1.本发明涉及电解制氢技术领域，尤其涉及一种电解水制氢耦合臭氧生产的系统。
背景技术：2.随着全球经济的迅速发展，化石能源日益枯竭，二氧化碳排放量也显著攀升，全球范围内正在面临一场能源转型革命。氢能具有来源广泛、清洁无碳、灵活高效、应用场景丰富等特点，是支撑能源转型变革、构建现代能源体系的理想载体，是实现碳达峰碳中和的重要路径。电解水制氢技术发展较为成熟，且与其他制氢技术相比，制氢过程中无碳排放，因而倍受关注。在电解水制氢过程中，在生成氢气的同时还会生成氧气。但目前在绝大多数电解水制氢应用中，仅对氢气进行了有效消纳，而忽视了对氧气的利用，造成了资源上的浪费。
技术实现要素：3.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
4.为此，本发明的目的在于提出一种电解水制氢耦合臭氧生产的系统，通过设置臭氧合成反应器，利用电解水制氢装置产生的副产品氧气作为原料，生产臭氧用于循环水消毒剂，并且还设置了溶解装置，循环水在溶解装置中完成高浓度臭氧的快速溶解，增强了臭氧在循环水中的溶解，大大提升了对循环水的消毒杀菌作用。由于该系统可自行生产臭氧用于循环水消毒，不需要再额外投入消毒剂，该系统对电解水制氢过程中产生的副产品氧气进行了有效消纳，避免了资源上的浪费。
5.为达到上述目的，本发明提出的一种电解水制氢耦合臭氧生产的系统，包括电解水制氢装置，所述电解水制氢装置的氧气出口连接臭氧合成反应器用以向所述臭氧合成反应器通入氧气合成臭氧，还包括溶解装置，所述溶解装置的进气口和所述臭氧合成反应器连接，所述溶解装置与循环冷却装置以及所述电解水制氢装置通过管路首尾连接形成循环水回路，所述臭氧合成反应器内合成的臭氧通入所述溶解装置内进行溶解并通入所述循环水回路内进行消毒。
6.进一步地，所述溶解装置为u形管状结构，所述溶解装置的一端开口为进液口用于通入循环水，所述溶解装置的另一端开口为出液口用于流出循环水，所述进液口的邻侧设置第一进气口，所述出液口的邻侧设置有第二进气口，所述第一进气口和所述第二进气口均用于通入臭氧。
7.进一步地，所述电解水制氢装置包括电解槽，所述电解槽的产氢侧通过管路依次连接氢分离器、氢冷却器和氢纯化装置，所述电解槽的产氧侧通过管路依次连接氧分离器、氧冷却器和氧纯化装置，所述电解水制氢装置还包括电解液换热器，所述氢分离器和所述氧分离器通过回流管路连接所述电解槽以对碱液进行回流，所述回流管路经过所述电解液换热器。
8.进一步地，所述循环水回路分别流经所述电解水制氢装置的氢冷却器和氧冷却器
并通入所述电解液换热器以和所述回流管路换热，所述电解液换热器通过所述循环水回路连接所述溶解装置用以通入加热的循环水。
9.进一步地，所述臭氧合成反应器和所述溶解装置之间的循环水回路上设置有臭氧存储器。
10.进一步地，所述电解液换热器和所述电解槽之间的回流管路上设置有过滤器和碱液泵。
11.进一步地，所述溶解装置的顶部设置有排气口用于排出多余的臭氧。
12.进一步地，所述循环冷却装置包括冷却塔。
13.本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
14.本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
15.图1是本发明一实施例提出的一种电解水制氢耦合臭氧生产的系统的结构示意图；
16.图2是本发明另一实施例提出的一种电解水制氢耦合臭氧生产的系统的溶解装置的结构示意图；
17.图中，1、电解水制氢装置；
18.11、电解槽；12、氢分离器；13、氧分离器；14、氢冷却器；15、氧冷却器；16、碱液泵；17、过滤器；18、氢纯化装置；19、氧纯化装置；2、臭氧合成反应器；3、臭氧存储器；4、溶解装置；41、进液口；42、出液口；43、第一进气口；44、第二进气口；45、排气口；5、循环冷却装置；6、电解液换热器。
具体实施方式
19.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
20.图1是本发明一实施例提出的一种电解水制氢耦合臭氧生产的系统的结构示意图。
21.参见图1，一种电解水制氢耦合臭氧生产的系统，包括电解水制氢装置1，电解水制氢装置1的氧气出口连接臭氧合成反应器2用以向臭氧合成反应器2通入氧气合成臭氧，还包括溶解装置4，溶解装置4的进气口和臭氧合成反应器2连接，溶解装置4与循环冷却装置5以及电解水制氢装置1通过管路首尾连接形成循环水回路，臭氧合成反应器2内合成的臭氧通入溶解装置4内进行溶解并通入循环水回路内进行消毒。
22.本实施例中，臭氧合成反应器2制取臭氧所采用的方法可以为电晕放电法、光化学法和电化学法中的一种，本发明对此不作限制。优选地，臭氧合成反应器2和溶解装置4之间
的循环水回路上设置有臭氧存储器3。臭氧存储器3接于臭氧合成反应器2下游处，用于收集和存储臭氧。溶解装置4的进气口连接于臭氧存储器3的出气口用于通入臭氧，溶解装置4的进液口41连接于电解液换热器6的出液口，循环水在溶解装置4中完成高浓度臭氧的快速溶解，循环冷却装置5的进液口与溶解装置4的出液口42相连，循环冷却装置5将换热流回的循环水冷却，同时定期给循环水回路补水，具体地，循环冷却装置5包括冷却塔。以达到快速将循环水冷却。
23.如图2所示，溶解装置4为u形管状结构，溶解装置4的一端开口为进液口41用于通入循环水，溶解装置4的另一端开口为出液口42用于流出循环水，进液口41的邻侧设置第一进气口43，出液口42的邻侧设置有第二进气口44，第一进气口43和第二进气口44均用于通入臭氧。
24.本实施例中，溶解装置4的进液口41和出液口42旁侧均设置进气口，最大程度的增大臭氧溶解量，提高循环水的消毒能力，u形管状结构的设计可以延长臭氧和循环水的混合时间，优选地，溶解装置4的顶部设置有排气口45用于排出多余的臭氧。在臭氧和循环水充分溶解后释放多余的臭氧，收集起来便于再次利用。
25.电解水制氢装置1包括电解槽11，电解槽11的产氢侧通过管路依次连接氢分离器12、氢冷却器14和氢纯化装置18，电解槽11的产氧侧通过管路依次连接氧分离器13、氧冷却器15和氧纯化装置19，电解水制氢装置1还包括电解液换热器6，氢分离器12和氧分离器13通过回流管路连接电解槽11以对碱液进行回流，回流管路经过电解液换热器6。
26.本实施例中，碱液在电解槽11中进行电解反应，电解槽11的产氢侧产出的氢气经过氢分离器12的分离、氢冷却器14的冷却和氢纯化装置18的纯化，得到纯净的氢气，方便氢能的利用。电解槽11的产氧侧产出的氧气经过氧分离器13的分离、氧冷却器15的冷却和氧纯化装置19的纯化得到纯净的氧气，方便进入臭氧合成反应器2内进行臭氧的合成利用。电解液换热器6主要利用氢分离器12和氧分离器13回流的碱液的废热对循环水换热升温，提高循环水的臭氧溶解效率，进而提高对循环水回路的杀菌消毒效果。
27.循环水回路分别流经电解水制氢装置1的氢冷却器14和氧冷却器15并通入电解液换热器6以和回流管路换热，电解液换热器6通过循环水回路连接溶解装置4用以通入换热后的循环水。本实施例中，循环水回路经过氢冷却器14和氧冷却器15对氢冷却器14和氧冷却器15进行降温，为达到较好的冷却效果，循环水管路可以盘绕在氢冷却器14和氧冷却器15外侧，保证氢冷却器14和氧冷却器15对氢气和氧气良好的冷却效果。电解液换热器6内可以通入循环水，最大程度与回流管路换热，升温后的循环水通入溶解装置4内与通入的臭氧进行溶解。
28.电解液换热器6和电解槽11之间的回流管路上设置有过滤器17和碱液泵16。可以理解地，过滤器17用来过滤回流管路内的杂质，避免进入电解槽11内造成损伤，碱液泵16可以提高碱液的回流效率。
29.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
30.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部
分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
31.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
32.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
技术特征：1.一种电解水制氢耦合臭氧生产的系统，其特征在于，包括电解水制氢装置，所述电解水制氢装置的氧气出口连接臭氧合成反应器用以向所述臭氧合成反应器通入氧气合成臭氧，还包括溶解装置，所述溶解装置的进气口和所述臭氧合成反应器连接，所述溶解装置与循环冷却装置以及所述电解水制氢装置通过管路首尾连接形成循环水回路，所述臭氧合成反应器内合成的臭氧通入所述溶解装置内进行溶解并通入所述循环水回路内进行消毒。2.如权利要求1所述的电解水制氢耦合臭氧生产的系统，其特征在于，所述溶解装置为u形管状结构，所述溶解装置的一端开口为进液口用于通入循环水，所述溶解装置的另一端开口为出液口用于流出循环水，所述进液口的邻侧设置第一进气口，所述出液口的邻侧设置有第二进气口，所述第一进气口和所述第二进气口均用于通入臭氧。3.如权利要求1所述的电解水制氢耦合臭氧生产的系统，其特征在于，所述电解水制氢装置包括电解槽，所述电解槽的产氢侧通过管路依次连接氢分离器、氢冷却器和氢纯化装置，所述电解槽的产氧侧通过管路依次连接氧分离器、氧冷却器和氧纯化装置，所述电解水制氢装置还包括电解液换热器，所述氢分离器和所述氧分离器通过回流管路连接所述电解槽以对碱液进行回流，所述回流管路经过所述电解液换热器。4.如权利要求3所述的电解水制氢耦合臭氧生产的系统，其特征在于，所述循环水回路分别流经所述电解水制氢装置的氢冷却器和氧冷却器并通入所述电解液换热器以和所述回流管路换热，所述电解液换热器通过所述循环水回路连接所述溶解装置用以通入加热的循环水。5.如权利要求1所述的电解水制氢耦合臭氧生产的系统，其特征在于，所述臭氧合成反应器和所述溶解装置之间的循环水回路上设置有臭氧存储器。6.如权利要求3所述的电解水制氢耦合臭氧生产的系统，其特征在于，所述电解液换热器和所述电解槽之间的回流管路上设置有过滤器和碱液泵。7.如权利要求2所述的电解水制氢耦合臭氧生产的系统，其特征在于，所述溶解装置的顶部设置有排气口用于排出多余的臭氧。8.如权利要求1所述的电解水制氢耦合臭氧生产的系统，其特征在于，所述循环冷却装置包括冷却塔。
技术总结本发明提出一种电解水制氢耦合臭氧生产的系统，包括电解水制氢装置，所述电解水制氢装置的氧气出口连接臭氧合成反应器用以向所述臭氧合成反应器通入氧气合成臭氧，还包括溶解装置，所述溶解装置的进气口和所述臭氧合成反应器连接，通过设置臭氧合成反应器，利用电解水制氢装置产生的副产品氧气作为原料，生产臭氧用于循环水消毒剂，并且还设置了溶解装置，循环水在溶解装置中完成高浓度臭氧的快速溶解，增强了臭氧在循环水中的溶解，大大提升了对循环水的消毒杀菌作用。由于该系统可自行生产臭氧用于循环水消毒，不需要再额外投入消毒剂，该系统对电解水制氢过程中产生的副产品氧气进行了有效消纳，避免了资源上的浪费。避免了资源上的浪费。避免了资源上的浪费。
技术研发人员：刘丽萍 王凡 任志博 王韬 郭海礁 巩玉栋 吴展 潘龙
受保护的技术使用者：四川华能氢能科技有限公司 华能集团技术创新中心有限公司 四川华能太平驿水电有限责任公司 四川华能宝兴河水电有限责任公司 四川华能嘉陵江水电有限责任公司 四川华能东西关水电股份有限公司 四川华能康定水电有限责任公司 四川华能涪江水电有限责任公司 华能明台电力有限责任公司
技术研发日：2022.07.18
技术公布日：2022/11/1
