公布日：2024.03.15

申请日：2024.01.19

分类号：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

本发明涉及制氢设备技术领域，公开了一种污水电解制氢系统，包括过滤部和电解部，过滤部包括第一罐体，第一罐体的输入端设有前置滤室，前置滤室内设置有若干组滤网，第一罐体内设置有反渗透膜，反渗透膜将第一罐体内空间间隔为污水腔和净水腔；电解部包括第二罐体，第二罐体内设有电解液腔，电解液腔内设置有电解模块、阴极室和阳极室，第一罐体的输出端通过连接管道与第二罐体的输入端连通，连接管道内设置有调节阀。污水电解制氢方法包括初步过滤、反渗透过滤、补充净水保持电解液浓度以及电解的步骤。本发明既可以解决污水处理难题，又能够从处理污水中获得清洁能源进行推广利用，有效降低电解成本，对环境友好，适用范围广。

权利要求书

1.一种污水电解制氢系统，包括过滤部（1）和电解部（2），其特征在于，所述过滤部（1）包括第一罐体（102），所述第一罐体（102）的输入端设有前置滤室（101），所述前置滤室（101）内设置有若干组孔径从大至小排列的滤网（3），所述第一罐体（102）内设置有反渗透膜（4），所述反渗透膜（4）将所述第一罐体（102）内空间间隔为污水腔（103）和净水腔（104）；所述电解部（2）包括第二罐体（201），所述第二罐体（201）内设有电解液腔（202），所述电解液腔（202）内设置有电解模块（5）、阴极室（6）和阳极室（7），所述阴极室（6）和所述阳极室（7）与所述电解模块（5）电性连接，所述第一罐体（102）的输出端通过连接管道（8）与所述第二罐体（201）的输入端连通，所述连接管道（8）内设置有调节阀（9），以调节所述净水腔（104）内净水流入至所述电解液腔（202）内的流量。

2.根据权利要求1所述的污水电解制氢系统，其特征在于，所述第一罐体（102）内设置有用于增加所述污水腔（103）内水压的增压水泵。

3.根据权利要求2所述的污水电解制氢系统，其特征在于，所述第一罐体（102）上开设有与所述污水腔（103）连通的排污口（10）。

4.根据权利要求1所述的污水电解制氢系统，其特征在于，所述第二罐体（201）外设置有氢气收集器（11）和氧气收集器（12），所述氢气收集器（11）与所述阴极室（6）连通，用以收集所述阴极室（6）上产生的氢气，所述氧气收集器（12）与所述阳极室（7）连通，用以收集所述阳极室（7）上产生的氧气。

5.根据权利要求4所述的污水电解制氢系统，其特征在于，所述电解液腔（202）内的电解液为氢氧化钾溶液，且所述氢氧化钾溶液的质量分数为30%。

6.一种权利要求1至5中任一项所述的污水电解制氢系统的电解制氢方法，其特征在于，包括以下步骤：（S1）将污水引入至前置滤室（101）内，通过滤网（3）进行初次过滤；（S2）前置滤室（101）内的污水引入至第一罐体（102）内，并对污水腔（103）内的污水施加压力，通过反渗透膜（4）进行反渗透过滤，在净水腔（104）内得到净水；（S3）净水腔（104）内的净水通过连接管道（8）补充至第二罐体（201）内，保持电解液腔（202）内的电解液浓度；（S4）电解模块（5）对电解液进行电解，在阴极室（6）处产生氢气，在阳极室（7）处产生氧气。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种既可以解决污水处理难题，又能够从处理污水中获得清洁能源进行推广利用，有效降低电解成本，对环境友好，适用范围广的污水电解制氢系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种污水电解制氢系统，包括过滤部和电解部，所述过滤部包括第一罐体，所述第一罐体的输入端设有前置滤室，所述前置滤室内设置有若干组孔径从大至小排列的滤网，所述第一罐体内设置有反渗透膜，所述反渗透膜将所述第一罐体内空间间隔为污水腔和净水腔；所述电解部包括第二罐体，所述第二罐体内设有电解液腔，所述电解液腔内设置有电解模块、阴极室和阳极室，所述阴极室和所述阳极室与所述电解模块电性连接，所述第一罐体的输出端通过连接管道与所述第二罐体的输入端连通，所述连接管道内设置有调节阀，以调节所述净水腔内净水流入至所述电解液腔内的流量。

作为上述技术方案的进一步改进：所述第一罐体内设置有用于增加所述污水腔内水压的增压水泵。

所述第一罐体上开设有与所述污水腔连通的排污口。

所述第二罐体外设置有氢气收集器和氧气收集器，所述氢气收集器与所述阴极室连通，用以收集所述阴极室上产生的氢气，所述氧气收集器与所述阳极室连通，用以收集所述阳极室上产生的氧气。

所述电解液腔内的电解液为氢氧化钾溶液，且所述氢氧化钾溶液的质量分数为30%。

一种上述污水电解制氢系统的电解制氢方法，包括以下步骤：（S1）将污水引入至前置滤室内，通过滤网进行初次过滤；（S2）前置滤室内的污水引入至第一罐体内，并对污水腔内的污水施加压力，通过反渗透膜进行反渗透过滤，在净水腔内得到净水；（S3）净水腔内的净水通过连接管道补充至第二罐体内，保持电解液腔内的电解液浓度；（S4）电解模块对电解液进行电解，在阴极室处产生氢气，在阳极室处产生氧气。

与现有技术相比，本发明的优点在于：（1）本发明的污水电解制氢系统包括前置滤室、第一罐体和第二罐体，其中前置滤室内设有滤网，第一罐体内设有反渗透膜，先通过滤网对污水中的固体杂质进行初步过滤，以避免固体杂质粘在反渗透膜上难以清洗，大大减轻反渗透膜的负担，通过反渗透膜进行反渗透过滤，利用压力差使水分子从污水腔进入到净水腔，第二罐体内设有电解模块，随着水电解制氢过程不断进行，电解液腔内的水不断被电解，通过连接管道内的调节阀，调节净水腔内净水流入至电解液腔内的流量，保持住电解液的浓度，有效保证电解制氢效率，既可以解决污水处理难题，获取污水成本低，又能够从处理污水中获得清洁能源进行推广利用，有效降低电解成本，对环境友好，适用范围广。

（2）本发明的污水电解制氢方法，先将污水在前置滤室内进行初次过滤，再在第一罐体内进行反渗透过滤，得到的净水补充至第二罐体内，通过调节阀控制流量，避免因水的流动速度大于电解速度导致第二罐体破裂，电解液的浓度保持相对稳定，能够有效保证电解制氢效率。

（发明人：赵紫安;李俊川;曹诚开;刘有斌）