極室上產生的氫氣，所述氧氣收集器與所述陽極室連通，用以收集所述陽極室上產生的氧氣。
所述電解液腔內的電解液為氫氧化鉀溶液，且所述氫氧化鉀溶液的質量分數為30%。
一種上述污水電解制氫系統的電解制氫方法，包括以下步驟：（S1）將污水引入至前置濾室內，通過濾網進行初次過濾；（S2）前置濾室內的污水引入至第一罐體內，并對污水腔內的污水施加壓力，通過反滲透膜進行反滲透過濾，在凈水腔內得到凈水；（S3）凈水腔內的凈水通過連接管道補充至第二罐體內，保持電解液腔內的電解液濃度；（S4）電解模塊對電解液進行電解，在陰極室處產生氫氣，在陽極室處產生氧氣。
與現有技術相比，本發明的優點在于：（1）本發明的污水電解制氫系統包括前置濾室、第一罐體和第二罐體，其中前置濾室內設有濾網，第一罐體內設有反滲透膜，先通過濾網對污水中的固體雜質進行初步過濾，以避免固體雜質粘在反滲透膜上難以清洗，大大減輕反滲透膜的負擔，通過反滲透膜進行反滲透過濾，利用壓力差使水分子從污水腔進入到凈水腔，第二罐體內設有電解模塊，隨著水電解制氫過程不斷進行，電解液腔內的水不斷被電解，通過連接管道內的調節閥，調節凈水腔內凈水流入至電解液腔內的流量，保持住電解液的濃度，有效保證電解制氫效率，既可以解決污水處理難題，獲取污水成本低，又能夠從處理污水中獲得清潔能源進行推廣利用，有效降低電解成本，對環境友好，適用范圍廣。
（2）本發明的污水電解制氫方法，先將污水在前置濾室內進行初次過濾，再在第一罐體內進行反滲透過濾，得到的凈水補充至第二罐體內，通過調節閥控制流量，避免因水的流動速度大于電解速度導致第二罐體破裂，電解液的濃度保持相對穩定，能夠有效保證電解制氫效率。
（發明人：趙紫安;李俊川;曹誠開;劉有斌）
