電解槽產(chǎn)生的氫氣與氧氣由電解槽排出進(jìn)入分離器，含有堿液，氣體中也有霧狀的堿液，必須將堿液分離出去，氣液分離器可實(shí)現(xiàn)氣液的分離，圖2是氣液分離器的結(jié)構(gòu)圖，氫氣分離器與氧氣分離器結(jié)構(gòu)相同。

氣液分離器有一個(gè)能承受一定壓力的容器，稱為殼體，殼體由筒體與封頭組成。在殼體內(nèi)有繞成螺旋狀的金屬管，金屬管兩端接到殼體的管口，連接冷卻水管。殼體上方有氣體出口，殼體底部有液體出口，殼體側(cè)面有氣液混合物入口與純凈水入口，見圖2左圖。

圖2右圖為氣液分離器工作原理圖，分離器是利用重力沉降分離的方法，進(jìn)入分離器的氣液混合物中的液體下沉到分離器底部，氣體部分進(jìn)入上部空間，由于氣體中含有液滴等霧狀液體，還要進(jìn)行分離。在分離器內(nèi)的冷卻水管使分離器內(nèi)保持較低的溫度，溫度下降使氣體中的霧狀液粒結(jié)成大的液滴，大的液滴因重量下降到下面液體中，實(shí)現(xiàn)氣液分離。分離出的氣體從上部出口輸出。氣液分離器安裝位置要高于電解槽，保證電解槽生成氣體上升到分離器，具體連接見圖1。

實(shí)際的氣液分離器內(nèi)用多管并列方式，以加大換熱面積。換熱器結(jié)構(gòu)有多種，這里不另介紹了。

氣液分離器側(cè)面還有上下2個(gè)液位取樣口，用來測(cè)量分離器內(nèi)液位。分離器液位下降時(shí)，補(bǔ)充液體來自洗滌器。分離出的液體由下部出口返回電解槽。

氣液分離器上部有壓力取樣口，該點(diǎn)壓力代表系統(tǒng)壓力。

氣液分離器還有臥式結(jié)構(gòu)，可增大氣液接觸面積，減少設(shè)備高度。

從氣液分離器出來的氣體仍會(huì)含有少量的霧狀堿液與水蒸氣，通過氣體洗滌器可洗去殘存的液體。
圖3是氣體洗滌器的結(jié)構(gòu)圖，洗滌器同樣是一個(gè)能承受一定壓力的容器，容器頂部有氣體入口，底部有純凈水入口，在側(cè)面中部有水出口，在側(cè)面上方有氣體出口。頂部還有冷卻水管的出口與入口，。在洗滌器內(nèi)部有螺旋狀的金屬管是冷卻水管。在洗滌器內(nèi)部有一根直管，管上端是氣體入口，管下端有一個(gè)喇叭口，喇叭口邊緣為鋸齒狀，見圖3左圖。

洗滌器工作原理如題3右圖所示，從分離器來的氣體從洗滌器頂部進(jìn)入直管，直管下半部分浸在純凈水中，氣體從鋸齒狀喇叭口出來形成無數(shù)小氣泡通過純凈水上升（下方白色箭頭線表示氣體走向），無數(shù)小氣泡與水有很大的接觸面積。純凈水溫較低，小氣泡中的液體會(huì)溶于水中。純凈氣體從上部出口輸出。純凈水從底部進(jìn)入洗滌器，補(bǔ)充系統(tǒng)因電解失去的水分。洗滌器安裝位置要高于氣體分離器，以保證內(nèi)部液體能流入分離器，具體連接見圖1。

氣體洗滌器也有采用噴淋加篩板的結(jié)構(gòu)。洗滌器與臥式氣液分離器合成一體，在電解水制氫系統(tǒng)中也有較多應(yīng)用。

在電解水時(shí)堿液溫度會(huì)上升，為了保證電解槽內(nèi)堿液溫度維持在85度至90度，必須對(duì)進(jìn)入電解槽的堿液通過換熱器進(jìn)行降溫。換熱器是一個(gè)能承受一定壓力的容器，在容器內(nèi)有螺旋狀管道，管道接到容器外接口。換熱器內(nèi)有循環(huán)冷卻水，堿液通過管道時(shí)就會(huì)降溫。進(jìn)入換熱器的冷卻水受控制閥控制流量，維持適當(dāng)?shù)慕禍胤取?

系統(tǒng)生成的氫氣與氧氣在輸出前通過冷卻器進(jìn)一步降溫，冷卻器結(jié)構(gòu)與換熱器類似。

在生產(chǎn)過程中堿液中可能產(chǎn)生固態(tài)雜質(zhì)，需經(jīng)過過濾器除去這些雜質(zhì)才能重新進(jìn)入電解槽。

有些制氫系統(tǒng)配有干燥器，利用干燥劑對(duì)氫氣進(jìn)一步干燥，對(duì)輸出的氫氣進(jìn)一步干燥，干燥器種類很多，這里不具體介紹了。

電解過程要消耗大量的水，要不斷向系統(tǒng)補(bǔ)充純凈水。小型電解水系統(tǒng)可直接向純凈水箱注入蒸餾水。大中型電解水系統(tǒng)配有專門的純凈水生產(chǎn)設(shè)備，直接用自來水生產(chǎn)純凈水。自來水經(jīng)過多種方式過濾后再反滲透裝置處理后生成純凈水。純凈水通過補(bǔ)水泵送往氣體洗滌器。

純凈水采用去離子水可以增加電解水制氫設(shè)備的使用壽命，提高電解效率。

電解水制氫使用30%濃度的純凈堿液，是用純凈水或蒸餾水加純凈的NaOH（或KOH）配制。
大中型系統(tǒng)的堿液在堿液罐配置，堿液罐有一套配堿裝置，由配堿泵與多個(gè)閥門組成。配堿時(shí)開啟配堿泵，堿液罐內(nèi)的水開始在泵的作用下循環(huán)，把固體KOH逐漸加入到堿液罐中，到堿液比重達(dá)到1.28左右時(shí)，氫氧化鈉溶液濃度為則30%左右。配堿泵在閥門控制下把堿液送往循環(huán)泵，注入電解槽。從理論上說電解質(zhì)不會(huì)消耗，但生成過程中若發(fā)現(xiàn)電解槽堿液濃度有下降是需要補(bǔ)充堿液的。

當(dāng)制氫系統(tǒng)停車檢修時(shí)，配堿泵在閥門控制下把堿液從系統(tǒng)中抽出送往堿液罐存儲(chǔ)。

在電解水時(shí)堿液溫度會(huì)上升，為了保證電解槽內(nèi)堿液溫度維持在85度至90度，必須對(duì)進(jìn)入電解槽的堿液進(jìn)行降溫。分離器與洗滌器需要冷卻，直流電源需要冷卻，都靠水冷卻，系統(tǒng)中設(shè)有冷卻水箱。冷卻水也要比較純凈的水，不帶酸性或堿性，通過冷卻水泵向系統(tǒng)提供冷卻水。返回的冷卻水要經(jīng)過散熱器降溫才能返回水箱，散熱器采用風(fēng)扇散熱。

電解槽的直流電源輸出電壓與電流要根據(jù)電解槽規(guī)格配套，中小型電解水制氫系統(tǒng)直流電源輸出電壓數(shù)十伏，電流數(shù)百安，供電電源直接采用380V交流電，轉(zhuǎn)換成直流電輸出，電源裝置釆用風(fēng)扇降溫或水冷卻。大型電解水制氫系統(tǒng)的電源輸出電壓超200V，電流超5000A，供電電源采用3kV或6kV或10kV等高電壓。電源系統(tǒng)采用風(fēng)冷卻，功率電子器件采用水冷卻。

電解直流電源的輸出電壓與電流均要可控。

制氫系統(tǒng)中有多種閥門，有電動(dòng)的電磁閥，防止流體倒流的止回閥，有可連續(xù)調(diào)節(jié)流量的控制閥（調(diào)節(jié)閥），還有很多的手動(dòng)閥門。用這些閥門與管道就可以把各個(gè)設(shè)備連接起來，并實(shí)現(xiàn)多種工藝操作。為防止意外系統(tǒng)還要安裝安全閥。

制氫系統(tǒng)中堿液的循環(huán)非常重要，因?yàn)殡娊膺^程產(chǎn)生大量的熱量，需把堿液循環(huán)到電解槽外進(jìn)行降溫，堿液循環(huán)泵負(fù)責(zé)系統(tǒng)的堿液循環(huán)，循環(huán)的路徑是：循環(huán)泵→電解槽→汽水分離器→換熱器→過濾器→循環(huán)泵→電解槽，堿液在換熱器降溫后經(jīng)循環(huán)泵返回電解槽。循環(huán)有利于電解氣體的排出，提高電解效率。堿液

系統(tǒng)中還有負(fù)責(zé)補(bǔ)充純凈水的補(bǔ)水泵。

負(fù)責(zé)冷卻水循環(huán)的冷卻水泵。

加堿罐有自帶的配堿泵。

純凈水裝置可能配有進(jìn)水泵，等等。

圖4是電解水制氫系統(tǒng)的工藝流程圖與控制圖，在圖1說明中已簡(jiǎn)單介紹了電解水制氫系統(tǒng)的工藝流程，在圖2中介紹了氣液分離器的結(jié)構(gòu)與工作原理，在圖3中介紹了氣體洗滌器的結(jié)構(gòu)與工作原理，也介紹了其他其他主要設(shè)備。電解水生產(chǎn)過程控制由系統(tǒng)控制器進(jìn)行，下面對(duì)生產(chǎn)工藝控制作介紹，介紹幾個(gè)主要的控制項(xiàng)目，其中一些控制參數(shù)僅做參考。

系統(tǒng)中安裝有溫度變送器、壓力變送器、差壓變送器、流量變送器采集生成過程的數(shù)據(jù)、各變送器通過電纜連接到系統(tǒng)控制器（計(jì)算機(jī)控制中心），系統(tǒng)控制器可以是微型計(jì)算機(jī)或PLC可編程控制器或其他工業(yè)控制機(jī)。控制器根據(jù)監(jiān)控信息控制系統(tǒng)正常運(yùn)行。系統(tǒng)還安裝許多現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)的壓力表、溫度計(jì)、液位計(jì)等，方便人工監(jiān)視。

在電解水過程中，要求電解槽、分離器、洗滌器等裝置在正常的壓力下工作，壓力控制也是系統(tǒng)設(shè)備安全的重要保證。壓力主要影響電解效率，適當(dāng)?shù)母邏嚎山档碗娊庖旱暮瑲舛龋闺娊庖簩?dǎo)電性增強(qiáng)，提高電解效率。但壓力太高會(huì)增大氫氣和氧氣在電解液中的溶解度，減少了氫氣與氧氣的產(chǎn)量。電解水制氫系統(tǒng)的主要設(shè)備都設(shè)有壓力測(cè)量，圖3中僅顯示了氫分離器的壓力測(cè)量點(diǎn)P1，該點(diǎn)壓力能反映系統(tǒng)壓力，即電解槽、分離器、洗滌器等的壓力。由于不同的電解水制氫設(shè)備的組成，結(jié)構(gòu)不同，系統(tǒng)壓力設(shè)定也不同，低的設(shè)在0.5MPa至1.0MPa，高的達(dá)4.0MPa，具體數(shù)值要看產(chǎn)品說明書。

壓力變送器把壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)給控制器處理。

系統(tǒng)壓力控制主要通過氫氣洗滌器輸出調(diào)節(jié)閥與氧氣洗滌器輸出調(diào)節(jié)閥的開度來調(diào)節(jié)壓力，

在冷卻器、儲(chǔ)氣罐等設(shè)備上都有壓力檢測(cè)，就不介紹了。

若電解槽氫、氧兩側(cè)的壓力相差過大，會(huì)造成氫氧氣相互滲透形成混合氣體，混合氣體極易產(chǎn)生爆炸。在氫氣洗滌器與氧氣洗滌器的上方各有一個(gè)壓力取樣口，通過管道連接到差壓變送器Pd，系統(tǒng)控制器根據(jù)壓差對(duì)氫氣洗滌器輸出調(diào)節(jié)閥與氧氣洗滌器輸出調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制，使壓差保持在安全范圍內(nèi)，一般電解水制氫系統(tǒng)允許壓差為±50mm水柱。

前面介紹過洗滌器的液位由液體出口高度決定，而氣水分離器的液位需系統(tǒng)控制器來控制。

氣水分離器的安裝高度要高于電解槽，分離器的液位就是電解槽的液位，保證電解槽充滿電解液。

電解時(shí)產(chǎn)生氫氣和氧氣，會(huì)使氣水分離器的液位逐漸下降，如果液位太低，氣體有可能進(jìn)到下面的出液管，發(fā)生氫氣與氧氣混合，是極其危險(xiǎn)的，所以保持氣水分離器的液位在安全范圍內(nèi)非常重要。

氫氣和氧氣的氣水分離器結(jié)構(gòu)相同，在氣水分離器側(cè)面上下有2個(gè)液位取壓點(diǎn)，通過管道連接液位變送器（一種差壓變送器）L1與L2，系統(tǒng)控制器根據(jù)變送器的信號(hào)控制純凈水箱的補(bǔ)水泵給洗滌器補(bǔ)水，洗滌器的水通過上彎管到氣水分離器，保證氣水分離器的液位在安全范圍內(nèi)。

冷卻水箱也有液位檢測(cè)。

系統(tǒng)多個(gè)設(shè)備有溫度測(cè)量與控制，主要有電解槽液溫、氣液分離器內(nèi)溫度、冷卻水箱溫度等，由于檢測(cè)點(diǎn)較多，圖中未標(biāo)出。

電解槽溫度非常重要，溫度超過90℃會(huì)有大量水蒸氣混入氫氣和氧氣，影響系統(tǒng)效率，連續(xù)高溫運(yùn)行使電解槽內(nèi)石棉隔膜的壽命縮短。但電解槽內(nèi)溫度過低會(huì)影響電解效率，系統(tǒng)溫度通常控制在80~90℃。電解槽溫度高時(shí)要啟動(dòng)冷卻水泵，特別是換熱器的冷卻。也可減小電解槽的電流，若溫度超過上限值就要關(guān)閉電解槽電源。電解槽本身帶有溫度測(cè)量裝置，小電解槽在氫氣出口管安裝溫度測(cè)量裝置，由溫度變送器把信號(hào)傳給控制器處理。

氣液分離器內(nèi)溫度要比電解槽溫低才有利于氣液分離，同樣靠冷卻水降溫。

當(dāng)冷卻水箱水溫較高時(shí)要加大散熱器風(fēng)扇力度，降低進(jìn)入冷卻水箱的水的溫度。

在氫氣冷卻器與氧氣冷卻器上有溫度檢測(cè)點(diǎn)。

在氫氣冷卻器與氧氣冷卻器的輸出管道有氣體瞬時(shí)流量檢測(cè)，F(xiàn)1是氫氣瞬時(shí)流量變送器，F(xiàn)2是氧氣瞬時(shí)流量變送器。系統(tǒng)控制器將瞬時(shí)流量與輸入電解槽的瞬時(shí)電功率比較可得到此時(shí)的電解效率。系統(tǒng)控制器把瞬時(shí)流量累計(jì)起來就是累計(jì)時(shí)段的氣體產(chǎn)量。

純凈水生產(chǎn)設(shè)備是獨(dú)立的設(shè)備，本身有獨(dú)立的控制設(shè)備，有溫度、壓力、液位、流量以及多個(gè)電氣參數(shù)檢測(cè)與控制。

直流電源設(shè)備除了電氣參數(shù)檢測(cè)與控制外，還有溫度測(cè)量與冷卻水控制。

大中型電解水制氫系統(tǒng)的許多部件都安裝有現(xiàn)場(chǎng)壓力與溫度檢測(cè)儀表，并且有報(bào)警功能。

系統(tǒng)有電解液濃度檢測(cè)點(diǎn)，可定時(shí)取樣進(jìn)行分析。

系統(tǒng)中有許多閥門，有開與關(guān)的電磁閥，也有防止液體或氣體倒流的止回閥，還有手動(dòng)閥門，這些閥門控制各設(shè)備之間的連接。還有一些在檢修時(shí)進(jìn)行放空與排污的閥門。

下面是來自網(wǎng)絡(luò)的兩張電解水制氫系統(tǒng)的圖片。