CN102431969A - 一种基于氢气纯化部件和抽真空技术的氢能发电系统 - Google Patents

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王靖
朴廷泰
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Abstract

一种基于氢气纯化部件和抽真空技术的氢能发电系统，包括氢气纯化部件（3），氢气纯化部件（3）上连反应釜（1）下接氢气储存部件（3），所述的反应釜（1）内有制氢剂（2），所述的氢气储存部件（3）与一次性抽真空部件（7）相连，所述的一次性抽真空部件（7）与高分子氢能燃料电池（9）相连。本发明利用自主研发的制氢剂通过在室温条件下与水反应而产生高纯度氢气，相当的便捷经济。同时本发明的反应釜设置有散热夹层，通过在夹层中注水使得制氢过程中的余热能够得到二次利用，减少了能量的浪费，又提高了能量的利用率。还有本发明通过氢气的纯化技术和抽真空技术，使得设备运行在一个安全有效的条件下，大大提高了设备的安全性。

Description

一种基于氢气纯化部件和抽真空技术的氢能发电系统
技术领域
本发明涉及一种氢能发电系统，尤其是一种基于氢气纯化处理的氢能发电系统，还涉及氢气的抽真空技术，属于新能源领域。
背景技术
在现在石油等矿物燃料紧缺的时代，开发一种安全无污染、经济效益高、资源无限的能源的前景是非常可观的，基于这种时代背景，氢能源作为一种无限资源被发现和利用，氢是一种具有强烈扩散性和还原性的无色、无味、无臭、可燃和非腐蚀性气体。作为未来的清洁能源，氢可以解决能源问题和环境污染问题，因而作为替代能源极为引人瞩目，特别是，氢被当做燃料来使用时，它除了产生极少量的氮氧化物外不产生污染物，并可以方便的直接用作于燃料或者用于燃料电池和非燃烧性催化剂的燃料。但是利用氢做燃料并发电这是一个技术难题，因为氢具有极高的扩散性和还原性，要对这么活跃的元素进行处理需要进行一系列的技术处理。这其中就有氢气产生后的纯化处理和抽真空处理。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于氢气纯化部件和抽真空技术的氢能发电系统，氢气纯化技术和抽真空技术一直以来都是氢能发电的重要安全性问题，本发明通过自主研发的净化系统和抽真空系统对这一问题进行了很好的解决，通过这一问题的解决，氢能发电系统的安全性能得到了大大的提高。
本发明通过以下技术方案予以实现：
一种基于氢气纯化部件和抽真空技术的氢能发电系统，包括氢气纯化部件，氢气纯化部件上连反应釜下接氢气储存部件，所述的反应釜内有制氢剂，所述的氢气储存部件与一次性抽真空部件相连，所述的一次性抽真空部件与高分子氢能燃料电池相连。
所述的氢气纯化部件包括除水器、除氧器、干燥器。
所述的除水器采用碱性吸收法，使用高锰酸钾的碱性水溶液和0.1N的氢氧化钠溶液。
所述的除氧器使用碳分子筛作为除氧剂。
所述的干燥器使用分子筛5A或13X。
所述的反应釜外壁设有夹层，夹层当中循环注水。
所述的氢气储存部件与一次性抽真空部件的管道之间设置有电磁阀。
本发明的有益效果是：
本发明利用自主研发的制氢剂通过在室温条件下与水反应而产生高纯度氢气，相当的便捷经济。
本发明的反应釜设置有散热夹层，通过在夹层中注水使得制氢过程中的余热能够得到二次利用，减少了能量的浪费，又提高了能量的利用率。
本发明通过氢气的纯化技术和抽真空技术，使得设备运行在一个安全有效的条件下，大大提高了设备的安全性。
附图说明
图1是本发明的工作原理图
其中：1——反应釜；2——制氢剂；3——氢气纯化部件；4——除水器；5——除氧器；6——干燥器；7——一次性抽真空部件；8——氢气储存部件；9——高分子燃料电池；10——电磁阀。
具体实施方式
下面结合附图以及实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，一种基于氢气纯化部件和抽真空技术的氢能发电系统，包括氢气纯化部件（3），氢气纯化部件（3）上连反应釜（1）下接氢气储存部件（8），所述的反应釜（1）内有制氢剂（2），所述的氢气储存部件（8）与一次性抽真空部件（7）相连，所述的一次性抽真空部件（7）与高分子氢能燃料电池（9）相连。所述的氢气纯化部件（3）包括除水器（4）、除氧器（5）、干燥器（6）。所述的除水器（4）采用碱性吸收法，使用高锰酸钾的碱性水溶液和0.1N的氢氧化钠溶液。所述的除氧器（5）使用碳分子筛作为除氧剂。所述的干燥器（6）使用分子筛5A或13X。所述的反应釜（1）外壁设有夹层，夹层当中循环注水，通过循环注水，使得反应釜在反应产生氢气过程中所产生的余热能够得到搜集利用，提高了设备效能利用率。
制氢剂在反应釜中通过与水反应产生高纯度氢气，此时的氢气的压力值和纯净度都不适合用作发电，必须首先通过氢气纯化部件对氢气进行净化处理，同时对氢气储存部件进行抽真空，确保进入到氢气储存部件内的氢气的纯度和压力值都能够达到其进入高分子氢能燃料电池发电的要求标准值。
为了得到最高标准净化程度的氢气，氢气净化部件（3）中设置了除水器（4）、除氧器（5）和干燥器（6）。其中除水器（4）采用碱性吸收法，更具体而言，使用高锰酸钾的碱性水溶液和0.1N的氢氧化钠溶液。除氧器（5）使用碳分子筛作为除氧剂，最终纯化氢气的氢气干燥器（6）使用分子筛5A或13X。经过一系列的过滤反应得到了纯净度非常高的氢气，这些氢气将被储存在配备有高压容器的氢气储存部件（8）中去。
为了以高于大气压力的压力将氢气纯化部件（3）排放的氢气顺利储存进氢气储存部件（8）中，在储存部件（8）的一侧设置有一次性抽真空部件（7），一次性抽真空部件设置有隔膜泵或者真空泵。只有当本发明的氢气储存部件内的空气在设备开动制氢被除去，才能有效地获得高纯度的氢气。为了获得大于99.999%的高纯氢气，优选在产生氢气前使装置内部保持比10-3  托更高的真空状态。下表显示了图1所示的本发明的实施方式中的制氢装置的真空度所对应的氢气纯度。
真空度                                                            氢气纯度
大气压力（1 atm） 99%
10 -2托 99.50%
10 -3 托 99.90%
10 -4托 99.95%
10 -5 托 99.99%
10 -6托 99.99%
10 -7托 99.999%
                          表真空度所对应的氢气纯度
   经过这一些列的氢气净化和氢气抽真空处理，此时氢气的纯度状态和压力状态达到了高分子氢能燃料电池发电的标准要求，氢气在进入到高分子氢能燃料电池后经过燃料电池自身的电能转换开始发电。至此，整个发明过程结束。

Claims (7)

1.一种基于氢气纯化部件和抽真空技术的氢能发电系统，包括氢气纯化部件（3），氢气纯化部件（3）上连反应釜（1）下接氢气储存部件（8），所述的反应釜（1）内有制氢剂（2），所述的氢气储存部件（8）与一次性抽真空部件（7）相连，所述的一次性抽真空部件（7）与高分子氢能燃料电池（9）相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于氢气纯化部件和抽真空技术的氢能发电系统，其特征在于所述的氢气纯化部件（3）包括除水器（4）、除氧器（5）、干燥器（6）。
3.根据权利要求2所述的一种基于氢气纯化部件和抽真空技术的氢能发电系统，其特征在于所述的除水器（4）采用碱性吸收法，使用高锰酸钾的碱性水溶液和0.1N的氢氧化钠溶液。
4.根据权利要求2所述的一种基于氢气纯化部件和抽真空技术的氢能发电系统，其特征在于所述的除氧器（5）使用碳分子筛作为除氧剂。
5.根据权利要求2所述的一种基于氢气纯化部件和抽真空技术的氢能发电系统，其特征在于所述的干燥器（6）使用分子筛5A或13X。
6.根据权利要求1所述的一种基于氢气纯化部件和抽真空技术的氢能发电系统，其特征在于所述的反应釜（1）的外壁设有夹层，夹层当中循环注水。
7.根据权利要求1所述的一种基于氢气纯化部件和抽真空技术的氢能发电系统，其特征在于所述的氢气储存部件（8）与一次性抽真空部件（7）的管道之间设置有电磁阀（10）。
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