【技术实现步骤摘要】
本技术涉及电解水制氧，尤其涉及一种固体氧化物电解池电解制氧系统。
技术介绍
1、高纯氧在冶金、化工、国防、医疗保健等行业都有广泛的运用，工业制取氧气主要有空气分离法、化学法、水电解法；空气分离法又分为低温法、吸附法和膜分离法，其中，吸附法和膜分离法制取的氧气纯度较低，分别只有90-93％和40-50％；低温法可制的纯度较高的氧气99.6％，但该方法投资成本高、能耗大、占地面积大，而且受原料液的影响，产品质量不稳定，且总烃含量会超标；而化学法则对资源消耗较大；电解水法，制取的氧气纯度也较高，但会受到水溶性杂质和水分的影响，需进一步处理。
2、固体氧化物电解池(soec，solid oxide electrolysis cell)在高温下，能高效的使用电能和热能，将水分解为氢气和氧气的设备；该设备将水电解后，氧离子通过电解质进入氧电极端，并失去电子生成氧气，所生产的氧气纯度较高；但目前阳极使用空气作为吹扫气，与生产的高纯氧混合后直接排放，浪费了高纯氧资源。
技术实现思路
1、本技术提供一种固体氧化物电解池电解制氧系统，用以解决现有技术中对电极使用空气吹扫，空气消耗量大的问题。
2、本技术提供一种固体氧化物电解池电解制氧系统，包括：
3、电堆，设有阳极入口、阳极出口、阴极入口和阴极出口；
4、水蒸汽供应机构，与所述阴极入口连通，用于供应并加热水蒸汽；
5、氢气回收机构，与所述阴极出口连通，用于回收电解产生的氢气；
6
7、氧气分离机构，与所述阳极出口连通，设有氧气出口和吹扫气出口，所述吹扫气出口与所述吹扫气供应机构连通，所述氧气分离机构用于分离吹扫气以及电解产生的氧气，并将分离后的所述吹扫气通入所述吹扫气供应机构。
8、所述吹扫气为二氧化碳、氮气或单组分惰性气体中的一种。
9、根据本技术的固体氧化物电解池电解制氧系统，所述氧气分离机构包括吹扫气回收换热器和吸收器；
10、所述吸收器用于容置吸附剂，以吸附所述吹扫气；所述吸收器设有尾气入口、吸附剂入口、吸附剂出口以及所述氧气出口；
11、所述吹扫气回收换热器设有第一换热管道和第二换热管道，所述第一换热管道与所述尾气入口和所述阳极出口连通，所述第二换热管道分别与所述吸附剂出口、所述吸附剂入口和所述吹扫气出口连通。
12、根据本技术的固体氧化物电解池电解制氧系统，所述吹扫气回收换热器有多个，各所述吹扫气回收换热器中的所述第一换热管道依次连通，各所述吹扫气回收换热器中的所述第二换热管道依次连通；
13、位于一端的所述吹扫气回收换热器的所述第一换热管道与所述阳极出口连通，且其对应的所述第二换热管道与所述吸附剂出口连通；位于另一端的所述吹扫气回收换热器的所述第一换热管道与所述尾气入口连通，且其对应的所述第二换热管道与所述吸附剂入口连通。
14、根据本技术的固体氧化物电解池电解制氧系统，所述氧气分离机构还包括冷却器和吸收器管路，所述吹扫气回收换热器的所述第二换热管道通过所述吸收器管路与所述吸附剂入口连通，所述冷却器设置于所述吸收器管路。
15、根据本技术的固体氧化物电解池电解制氧系统，所述吹扫气供应机构还包括吹扫气旁路，所述吹扫气供应机构通过所述吹扫气旁路与所述尾气入口连通。
16、根据本技术的固体氧化物电解池电解制氧系统，所述吹扫气供应机构，包括吹扫气供应管道、第一换热器管道和第一电加热器管道；
17、所述第一换热器包括第三换热管道和第四换热管道；所述吹扫气供应管道、所述第三换热管道、所述第一电加热器和所述阳极入口依次连通；所述吹扫气供应管道还与所述吹扫气出口连通；
18、所述阳极出口通过所述第四换热管道与所述氧气分离机构连通。
19、根据本技术的固体氧化物电解池电解制氧系统，所述氢气回收机构包括冷凝器、气水分离器、氢气循环管和氢气收集管；
20、所述气水分离器设有进口、排水口、排气口，所述排水口用于排出液态水；所述冷凝器分别与所述阴极出口和所述进口连通，用于降低所述阴极出口排出的水蒸汽和氢气的温度；所述氢气循环管分别与所述排气口、所述水蒸汽供应机构和所述氢气收集管连通，所述氢气循环管用于将所述排气口排出的部分氢气通入所述氢气收集管排出以供收集，剩余氢气通入所述水蒸汽供应机构。
21、根据本技术的固体氧化物电解池电解制氧系统，所述水蒸汽供应机构包括水蒸汽供应管道、第二换热器和第二电加热器；
22、第二换热器包括第五换热管道和第六换热管道；所述水蒸汽供应管道、所述第五换热管道、所述第二电加热器和所述阴极入口依次连通；所述水蒸汽供应管道还与所述氢气循环口连通；
23、所述阴极出口通过所述第六换热管道与所述冷凝器连通。
24、根据本技术的固体氧化物电解池电解制氧系统，所述氧气分离机构包括渗透分离器，所述渗透分离器中设有渗透膜，所述渗透膜用于阻隔所述吹扫气并允许氧气通过，所述渗透膜将所述渗透分离器内分隔为混合气腔和氧气腔，所述氧气腔与所述氧气出口连通；所述混合气腔与所述阳极出口连通，并通过所述吹扫气出口与所述吹扫气供应机构连通。
25、本技术的固体氧化物电解池电解制氧系统，通过将水蒸汽加热至电解适宜温度后由阴极入口通入电堆，在电堆的阴极电解，在阴极和阳极分别产生氢气和氧气，通过设置氢气回收机构以分离并回收阴极出口流出的氢气；同时，使用二氧化碳等单组分气体作为吹扫气，并通过吹扫气供应机构不断加热后的吹扫气由阳极入口通入电堆，从而将阳极产生的氧气由阳极出口吹出，将吹扫气改为二氧化碳等单组分气体，增大了阳极和阴极之间的浓度差，有利于使电解质中的氧离子由阴极扩散至阳极，进而提高制氧效率；此外，使用二氧化碳等单组分气体作为吹扫气，只需分离出一种气体，降低了提纯难度，通过设置氧气分离机构将吹扫气和氧气分离以制取提纯氧气，并将分离后的吹扫气则重新通入吹扫气供应机构用于吹扫，有效减少了吹扫气的消耗，节约资源，同时将高纯氧进行收集，有效解决了现有技术中对氧气资源浪费的问题。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种固体氧化物电解池电解制氧系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的固体氧化物电解池电解制氧系统，其特征在于，所述氧气分离机构包括吹扫气回收换热器和吸收器；
3.根据权利要求2所述的固体氧化物电解池电解制氧系统，其特征在于，所述吹扫气回收换热器有多个，各所述吹扫气回收换热器中的所述第一换热管道依次连通，各所述吹扫气回收换热器中的所述第二换热管道依次连通；
4.根据权利要求2所述的固体氧化物电解池电解制氧系统，其特征在于，所述氧气分离机构还包括冷却器和吸收器管路，所述吹扫气回收换热器的所述第二换热管道通过所述吸收器管路与所述吸附剂入口连通，所述冷却器设置于所述吸收器管路。
5.根据权利要求2所述的固体氧化物电解池电解制氧系统，其特征在于，所述吹扫气供应机构还包括吹扫气旁路，所述吹扫气供应机构通过所述吹扫气旁路与所述尾气入口连通。
6.根据权利要求1所述的固体氧化物电解池电解制氧系统，其特征在于，所述吹扫气供应机构，包括吹扫气供应管道、第一换热器管道和第一电加热器管道；
7.根据权利要求1所述的固体
8.根据权利要求7所述的固体氧化物电解池电解制氧系统，其特征在于，所述水蒸汽供应机构包括水蒸汽供应管道、第二换热器和第二电加热器；
9.根据权利要求1所述的固体氧化物电解池电解制氧系统，其特征在于，所述氧气分离机构包括渗透分离器，所述渗透分离器中设有渗透膜，所述渗透膜用于阻隔所述吹扫气并允许氧气通过，所述渗透膜将所述渗透分离器内分隔为混合气腔和氧气腔，所述氧气腔与所述氧气出口连通；所述混合气腔与所述阳极出口连通，并通过所述吹扫气出口与所述吹扫气供应机构连通。
...【技术特征摘要】
1.一种固体氧化物电解池电解制氧系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的固体氧化物电解池电解制氧系统，其特征在于，所述氧气分离机构包括吹扫气回收换热器和吸收器；
3.根据权利要求2所述的固体氧化物电解池电解制氧系统，其特征在于，所述吹扫气回收换热器有多个，各所述吹扫气回收换热器中的所述第一换热管道依次连通，各所述吹扫气回收换热器中的所述第二换热管道依次连通；
4.根据权利要求2所述的固体氧化物电解池电解制氧系统，其特征在于，所述氧气分离机构还包括冷却器和吸收器管路，所述吹扫气回收换热器的所述第二换热管道通过所述吸收器管路与所述吸附剂入口连通，所述冷却器设置于所述吸收器管路。
5.根据权利要求2所述的固体氧化物电解池电解制氧系统，其特征在于，所述吹扫气供应机构还包括吹扫气旁路，所述吹扫气供应机构通过所述吹扫气旁路与所述尾气入口...
【专利技术属性】
技术研发人员：李力成，刘超，辛小超，刘瑛，
申请(专利权)人：紫金矿业新能源新材料科技长沙有限公司，
类型：新型
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。