CN109713342A - 一种电化学式的氨气重整制氢装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电化学式的氨气重整制氢装置及方法，该装置包括壳体、第一直流电源、第二直流电源，以及设于壳体内部的第一阳极、第二阳极、质子交换膜、阴极；第二阳极和阴极分别设于质子交换膜的两侧，第一阳极、第二阳极与壳体围合成的空间构成电解液流道；阴极与壳体围合成的空间构成氢气流道；第一直流电源的正极端与第一阳极相连，负极端与阴极相连；第二直流电源的正极端与第二阳极相连，负极端与阴极相连；第一直流电源的工作电压高于第二直流电源；本发明能够在常温下实现氨气的分解，并在分解过程中同时完成氢气的分离，更加节能、高效且生成的氢气纯度极高，能够直接向常温质子膜燃料电池供气。
Description
技术领域
本发明属于燃料电池技术领域，更具体地，涉及一种能使氨气在常温下分解、电化学式的氨气重整制氢装置及方法。
背景技术
燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器，它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。由于燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，因此效率高；另外，燃料电池用燃料和氧气作为原料；同时没有机械传动部件，故没有噪声污染，排放出的有害气体极少。由此可见，从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是最有发展前途的发电技术。
氢是燃料电池的首选燃料，但是纯氢供给目前还不是一种经济有效的方法，采用富氢燃料如氨、甲醇、汽油和天然气等重整来提供氢气更为简易、安全、高效和经济。氨是一种富氢燃料，用来重整制氢理论上存在着许多突出的优点，同时制氨业是一种遍布全球的基础产业，制造技术成熟、产品成本低，将氨重整分解成氢气和氮气也相对容易，因此通过氨重整制氢为燃料电池供氢是一条高效的途径。但是目前氨气重整主要是以中高温(600℃到900℃)为主，重整温度过高导致产生的氢气的温度也比较高，因此在为目前的主流低温质子交换膜燃料电池供氢时，需要首先将氢气进行冷却处理，会浪费一部分能量；另外，重整后的含氢气体中还残存少量的氨气，会导致质子膜中毒失效，因此还需要对重整后的气体进一步净化，去除氨气。总之，现有的氨分解制氢方法存在反应温度高，需要对产生的氢气进行冷却、净化，操作过程复杂、造成能量浪费的问题。
申请号为200610200563的发明专利公开了一种氨分解制氢的等离子体催化方法，其氨气分解的原理为等离子体分解法，利用介质阻挡放电在气体中产生高能电子，通过与氨气分子发生碰撞，高能电子将电能传递给氨气分子，是氨分子在温和条件下自行分解为氢气和氮气，降低氨气在非贵金属负载催化剂上的分解温度，提高染料电池汽车的使用性能；根据实施例中的记载可知，使用该方法制氢是的反应温度为333-525℃，工作温度远高于常温且生成的是氮氢混合气体；
申请号为201010165895的发明专利公开了一种用于氨分解制氢的板式等离子体反应器，通过带有开孔阻挡介质的板式放电反应器，降低了放电电压，限制了放电区域，提高了放电区的能量密度，进而提高了非平衡等离子体直接分解氨气的效能；根据实施例中的记载可知，使用该方法制氢是的反应温度为127-284℃，工作温度高于常温且生成的是氮氢混合气体；
申请号为201310564084的发明专利公开了一种用于氨分解制氢的管-管式等离子体反应器，氨气在该反应器中由气相等离子体分解反应和电极表面催化反应共同作用分解，提高了能量利用率，并利用保温层提高了反应器内整体温度和电机温度，进一步提高了电机表面催化氨分解的能力，提高了转化效率；根据实施例中的记载可知，使用该方法制氢是的反应温度为320-685℃，工作温度远高于常温且生成的是氮氢混合气体。
发明内容
针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种电化学式的氨气重整制氢装置，在常温下使氨气分解为氢气，无需对生成氢气进行冷却、净化处理就可直接供给常温质子交换膜燃料电池，其目的在于解决现有的氨分解制氢方法存在的反应温度高、需要进行冷却、净化，造成能源浪费的问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种电化学式的氨气重整制氢装置，包括三极电解装置，该三极电解装置包括壳体、第一直流电源、第二直流电源，以及设于所述壳体内部的第一阳极、第二阳极、质子交换膜、阴极；
所述第二阳极和阴极分别设于所述质子交换膜的两侧，所述第一阳极、第二阳极与壳体围合成的空间构成电解液流道，所述电解液流道用于盛放吸附有饱和氨气的有机电解液；所述阴极与壳体围合成的空间构成氢气流道，所述氢气流道用于存储生成的氢气；
所述第一直流电源的正极端与第一阳极相连，负极端与阴极相连；所述第二直流电源的正极端与第二阳极相连，负极端与阴极相连；且第一直流电源的工作电压高于第二直流电源。
优选的，上述氨气重整制氢装置，还包括氨气供给装置、氮气分离装置和氢气存储装置；
所述氨气供给装置的第一输出端与电解液流道的第一端相连通，用于将吸附有饱和氨气的有机电解液通入电解液流道中；氨气供给装置的第二输出端与氮气分离装置的第二端相连；氮气分离装置的第一端与电解液流道的第二端相连通，用于存储电解液流道中生成的氮气；所述氢气存储装置的输入端与氢气流道相连通。
优选的，上述氨气重整制氢装置，包括多个并联的三极电解装置，每一个所述三极电解装置的电解液流道均与氨气供给装置、氮气分离装置相连，氢气流道与氢气存储装置相连通。
优选的，上述氨气重整制氢装置，其氨气供给装置包括氨气储气罐、氨气吸附装置和可调流量循环泵；
所述氨气吸附装置内部装有有机电解液，所述氨气储气罐的输出端通过减压阀与氨气吸附装置的进气端相连，以将其内存储的氨气通入所述有机电解液中；氨气吸附装置的顶端与氮气分离装置的第二端相连，底端通过可调流量循环泵与电解液流道的第一端相连通，用于将吸附有饱和氨气的有机电解液通入电解液流道中。
优选的，上述氨气重整制氢装置，其第一阳极包括第一催化层和扩散层，
所述第一催化层的活性物质为金属催化剂或合金催化剂，所述金属催化剂包括但不限于钌、镍、铑、钴、铱、铁、铂、钯；所述合金催化剂包括但不限于Fe-Al-K、La-Ni-Pt、Fe-Mo和Fe-Cr；所述扩散层采用石墨化碳纸、碳布、泡沫镍、银网中的任一种；
所述第二阳极包括第二催化层和扩散层；
所述第二催化层的活性物质为铂或铂与过渡金属的合金；所述扩散层采用石墨化碳纸、碳布、泡沫镍、银网中的任一种；
所述阴极为高电子电导率的气体扩散层，所述气体扩散层采用石墨化碳纸、碳布、泡沫镍、银网中的任一种。
优选的，上述氨气重整制氢装置，其有机电解液包括但不限于甲醇、乙醇、乙二醇、碳酸丙烯酯。
优选的，上述氨气重整制氢装置，其第一直流电源的工作电压为3V，所述第二直流电源的工作电压为1.5V。
优选的，上述氨气重整制氢装置，其质子交换膜为全氟磺酸型质子交换膜、非氟化质子交换膜、无机酸与树脂共混质子交换膜中的任一种。
优选的，上述氨气重整制氢装置，其氢气流道对应的壳体内侧设有刚性壁面。
按照本发明的另一个方面，还提供了一种基于上述氨气重整制氢装置的氨气重整制氢方法，包括以下步骤：
S1：将氨气通入有机电解液中，使氨气在所述有机电解液中达到饱和状态；
S2：将吸附有氨气的有机电解液通入电解液流道中，在第一阳极和阴极之间施加第一电压，在第二阳极和阴极之间施加第二电压，且所述第一电压大于第二电压；
S3：电解液流道中的氨气在第一电压与第二电压的电压差的驱动下迁移至第一阳极，在第一阳极上被氧化为氮气、氨根离子与少量的氢离子；产生的氮气通过氮气分离装置排出；
S4：所述氨根离子与氢离子迁移至第二阳极，在第二阳极上转化为氨气和氢离子，所述氢离子在电压差的作用下通过质子交换膜，在阴极还原生成氢气。
优选的，上述氨气重整制氢方法，其第一电压为3V，所述第二电压为1.5V。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本发明提供的氨气重整制氢装置及方法，采用两级电解电路实现氨气的分解以及氢气的分离，第一级电解电路由第一阳极、第一直流电源和阴极组成，第二级电解电路由第二阳极、第二直流电源和阴极组成，且第一直流电源的工作电压大于第二直流电源的工作电压；进入电解液流道的氨气在电压差的驱动下向第一阳极上迁移，在第一阳极上氧化为氮气、氨根离子与少量的氢离子；氨根离子与氢离子在电压差及自身浓度差的作用下移动到第二阳极处，氨根离子在第二阳极上转化为氨气与氢离子，而氢离子则在电压差的作用下不断地通过质子交换膜，在阴极还原成氢气；由于只有氢离子能单向通过质子交膜从第二阳极到达阴极，氨气无法穿过质子交换膜，因此在阴极只有氢气不断的生成，最终在阴极得到纯度极高的氢气；本方法能够在常温下实现氨气的分解，并在分解过程中同时完成氢气的分离，所以更加节能、高效、生成的氢气纯度极高，能够直接向常温质子膜燃料电池供气；
(2)本发明提供的氨气重整制氢装置及方法，反应过程中生成的氮气在有机电解液中的溶解度极低，因此易于从有机电解液中逸出，能够大大减少质子交换膜上的氮气吸附量，避免氮气分子在第二阳极表面附集，阻碍氢离子的传导。
附图说明
图1是本发明实施例提供的氨气重整制氢装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的三极电解装置的结构示意图；
在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-三极电解装置，2-壳体，3-第一直流电源，4-第二直流电源，5-第一阳极，6-第二阳极，7-质子交换膜，8-阴极，9-电解液流道，10-氢气流道，11-氨气供给装置，12-氮气分离装置，13-氢气存储装置，14-氨气储气罐，15-氨气吸附装置，16-可调流量循环泵，17-刚性壁面，18-减压阀。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1是本发明实施例提供的氨气重整制氢装置的结构示意图；图2是本发明实施例提供的三极电解装置的结构示意图；如图1、2所示，本实施例所提供的一种电化学式的氨气重整制氢装置，包括三极电解装置1，该三极电解装置1包括壳体2、第一直流电源3、第二直流电源4、第一阳极5、第二阳极6、质子交换膜7、阴极8；
其中，第一阳极5、第二阳极6、质子交换膜7和阴极8放置在壳体2的内部，第二阳极6和阴极8分别设于质子交换膜7的两侧，第二阳极6、质子交换膜7和阴极8可采用膜电极组件(Membrane Electrode Assemblies，MEA)实现，MEA中的阳极作为本实施例的第二阳极6；
第一阳极5、第二阳极6与壳体2围合成的空间构成电解液流道9，该电解液流道9用于盛放吸附有饱和氨气的有机电解液；阴极8与壳体2围合成的空间构成氢气流道10，该氢气流道10用于存储生成的氢气；
第一直流电源3的正极端与第一阳极5相连，负极端与阴极8相连；第二直流电源4的正极端与第二阳极6相连，负极端与阴极8相连；在第一直流电源3上施加第一电压，在第二直流电源4上施加第二电压，且第一电压高于第二电压，确保第一电压与第二电压之间具有电压差；
第一阳极5包括第一催化层和扩散层；第一催化层的活性物质为金属催化剂或合金催化剂，该活性物质对氨气的分解具有很高的催化活性；该金属催化剂包括但不限于钌Ru、镍Ni、铑Rh、钴Co、铱Ir、铁Fe、铂Pt、钯Pd等；该合金催化剂包括但不限于Fe-Al-K、La-Ni-Pt、Fe-Mo和Fe-Cr；扩散层由多孔材料构成，该多孔材料可采用石墨化碳纸、碳布、泡沫镍、银网中的任一种；
第二阳极6包括第二催化层和扩散层；第二催化层的活性物质为铂Pt或铂Pt与过渡金属(如铬Cr、镍Ni、钴Co、铁Fe、钛Ti等)的合金，该活性物质对氨根离子具有很高的催化活性；扩散层由多孔材料构成，该多孔材料可采用石墨化碳纸、碳布、泡沫镍、银网中的任一种；
阴极8为具有高电子电导率的气体扩散层，该气体扩散层由高电子电导率的多孔材料构成，多孔材料可采用石墨化碳纸、碳布、泡沫镍、银网中的任一种。
质子交换膜7采用全氟磺酸型质子交换膜、非氟化质子交换膜、无机酸与树脂共混质子交换膜等。
进入电解液流道9的氨气在第一电压与第二电压之间的电压差的驱动下向第一阳极5上迁移，在第一阳极5上氧化为氮气、氨根离子与少量的氢离子；氨根离子与氢离子在电压差及自身浓度差的作用下移动到第二阳极6处，氨根离子在电压差与第二阳极6上的催化剂的共同作用下转化为氨气与氢离子，而氢离子则在电压差的作用下不断地通过质子交换膜7，在阴极8还原成氢气；由于只有氢离子能单向通过质子交膜从第二阳极6到达阴极8，氨气无法穿过质子交换膜7，因此在阴极8只有氢气不断的生成，最终在阴极8得到纯度极高的氢气。
有机电解液的主要作用是溶解吸附氨气并形成离子导电液体，本实施例采用的有机电解液为甲醇、乙醇、乙二醇、碳酸丙烯酯中的任一种；第一电压与第二电压之间的电压差不低于氨气的最低分解电压0.3V，在该电压差的驱动下，有机电解液中的氨气才能迁移至第一阳极5，在阳极产生的氨根离子与氢离子同样在该电压差的驱动下反向迁移至第二阳极6。
有机电解液的另一个作用是降低氮气的溶解度，反应过程中第一阳极5上有氮气生成，如果这些氮气不能及时排出，将会吸附在质子交换膜7上，堵塞质子交换通道，降低其质子电导率，影响氢离子穿过质子交换膜的速率；本实施例中，第一阳极5与第二阳极6之间的电解液流道9中盛放了有机电解液，由于氮气在该有机电解液中的溶解度极低，因此，第一阳极5上产生的氮气相更倾向于从有机电解液中逸出，能够大大减少质子交换膜7上的氮气吸附量，延长质子交换膜7的使用寿命。
作为本实施例的一个优选，该氨气重整制氢装置还包括氨气供给装置11、氮气分离装置12和氢气存储装置13；
氨气供给装置11的第一输出端与电解液流道9的底端相连通，用于将吸附有饱和氨气的有机电解液通入电解液流道9中；氨气供给装置11的第二输出端与氮气分离装置12的第二端相连；氮气分离装置12的第一端与电解液流道9的顶端相连通，用于存储电解液流道9中生成的氮气，第一阳极5上生成的氮气从有机电解液中逸出后，首先进入氮气分离装置12暂存；氢气存储装置13的输入端与氢气流道10相连通，阴极8上生成的氢气通过氢气流道10进入氢气存储装置13暂存，然后供应给燃料电池使用。与氢气流道10对应的壳体2内侧设有刚性壁面17，以提高对氢气的密闭性。
其中，氨气供给装置11包括氨气储气罐14、氨气吸附装置15和可调流量循环泵16；
氨气吸附装置15内部装有有机电解液，氨气储气罐14的输出端通过减压阀18与氨气吸附装置15的进气端相连，以将其内存储的氨气通入氨气吸附装置15中的有机电解液中，充分混合以使氨气在有机电解液中达到饱和状态；氨气吸附装置15的底端通过可调流量循环泵16与电解液流道9的第一端相连通，用于将吸附有饱和氨气的有机电解液通入电解液流道9中。氨气吸附装置15的顶端与氮气分离装置12的第二端相连，氨气中如果含有不溶于有机电解液的氮气，可通过氨气吸附装置15的顶端进入氮气分离装置12。
作为本实施例的一个优选，该氨气重整制氢装置包括多个并联的三极电解装置1，每一个三极电解装置1的电解液流道9均与氨气供给装置11、氮气分离装置12相连，氢气流道10与氢气存储装置13相连通，多个三极电解装置1并行工作，从而提高制氢速度和效率。
本实施例还提供了一种基于上述氨气重整制氢装置的氨气重整制氢方法，包括以下步骤：
S1：将氨气储气罐14中的氨气通入氨气吸附装置15内的有机电解液中，使氨气在有机电解液中达到饱和状态；
S2：将氨气吸附装置15中吸附有氨气的有机电解液通入电解液流道9中，在第一阳极5和阴极8之间施加第一电压，在第二阳极6和阴极8之间施加第二电压，且第一电压大于第二电压；
S3：电解液流道9中的氨气在第一电压与第二电压的电压差的驱动下迁移至第一阳极5，在第一阳极5上被氧化为氮气、氨根离子与少量的氢离子；氮气从有机电解液中逸出，进入氨气吸附装置15；
S4：氨根离子与氢离子迁移至第二阳极6，在第二阳极6上转化为氨气和氢离子，氢离子在电压差的作用下通过质子交换膜7，在阴极8还原生成氢气；生成的氢气通过氢气流道10进入氢气存储装置13存储起来备用。
以下给出具体的实施例：
实施例一
第一阳极5上的催化剂采用钌Ru，扩散层采用泡沫镍；第二阳极6上的催化剂采用金属铂，扩散层选用银网；阴极8采用银网，质子交换膜7采用全氟磺酸型质子交换膜7；将第二阳极6、质子交换膜7和阴极8压合在一起得到三合一膜电极；将第一阳极5、膜电极、壳体2、第一直流电源3和第二直流电源4组装起来构成密闭空间；第一阳极5、第二阳极6与壳体2围合成的空间构成电解液流道9，阴极8与壳体2围合成的空间构成氢气流道10；
在氨气吸附装置15中注入甲醇，打开氨气储气罐14，将氨气通入甲醇中至饱和状态；将吸附有饱和氨气的甲醇通入电解液流道9中，控制反应温度为20℃，第一直流电源3的电压为2.5V，第二直流电源的电压为1V，30min后检测氢气存储装置13中的压力，测得氢气的压力为280kPa。
实施例二
第一阳极5上的催化剂采用铑Rh，扩散层采用碳布；第二阳极6上的催化剂采用金属铂-铬合金，扩散层选用石墨化碳纸；阴极8采用泡沫镍，质子交换膜7采用非氟化质子交换膜7；将第二阳极6、质子交换膜7和阴极8压合在一起得到三合一膜电极；将第一阳极5、膜电极、壳体2、第一直流电源3和第二直流电源4组装起来构成密闭空间；第一阳极5、第二阳极6与壳体2围合成的空间构成电解液流道9，阴极8与壳体2围合成的空间构成氢气流道10；
在氨气吸附装置15中注入乙醇，打开氨气储气罐14，将氨气通入乙醇中至饱和状态；将吸附有饱和氨气的乙醇通入电解液流道9中，控制反应温度为25℃，第一直流电源3的电压为3V，第二直流电源的电压为1V，40min后检测氢气存储装置13中的压力，测得氢气的压力为326kPa。
实施例三
第一阳极5上的催化剂采用钯Pd，扩散层采用银网；第二阳极6上的催化剂采用金属铂-镍合金，扩散层选用银网；阴极8采用泡沫镍，质子交换膜7采用无机酸与树脂共混质子交换膜；将第二阳极6、质子交换膜7和阴极8压合在一起得到三合一膜电极；将第一阳极5、膜电极、壳体2、第一直流电源3和第二直流电源4组装起来构成密闭空间；第一阳极5、第二阳极6与壳体2围合成的空间构成电解液流道9，阴极8与壳体2围合成的空间构成氢气流道10；
在氨气吸附装置15中注入乙二醇，打开氨气储气罐14，将氨气通入乙二醇中至饱和状态；将吸附有饱和氨气的乙二醇通入电解液流道9中，控制反应温度为25℃，第一直流电源3的电压为3V，第二直流电源的电压为1.2V，35min后检测氢气存储装置13中的压力，测得氢气的压力为339.5kPa。
实施例四
第一阳极5上的催化剂采用合金催化剂Fe-Al-K，扩散层采用石墨化碳纸；第二阳极6上的催化剂采用金属铂-钴合金，扩散层选用泡沫镍；阴极8采用银网，质子交换膜7采用全氟磺酸型质子交换膜7；将第二阳极6、质子交换膜7和阴极8压合在一起得到三合一膜电极；将第一阳极5、膜电极、壳体2、第一直流电源3和第二直流电源4组装起来构成密闭空间；第一阳极5、第二阳极6与壳体2围合成的空间构成电解液流道9，阴极8与壳体2围合成的空间构成氢气流道10；
在氨气吸附装置15中注入碳酸丙烯酯，打开氨气储气罐14，将氨气通入碳酸丙烯酯中至饱和状态；将吸附有饱和氨气的碳酸丙烯酯通入电解液流道9中，控制反应温度为30℃，第一直流电源3的电压为3V，第二直流电源的电压为1.4V，30min后检测氢气存储装置13中的压力，测得氢气的压力为365kPa。
实施例五
第一阳极5上的催化剂采用合金催化剂La-Ni-Pt，扩散层采用泡沫镍；第二阳极6上的催化剂采用金属铂-铁合金，扩散层选用碳布；阴极8采用泡沫镍，质子交换膜7采用全氟磺酸型质子交换膜7；将第二阳极6、质子交换膜7和阴极8压合在一起得到三合一膜电极；将第一阳极5、膜电极、壳体2、第一直流电源3和第二直流电源4组装起来构成密闭空间；第一阳极5、第二阳极6与壳体2围合成的空间构成电解液流道9，阴极8与壳体2围合成的空间构成氢气流道10；
在氨气吸附装置15中注入丁二醇，打开氨气储气罐14，将氨气通入丁二醇中至饱和状态；将吸附有饱和氨气的丁二醇通入电解液流道9中，控制反应温度为35℃，第一直流电源3的电压为3V，第二直流电源的电压为1.6V，30min后检测氢气存储装置13中的压力，测得氢气的压力为345.4kPa。
实施例六
第一阳极5上的催化剂采用合金催化剂Fe-Mo，扩散层采用碳布；第二阳极6上的催化剂采用金属铂-钛合金，扩散层选用石墨化碳纸；阴极8采用银网，质子交换膜7采用非氟化质子交换膜7；将第二阳极6、质子交换膜7和阴极8压合在一起得到三合一膜电极；将第一阳极5、膜电极、壳体2、第一直流电源3和第二直流电源4组装起来构成密闭空间；第一阳极5、第二阳极6与壳体2围合成的空间构成电解液流道9，阴极8与壳体2围合成的空间构成氢气流道10；
在氨气吸附装置15中注入甲醇，打开氨气储气罐14，将氨气通入甲醇中至饱和状态；将吸附有饱和氨气的甲醇通入电解液流道9中，控制反应温度为40℃，第一直流电源3的电压为3V，第二直流电源的电压为2V，30min后检测氢气存储装置13中的压力，测得氢气的压力为338kPa。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电化学式的氨气重整制氢装置，其特征在于，包括三极电解装置，该三极电解装置包括壳体、第一直流电源、第二直流电源，以及设于所述壳体内部的第一阳极、第二阳极、质子交换膜、阴极；
所述第二阳极和阴极分别设于所述质子交换膜的两侧，所述第一阳极、第二阳极与壳体围合成的空间构成电解液流道，所述电解液流道用于盛放吸附有饱和氨气的有机电解液；所述阴极与壳体围合成的空间构成氢气流道，所述氢气流道用于存储生成的氢气；
所述第一直流电源的正极端与第一阳极相连，负极端与阴极相连；所述第二直流电源的正极端与第二阳极相连，负极端与阴极相连；第一直流电源的工作电压高于第二直流电源。
2.如权利要求1所述的氨气重整制氢装置，其特征在于，还包括氨气供给装置、氮气分离装置和氢气存储装置；
所述氨气供给装置的第一输出端与电解液流道的第一端相连通，用于将吸附有饱和氨气的有机电解液通入电解液流道中；氨气供给装置的第二输出端与氮气分离装置的第二端相连；氮气分离装置的第一端与电解液流道的第二端连通，用于存储电解液流道中排出的氮气；所述氢气存储装置的输入端与氢气流道连通。
3.如权利要求2所述的氨气重整制氢装置，其特征在于，包括多个并联的三极电解装置，每一个所述三极电解装置的电解液流道均与氨气供给装置、氮气分离装置连通，氢气流道与氢气存储装置连通。
4.如权利要求2或3所述的氨气重整制氢装置，其特征在于，所述氨气供给装置包括氨气储气罐、氨气吸附装置和循环泵；
所述氨气吸附装置内部装有有机电解液，所述氨气储气罐的输出端通过减压阀与氨气吸附装置的进气端相连，以将其内存储的氨气通入所述有机电解液中；氨气吸附装置的底端通过循环泵与电解液流道的第一端相连通，用于将吸附有饱和氨气的有机电解液通入电解液流道中。
5.如权利要求1或3所述的氨气重整制氢装置，其特征在于，所述第一阳极包括第一催化层和扩散层；
所述第一催化层的活性物质为金属催化剂或合金催化剂，所述金属催化剂包括但不限于钌、镍、铑、钴、铱、铁、铂、钯；所述合金催化剂包括但不限于Fe-Al-K、La-Ni-Pt、Fe-Mo和Fe-Cr；所述扩散层采用石墨化碳纸、碳布、泡沫镍、银网中的任一种；
所述第二阳极包括第二催化层和扩散层；
所述第二催化层的活性物质为铂或铂与过渡金属的合金；所述扩散层采用石墨化碳纸、碳布、泡沫镍、银网中的任一种；
所述阴极为高电子电导率的气体扩散层，所述气体扩散层采用石墨化碳纸、碳布、泡沫镍、银网中的任一种。
6.如权利要求1或3所述的氨气重整制氢装置，其特征在于，所述有机电解液包括但不限于甲醇、乙醇、乙二醇、碳酸丙烯酯。
7.如权利要求1或3所述的氨气重整制氢装置，其特征在于，所述第一直流电源的工作电压为3V，所述第二直流电源的工作电压为1.4V。
8.如权利要求1或3所述的氨气重整制氢装置，其特征在于，所述质子交换膜为全氟磺酸型质子交换膜、非氟化质子交换膜、无机酸与树脂共混质子交换膜中的任一种。
9.一种基于权利要求1-8任一项所述的氨气重整制氢装置的氨气重整制氢方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将氨气通入有机电解液中，使氨气在所述有机电解液中达到饱和状态；
S2：将吸附有氨气的有机电解液通入电解液流道中，在第一阳极和阴极之间施加第一电压，在第二阳极和阴极之间施加第二电压，且所述第一电压大于第二电压；
S3：电解液流道中的氨气在第一电压与第二电压的电压差的驱动下迁移至第一阳极，在第一阳极上被氧化为氮气、氨根离子与少量的氢离子；
S4：所述氨根离子与氢离子迁移至第二阳极，在第二阳极上转化为氨气和氢离子，所述氢离子在电压差的作用下通过质子交换膜，在阴极还原生成氢气。
10.如权利要求9所述的氨气重整制氢方法，其特征在于，所述第一电压为3V，所述第二电压为1.4V。
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