CN105060248A - 一种氢气净化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种氢气净化装置，包括至少两个金属氢化物反应器及流量和压力控制系统。金属氢化物反应器内部装填储氢合金，进口和出口均通过阀门控制，进口端连接较低纯度的氢源，出口端放出净化后较高纯度的氢气，并通过流量和压力控制系统连接到用氢设备。利用该氢气净化装置，可实现连续净化氢气，不间断输出较高纯度氢气，并控制输出流量和压力，操作方便，运行稳定。
Description
技术领域
本发明涉及一种氢气净化装置，基于固态储氢技术，实现了对氢气的提纯净化，属于氢气的储运、净化及供给领域。
背景技术
随着石油能源日趋枯竭和环境污染问题的加剧，人们开始将目光转到可替代、再生能源上。氢能是当今世界各国都在积极研究和开发的清洁能源，具有燃烧热值高、零污染、资源丰富等优势，目前已被广泛应用于各行各业中。
随着各行业对氢的要求越来越高，如何进一步提高氢气纯度已成为市场急需解决的问题。目前常用的制备超高纯氢的方法有：钯-银膜热扩散法、低温吸附法、变压吸附法。
低温吸附法是把氢气冷却到液氮温度（-196℃），使用专用吸附剂除掉氢气中的所残存杂质，使其达到纯化目的，使用这种方法生产出来的氢气可以达到5N以上。由于这种方法是在超低温的条件下进行，所以对生产设备有着较高的要求，设备不好会造成能源浪费，产品成本提高，设备和管道结霜流水等，也使生产环境变坏。
变压吸附(PSA)法是利用吸附剂对原料氢中杂质组分的吸附能力，达到提纯氢气的目的，具有一次性分离同时除去多种杂质组分的优点。但该方法制得的氢气的回收率与多种因素有关，且随产品氢纯度的提高而下降，比如，产品氢纯度为99.9～99.99％时，三塔或四塔流程的氢气回收率为70～75％。
其中，钯-银膜热扩散法制得的氢气纯度最高，但价格昂贵，且钯-银膜易开裂损坏，维修和运行费用高。总体来看，超高纯氢生产难度大、生产量小。
利用储氢合金的选择性吸氢及可逆吸放氢特性提纯氢气是一种重要方法，金属氢化物反应器内部充装储氢合金，储氢合金只和氢气发生化学反应生成金属氢化物，而氢气中的杂质气体因无法反应积聚在反应器内部的空间里，将这些积聚的杂质气体排出，然后金属氢化物分解放出纯氢，这样就实现了对氢气的提纯。该方法供氢纯度高、成本低、操作方便，运行稳定，可以产业化推广应用，具有很好的发展前景和广阔的市场空间。
发明内容
针对各行业对高纯氢气的需求，本发明提供一种氢气净化装置，利用储氢合金的选择性吸氢及可逆吸放氢特性，在一定条件下储氢合金与较低纯度氢气中的氢反应生成金属氢化物，而氢气中的杂质气体因无法反应积聚在反应器内部的空间里，将这些积聚的杂质气体排出，然后金属氢化物分解放出纯氢，这样就实现了对氢气的提纯。本装置利用二台或二台以上金属氢化物反应器的交替运行，实现对氢气的连续提纯和不间断供氢。
本发明所采用的技术方案是：提供一种氢气净化装置，该装置包括至少两个金属氢化物反应器及一个流量和压力控制系统，金属氢化物反应器内部装填储氢合金，进口和出口均通过阀门控制，进口端连接氢源，出口端通过流量和压力控制系统连接用氢设备。
两台或两台以上金属氢化物净化器交替进行吸氢、放氢，实现连续净化氢气，不间断输出高纯度氢气。
金属氢化物反应器内部填充稀土系、钛系或镁系储氢合金。
金属氢化物反应器出口端阀门为三通阀门，金属氢化物反应器完成吸氢后，先通过三通阀门将杂质气体排空，然后金属氢化物分解放出纯氢，即可实现提纯氢气的目的。
流量和压力控制系统控制氢气输出的流量和压力，满足用氢设备的要求。
利用该氢气净化装置，可将较低纯度的氢连续提纯净化，供给用氢设备使用，并可通过流量和压力控制系统，控制输出流量和压力，操作方便，运行稳定。
附图说明
图1实施例1中氢气净化装置示意图。
图2实施例2中氢气净化装置示意图。
图3实施例3中氢气净化装置示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明展开进一步的描述，但本发明并不仅限于此，可以在不改变其要点的范围内适当更改。
实施例1。
该氢气净化装置包括四个金属氢化物反应器3、流量和压力控制系统6，金属氢化物反应器3内部装填AB5型稀土系储氢合金，进口通过阀门2控制，前端连接氢源1，出口通过三通阀4控制，后面通过流量和压力控制系统5连接用氢设备7。三通阀4可控制两个方向，当金属氢化物反应器3完成吸氢后，先开向排空5，将杂质气体排出后，再由金属氢化物分解放出纯氢，开向后端供氢。
实施例2。
该氢气净化装置包括四个金属氢化物反应器4、加热系统3、流量和压力控制系统7，金属氢化物反应器4共用一个加热系统3，金属氢化物反应器4内部装填镁系储氢合金，进口通过阀门2控制，前端连接氢源1，出口通过三通阀5控制，后面通过流量和压力控制系统7连接用氢设备8。三通阀5可控制两个方向，当金属氢化物反应器4吸满氢后，先开向排空6，将杂质气体排出后，再开向后端供氢。
实施例3。
该氢气净化装置包括两个金属氢化物反应器3、流量和压力控制系统4，金属氢化物反应器3内部装填Ti-Mn系储氢合金，进口通过阀门2控制，前端连接氢源1，出口连接流量和压力控制系统4，后面通过三通电磁阀6控制，并连接用氢设备7。三通电磁阀6可控制两个方向，当金属氢化物净化器3吸满氢后，先开向排空5，通过流量和压力控制系统反馈排空量，判定达到指定值时转入向后端供氢，满足用氢需求。
Claims (5)
1.一种氢气净化装置，包括至少两台金属氢化物反应器及一个流量和压力控制系统，金属氢化物反应器的进口和出口均通过阀门控制，进口端连接氢源，出口端连接流量和压力控制系统。
2.根据权利要求1所述的氢气净化装置，其特征在于，两台或两台以上金属氢化物净化器交替进行吸氢、放氢，实现连续净化氢气，不间断输出高纯度氢气。
3.根据权利要求1所述的氢气净化装置，其特征在于，金属氢化物反应器内部填充稀土系、钛系或镁系储氢合金。
4.根据权利要求1所述的氢气净化装置，其特征在于，金属氢化物反应器出口端阀门为三通阀门，金属氢化物反应器完成吸氢后，先通过三通阀门将因无法反应积聚在金属氢化物反应器里的杂质气体排空，然后金属氢化物分解放出纯氢，即可实现提纯氢气的目的。
5.根据权利要求1所述的氢气净化装置，其特征在于，流量和压力控制系统按照用氢设备的要求，控制氢气输出的流量和压力。
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