本发明涉及制氢，特别是涉及一种超纯氢一体化制备系统。
背景技术：
1、在进行超纯氢制备时，往往需要进行电解水制氢和氢提纯这道两道工序。目前，电解水制氢和氢提纯利用两套设备，即电解水制氢设备和氢提纯设备分别进行。电解水制氢设备和氢提纯设备分体设置，不仅占地面积大，而且两套设备均需要配置完备的控制系统和供能单元，制造成本高，超纯氢制备过程中能耗高，不利于节能环保。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种超纯氢一体化制备系统，其将电解水制氢装置和氢提纯装置集成设置为一体，可减少占地面积，电解水制氢装置和氢提纯装置集成共用一套控制系统和供能单元即可，能降低设备制造成本和能耗，以解决上述现有技术存在的问题。
2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
3、本发明提供一种超纯氢一体化制备系统，包括机身、控制系统、供能装置、电解水制氢装置和氢提纯装置，其中：
4、所述电解水制氢装置设置于所述机身上，包括电解槽，所述电解槽用于电解水制氢；
5、所述氢提纯装置设置于所述机身上，且所述氢提纯装置的氢气入口通过氢气输入管路与所述电解槽的氢气出口相连，所述氢提纯装置用于对所述电解槽制得的氢气提纯，以制得超纯氢气；
6、所述控制系统设置于所述机身上，用于控制所述电解水制氢装置和所述氢提纯装置的运行；
7、所述供能装置设置于所述机身上，用于为所述电解水制氢装置和所述氢提纯装置提供运行能耗。
8、优选地，所述氢提纯装置为膜纯化器或变压吸附氢气提纯设备。
9、优选地，所述氢提纯装置为所述膜纯化器，所述膜纯化器内设置的氢分离膜为致密金属膜；所述膜纯化器通过阀门一与一抽真空装置相连，所述抽真空装置用于对所述膜纯化器内部抽真空；所述阀门一和所述抽真空装置均与所述控制系统通讯连接。
10、优选地，所述致密金属膜为手撕钢氢气纯化膜。
11、优选地，所述氢气输入管路上还设置有气液分离装置和阀门二，所述气液分离装置用于在氢气进入所述氢提纯装置之前，去除氢气中的液态水；所述气液分离装置和所述阀门二均与所述控制系统通讯连接。
12、优选地，所述氢提纯装置上还连接有氢气输出管路，所述氢气输出管路上沿气流流动方向依次设置有流量计、露点变送器和阀门三，所述流量计、所述露点变送器和所述阀门三均与所述控制系统通讯连接。
13、优选地，所述氢提纯装置上还连接有尾气排放管路，所述氢气输出管路的位于所述阀门三和所述露点变送器之间的部分通过连接管路与所述尾气排放管路连通，所述尾气排放管路和所述连接管路上均设置有背压阀，任意一所述背压阀均与所述控制系统通讯连接。
14、优选地，所述电解槽为pem电解槽；所述电解水制氢装置还包括水供给装置，所述水供给装置通过供水管路与所述pem电解槽的进水口连通，所述供水管路上设置有水泵。
15、优选地，所述供水管路上还沿水流流动方向依次设置有水流开关、去离子装置和水质检测装置；所述水流开关和所述水质检测装置均与所述控制系统通讯连接。
16、优选地，所述pem电解槽的出水口通过回水管路与所述水供给装置相连，所述回水管路上设置有散热器；所述散热器与所述控制系统通讯连接。
17、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
18、本发明提出的超纯氢一体化制备系统，将电解水制氢装置和氢提纯装置集成设置在同一机身上，形成了一套系统结构，能够一次性实现制氢和氢提纯，相比现有技术中电解水制氢设备和氢提纯设备分体设置，可减少占地面积，同时氢提纯装置的氢气入口直接通过氢气输入管路与电解槽的氢气出口相连，能够简化系统内管路结构，有效减少配件，实现制超纯氢系统的小型化，节省设备制造成本；同时，系统中电解水制氢装置和氢提纯装置共用一套控制系统和供能装置，不仅能够在简化系统结构、缩小系统体积的同时，进一步降低设备制造成本和能耗，而且可缩短制氢与提纯流程，电解水制氢装置和氢提纯装置集成控制，还具有功率调节范围宽、响应速度快等优势，可有效提升系统的稳定性。
19、上述可知，本发明提出的超纯氢一体化制备系统，实现了电解水制氢装置和氢提纯装置的一体机结构设置，不仅有效解决了传统分体式装置的固有体积大、能效高和效率低等问题，而且通过将电解水制氢装置和氢提纯装置集成，达到了设备总体能源利用率高、结构紧凑、能耗低、功率调节范围宽、响应速度快、集成度高、兼容性强等目的，具有小型化、高稳定、高效和节能环保的优点，解决了当下电解水制氢和膜提纯设备分体式装置占地面积大、能耗高和成本高等难题。
20、在本发明公开的一些技术方案中，氢提纯装置采用膜提纯器，膜提纯器采用“手撕钢”级致密的金属氢分离膜，不仅稳定性高、寿命长，无需定期更换，而且可以制备纯度9n的超纯氢气，与变压吸附方式相比，提纯效果更好。此外，膜提纯器冷启动时间短，比变压吸附提纯方式能耗更低，其氢气入口直接通过氢气输入管路将电解水制氢装置产生的氢气引入，可直接利用电解水制氢装置排放的氢气所带余热，从而进一步降低膜提纯器的能耗，同时也实现了电解水制氢的余热回收利用，有利于节能环保。
21、在本发明公开的一些技术方案中，电解水制氢装置采用pem电解槽，具有寿命长，稳定性好等特点。
1.一种超纯氢一体化制备系统，其特征在于，包括机身、控制系统、供能装置、电解水制氢装置(1)和氢提纯装置，其中：
2.根据权利要求1所述的超纯氢一体化制备系统，其特征在于，所述氢提纯装置为膜纯化器(2)或变压吸附氢气提纯设备。
3.根据权利要求2所述的超纯氢一体化制备系统，其特征在于，所述氢提纯装置为所述膜纯化器(2)，所述膜纯化器(2)内设置的氢分离膜为致密金属膜；所述膜纯化器(2)通过阀门一(4)与一抽真空装置(5)相连，所述抽真空装置(5)用于对所述膜纯化器(2)内部抽真空；所述阀门一(4)和所述抽真空装置(5)均与所述控制系统通讯连接。
4.根据权利要求3所述的超纯氢一体化制备系统，其特征在于，所述致密金属膜为手撕钢氢气纯化膜(2-1)。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的超纯氢一体化制备系统，其特征在于，所述氢气输入管路(3)上还设置有气液分离装置(6)和阀门二(7)，所述气液分离装置(6)用于在氢气进入所述氢提纯装置之前，去除氢气中的液态水；所述气液分离装置(6)和所述阀门二(7)均与所述控制系统通讯连接。
6.根据权利要求1～4任意一项所述的超纯氢一体化制备系统，其特征在于，所述氢提纯装置上还连接有氢气输出管路(8)，所述氢气输出管路(8)上沿气流流动方向依次设置有流量计(9)、露点变送器(10)和阀门三(11)，所述流量计(9)、所述露点变送器(10)和所述阀门三(11)均与所述控制系统通讯连接。
7.根据权利要求6所述的超纯氢一体化制备系统，其特征在于，所述氢提纯装置上还连接有尾气排放管路(12)，所述氢气输出管路(8)的位于所述阀门三(11)和所述露点变送器(10)之间的部分通过连接管路(13)与所述尾气排放管路(12)连通，所述尾气排放管路(12)和所述连接管路(13)上均设置有背压阀，任意一所述背压阀均与所述控制系统通讯连接。
8.根据权利要求1～4任意一项所述的超纯氢一体化制备系统，其特征在于，所述电解槽(1-1)为pem电解槽；
9.根据权利要求8所述的超纯氢一体化制备系统，其特征在于，所述供水管路(1-3)上还沿水流流动方向依次设置有水流开关(1-5)、去离子装置(1-6)和水质检测装置(1-7)；所述水流开关(1-5)和所述水质检测装置(1-7)均与所述控制系统通讯连接。
10.根据权利要求8所述的超纯氢一体化制备系统，其特征在于，所述pem电解槽的出水口通过回水管路(1-8)与所述水供给装置(1-2)相连，所述回水管路(1-8)上设置有散热器(1-9)；所述散热器(1-9)与所述控制系统通讯连接。
