CN110273163A - 一种可再生能源直接电解含尿素废水制氢的系统及方法 - Google Patents
一种可再生能源直接电解含尿素废水制氢的系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110273163A CN110273163A CN201910665683.5A CN201910665683A CN110273163A CN 110273163 A CN110273163 A CN 110273163A CN 201910665683 A CN201910665683 A CN 201910665683A CN 110273163 A CN110273163 A CN 110273163A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- module
- urea
- waste water
- hydrogen
- containing waste
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 129
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 129
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 128
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 109
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 title claims abstract description 109
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 82
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 title claims abstract description 64
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims abstract description 37
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 10
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 10
- 239000002585 base Substances 0.000 claims description 9
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical group [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000003814 drug Substances 0.000 claims description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 5
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical group [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 4
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910002064 alloy oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 3
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 3
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 5
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 4
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 abstract description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 6
- 238000011161 development Methods 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004087 circulation Effects 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 210000002700 urine Anatomy 0.000 description 2
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical group [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/02—Hydrogen or oxygen
- C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B15/00—Operating or servicing cells
- C25B15/08—Supplying or removing reactants or electrolytes; Regeneration of electrolytes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/60—Constructional parts of cells
- C25B9/65—Means for supplying current; Electrode connections; Electric inter-cell connections
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/38—Organic compounds containing nitrogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/46—Apparatus for electrochemical processes
- C02F2201/461—Electrolysis apparatus
- C02F2201/46105—Details relating to the electrolytic devices
- C02F2201/4616—Power supply
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/133—Renewable energy sources, e.g. sunlight
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
本发明公开了一种可再生能源直接电解含尿素废水制氢的系统及方法,系统包括再生能源发电模块、电力调节模块、含尿素废水预处理模块、碱性尿素电解制氢模块、气/液分离干燥提纯模块、碱液循环系统、储氢罐和阳极产物储存模块,所述再生能源发电模块输出端与电力调节模块的输入端连接,且所述电力调节模块的输出端与碱性尿素电解制氢模块连接;本发明,促进可再生能源电力的就近及时消纳,降低制氢成本,提高制氢系统对电源波动性和间歇性的耐受度,将制氢技术和水处理技术进行耦合,降低了制氢能耗的同时避免了环境污染,系统适用性广泛,稳定性较强,制备的氢气纯度高,且工艺简单,易于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及新能源和水处理技术领域,具体为一种可再生能源直接电解含尿素废水制氢的系统及方法。
背景技术
随着全球可再生能源开发利用规模不断扩大,发展可再生能源已是我国推进能源转型和应对气候变化的重要途径。近年来,风电、光伏产业迎来了突飞猛进的发展。但是,受电源波动性的限制,弃风、弃光现象十分严重。清洁能源发展不平衡的矛盾日益凸显,特别是清洁能源消纳问题突出,已严重制约电力行业健康可持续发展。在当前的形势下,迫切需要开发可再生能源大规模消纳技术,以解决日益严重的弃电问题。
可再生能源具有显著的季节性长周期波动特征,储电等途径无法实现大规模、长周期的存储及释放。常规电解水制氢技术较为成熟,但发生分解反应所需电动势较高(1.23V),意味着必须用较高的电压才能促使反应发生。尿素可通过电化学方式氧化,在阳极获得氮气,在阴极得到氢气,标准电动势为0.37V,远低于电解水的反应电动势。由于尿素稳定,无毒且不易燃烧已经被越来越多的专家学者认为可以作为理想的氢能载体。此外,在工业尿素合成过程中,废水中的尿素极为丰富,如果不加处理将会污染地下水,直接威胁人类健康。针对上述情况,所以我们设计一种可再生能源直接电解含尿素废水制氢的系统及方法是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可再生能源直接电解含尿素废水制氢的系统及方法,促进可再生能源电力的就近及时消纳,降低制氢成本,提高制氢系统对电源波动性和间歇性的耐受度,将制氢技术和水处理技术进行耦合,降低了制氢能耗的同时避免了环境污染,系统适用性广泛,稳定性较强,制备的氢气纯度高,且工艺简单,易于工业化生产。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
一种可再生能源直接电解含尿素废水制氢的系统,包括再生能源发电模块、电力调节模块、含尿素废水预处理模块、碱性尿素电解制氢模块、气/液分离干燥提纯模块、碱液循环系统、储氢罐和阳极产物储存模块,所述再生能源发电模块输出端与电力调节模块的输入端连接,且所述电力调节模块的输出端与碱性尿素电解制氢模块连接,所述含尿素废水预处理模块的出口连接碱性尿素电解制氢模块的电解液入口,所述碱性尿素电解制氢模块的阴极气体出口连接气/液分离干燥提纯模块的气体入口;
其中,所述气/液分离干燥提纯模块将纯化后的氢气输入储氢罐,所述气/液分离干燥提纯模块中的尿素废水经碱液循环系统回到碱性尿素电解制氢模块,所述碱性尿素电解制氢模块的阳极出口连接阳极产物储存模块;
其中,所述再生能源发电模块为风力发电、太阳能发电和水力发电中的任何一种或多种,用于供能;所述电力调节模块包括变压器和AC-DC控制器,用于电力的调节;所述含尿素废水预处理模块用于废水的过滤、调节和加碱液处理,处理后的废水经过加药泵进入碱性尿素电解制氢模块;所述碱性尿素电解制氢模块包括电解槽,电解槽为常规碱性电解槽,阳极为镍基氧化物或镍基合金氧化物,阴极为镍基合金,用于电解制氢;所述阳极产物储存模块用于固废储备。
一种可再生能源直接电解含尿素废水制氢的方法,包括如下步骤:
S1:含尿素废水通过含尿素废水预处理模块,进行预处理;
S2:将处理好的废水经过加药泵进入碱性尿素电解制氢模块,经过碱液循环系统循环2-3次;
S3:再生能源发电模块通过电力调节模块向碱性尿素电解制氢模块供电;
S4:碱性尿素电解制氢模块的阴极产生的氢气进入气/液分离干燥提纯模块进行分离、干燥和提纯;
S5:气/液分离干燥提纯模块中的含尿素废水经过碱液循环系统回到碱性尿素电解制氢模块;
S6:纯化后的氢气进入储氢罐;
S7:阳极产物将排入阳极产物储存模块。
作为本发明进一步的方案:所述S1步骤中含尿素废水预处理模块中包括过滤装置、调节装置和加碱液装置;
其中,所述过滤装置用于去除废水中杂质;
所述调节装置用于调节尿素质量浓度,使其保持在5-15%;
所述加碱液装置中所加药剂为氢氧化钾溶液,质量分数在30-40%。
作为本发明进一步的方案:所述S6步骤中纯化后的氢气纯度在99.999%以上。
作为本发明进一步的方案:所述S7步骤中阳极产物储存模块中阳极产生的CO2与电解液中的OH-反应产生碳酸盐。
本发明的有益效果:再生能源发电模块通过电力调节模块向碱性尿素电解制氢模块供电,利用可再生能源直接电解制氢,可以直接促进可再生能源电力的就近及时消纳,也可以降低制氢成本,同时,减缓了可再生能源的波动性和间歇性对电网的影响,提高制氢系统对电源波动性和间歇性的耐受度;含尿素废水通过含尿素废水预处理模块,进行预处理,将处理好的废水经过加药泵进入碱性尿素电解制氢模块,经过碱液循环系统循环2-3次,碱性尿素电解制氢模块的阴极产生的氢气进入气/液分离干燥提纯模块进行分离、干燥和提纯,气/液分离干燥提纯模块中的含尿素废水经过碱液循环系统回到碱性尿素电解制氢模块,纯化后的氢气进入储氢罐,阳极产物将排入阳极产物储存模块,选用含尿素废水作为电解质进行电解制氢,相比于常规的碱性电解水制氢,电解槽所需电压更低,大大降低了制氢能耗,同时又能有效进行废水处理,减少了环境污染;本系统中含尿素废水预处理模块中包括过滤装置、调节装置和加碱液装置,过滤装置用于去除废水中杂质,调节装置用于调节尿素质量浓度,使其保持在5-15%,加碱液装置中所加药剂为氢氧化钾溶液,质量分数在30-40%,含尿素废水预处理模块可以将电解槽中的尿素保持动态平衡,使系统高效稳定的运行,制备的氢气纯度较高,可作为化工厂原料或者直接用于氢燃料设备如氢燃料电池系统,本制氢工艺简单,以实现工业化。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解,下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明系统流程图;
图中:1、再生能源发电模块;2、电力调节模块;3、含尿素废水预处理模块;4、碱性尿素电解制氢模块;5、气/液分离干燥提纯模块;6、碱液循环系统;7、储氢罐;8、阳极产物储存模块。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1所示,一种可再生能源直接电解含尿素废水制氢的系统,包括再生能源发电模块1、电力调节模块2、含尿素废水预处理模块3、碱性尿素电解制氢模块4、气/液分离干燥提纯模块5、碱液循环系统6、储氢罐7和阳极产物储存模块8,再生能源发电模块1输出端与电力调节模块2的输入端连接,且电力调节模块2的输出端与碱性尿素电解制氢模块4连接,含尿素废水预处理模块3的出口连接碱性尿素电解制氢模块4的电解液入口,碱性尿素电解制氢模块4的阴极气体出口连接气/液分离干燥提纯模块5的气体入口;
其中,气/液分离干燥提纯模块5将纯化后的氢气输入储氢罐7,气/液分离干燥提纯模块5中的尿素废水经碱液循环系统6回到碱性尿素电解制氢模块4,碱性尿素电解制氢模块4的阳极出口连接阳极产物储存模块8;
其中,再生能源发电模块1为风力发电、太阳能发电和水力发电中的任何一种或多种,用于供能;电力调节模块2包括变压器和AC-DC控制器,用于电力的调节;含尿素废水预处理模块3用于废水的过滤、调节和加碱液处理,处理后的废水经过加药泵进入碱性尿素电解制氢模块4;碱性尿素电解制氢模块4包括电解槽,电解槽为常规碱性电解槽,阳极为镍基氧化物或镍基合金氧化物,阴极为镍基合金,用于电解制氢;阳极产物储存模块8用于固废储备。
一种可再生能源直接电解含尿素废水制氢的方法,包括如下步骤:
S1:含尿素废水通过含尿素废水预处理模块3,进行预处理;
其中,含尿素废水预处理模块3中包括过滤装置、调节装置和加碱液装置;过滤装置用于去除废水中杂质;调节装置用于调节尿素质量浓度,使其保持在5-15%;加碱液装置中所加药剂为氢氧化钾溶液,质量分数在30-40%;
S2:将处理好的废水经过加药泵进入碱性尿素电解制氢模块4,经过碱液循环系统6循环2-3次;
S3:再生能源发电模块1通过电力调节模块2向碱性尿素电解制氢模块4供电;
S4:碱性尿素电解制氢模块4的阴极产生的氢气进入气/液分离干燥提纯模块5进行分离、干燥和提纯;
S5:气/液分离干燥提纯模块5中的含尿素废水经过碱液循环系统6回到碱性尿素电解制氢模块4;
S6:纯化后的氢气进入储氢罐7,可作为化工厂原料或者直接用于氢燃料设备如氢燃料电池系统;
其中,纯化后的氢气纯度在99.999%以上;
S7:阳极产物将排入阳极产物储存模块8;
其中,阳极产物储存模块8中阳极产生的CO2与电解液中的OH-反应产生碳酸盐,过程中无CO2排放。
本发明的工作原理:再生能源发电模块1通过电力调节模块2向碱性尿素电解制氢模块4供电,利用可再生能源直接电解制氢,可以直接促进可再生能源电力的就近及时消纳,也可以降低制氢成本,同时,减缓了可再生能源的波动性和间歇性对电网的影响,提高制氢系统对电源波动性和间歇性的耐受度;含尿素废水通过含尿素废水预处理模块3,进行预处理,将处理好的废水经过加药泵进入碱性尿素电解制氢模块4,经过碱液循环系统6循环2-3次,碱性尿素电解制氢模块4的阴极产生的氢气进入气/液分离干燥提纯模块5进行分离、干燥和提纯,气/液分离干燥提纯模块5中的含尿素废水经过碱液循环系统6回到碱性尿素电解制氢模块4,纯化后的氢气进入储氢罐7,阳极产物将排入阳极产物储存模块8,选用含尿素废水作为电解质进行电解制氢,相比于常规的碱性电解水制氢,电解槽所需电压更低,大大降低了制氢能耗,同时又能有效进行废水处理,减少了环境污染;本系统中含尿素废水预处理模块3中包括过滤装置、调节装置和加碱液装置,过滤装置用于去除废水中杂质,调节装置用于调节尿素质量浓度,使其保持在5-15%,加碱液装置中所加药剂为氢氧化钾溶液,质量分数在30-40%,含尿素废水预处理模块3可以将电解槽中的尿素保持动态平衡,使系统高效稳定的运行,制备的氢气纯度较高,可作为化工厂原料或者直接用于氢燃料设备如氢燃料电池系统,本制氢工艺简单,以实现工业化。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节,也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然,根据本说明书的内容,可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例,是为了更好地解释本发明的原理和实际应用,从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (5)
1.一种可再生能源直接电解含尿素废水制氢的系统,其特征在于,包括再生能源发电模块(1)、电力调节模块(2)、含尿素废水预处理模块(3)、碱性尿素电解制氢模块(4)、气/液分离干燥提纯模块(5)、碱液循环系统(6)、储氢罐(7)和阳极产物储存模块(8),所述再生能源发电模块(1)输出端与电力调节模块(2)的输入端连接,且所述电力调节模块(2)的输出端与碱性尿素电解制氢模块(4)连接,所述含尿素废水预处理模块(3)的出口连接碱性尿素电解制氢模块(4)的电解液入口,所述碱性尿素电解制氢模块(4)的阴极气体出口连接气/液分离干燥提纯模块(5)的气体入口;
其中,所述气/液分离干燥提纯模块(5)将纯化后的氢气输入储氢罐(7),所述气/液分离干燥提纯模块(5)中的尿素废水经碱液循环系统(6)回到碱性尿素电解制氢模块(4),所述碱性尿素电解制氢模块(4)的阳极出口连接阳极产物储存模块(8);
其中,所述再生能源发电模块(1)为风力发电、太阳能发电和水力发电中的任何一种或多种,用于供能;所述电力调节模块(2)包括变压器和AC-DC控制器,用于电力的调节;所述含尿素废水预处理模块(3)用于废水的过滤、调节和加碱液处理,处理后的废水经过加药泵进入碱性尿素电解制氢模块(4);所述碱性尿素电解制氢模块(4)包括电解槽,电解槽为常规碱性电解槽,阳极为镍基氧化物或镍基合金氧化物,阴极为镍基合金,用于电解制氢;所述阳极产物储存模块(8)用于固废储备。
2.一种可再生能源直接电解含尿素废水制氢的方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1:含尿素废水通过含尿素废水预处理模块(3),进行预处理;
S2:将处理好的废水经过加药泵进入碱性尿素电解制氢模块(4),经过碱液循环系统(6)循环2-3次;
S3:再生能源发电模块(1)通过电力调节模块(2)向碱性尿素电解制氢模块(4)供电;
S4:碱性尿素电解制氢模块(4)的阴极产生的氢气进入气/液分离干燥提纯模块(5)进行分离、干燥和提纯;
S5:气/液分离干燥提纯模块(5)中的含尿素废水经过碱液循环系统(6)回到碱性尿素电解制氢模块(4);
S6:纯化后的氢气进入储氢罐(7);
S7:阳极产物将排入阳极产物储存模块(8)。
3.根据权利要求2所述的可再生能源直接电解含尿素废水制氢的方法,其特征在于,所述S1步骤中含尿素废水预处理模块(3)中包括过滤装置、调节装置和加碱液装置;
其中,所述过滤装置用于去除废水中杂质;
所述调节装置用于调节尿素质量浓度,使其保持在5-15%;
所述加碱液装置中所加药剂为氢氧化钾溶液,质量分数在30-40%。
4.根据权利要求2所述的可再生能源直接电解含尿素废水制氢的方法,其特征在于,所述S6步骤中纯化后的氢气纯度在99.999%以上。
5.根据权利要求2所述的可再生能源直接电解含尿素废水制氢的方法,其特征在于,所述S7步骤中阳极产物储存模块(8)中阳极产生的CO2与电解液中的OH-反应产生碳酸盐。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910665683.5A CN110273163A (zh) | 2019-07-23 | 2019-07-23 | 一种可再生能源直接电解含尿素废水制氢的系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910665683.5A CN110273163A (zh) | 2019-07-23 | 2019-07-23 | 一种可再生能源直接电解含尿素废水制氢的系统及方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110273163A true CN110273163A (zh) | 2019-09-24 |
Family
ID=67965085
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910665683.5A Pending CN110273163A (zh) | 2019-07-23 | 2019-07-23 | 一种可再生能源直接电解含尿素废水制氢的系统及方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110273163A (zh) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110552017A (zh) * | 2019-10-10 | 2019-12-10 | 闫巍 | 一种废水制氢装置 |
CN111996542A (zh) * | 2020-08-27 | 2020-11-27 | 阳光电源股份有限公司 | 一种制氢系统及其控制方法 |
CN112030182A (zh) * | 2020-09-18 | 2020-12-04 | 安徽大学 | 电化学装置、电化学分解尿素合成过氧化氢的方法、应用 |
CN112794511A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-05-14 | 常州市钛宇新材料科技有限公司 | 一种回收率高的节能自然循环式电解废水处理工艺 |
CN115142068A (zh) * | 2022-07-06 | 2022-10-04 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种可再生能源电解尿素废水合成化工产品的系统及方法 |
CN115305492A (zh) * | 2022-07-01 | 2022-11-08 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 交替进行尿素电解制氢和碳还原的系统及方法和应用系统 |
CN117735678A (zh) * | 2024-02-18 | 2024-03-22 | 成都思达能环保设备有限公司 | 水处理方法及电解装置 |
CN117735678B (zh) * | 2024-02-18 | 2024-05-31 | 成都思达能环保设备有限公司 | 水处理方法及电解装置 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012027368A1 (en) * | 2010-08-23 | 2012-03-01 | Ohio University | Selective catalytic reducton via electrolysis of urea |
CN207010249U (zh) * | 2017-07-14 | 2018-02-13 | 北京理工大学 | 一种风电制氢储能的氢燃料复合电池 |
CN108374181A (zh) * | 2018-04-10 | 2018-08-07 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 尿素电解用于废水处理和煤液化供氢的系统及方法 |
CN108390085A (zh) * | 2018-04-10 | 2018-08-10 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种电解尿素制氢用于燃料电池汽车的系统及方法 |
CN108486596A (zh) * | 2018-06-02 | 2018-09-04 | 南通安思卓新能源有限公司 | 一种风电电解水制氢系统 |
CN109638893A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-04-16 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种尿素废水用于高安全高效率风电制氢调峰调频系统 |
CN210826376U (zh) * | 2019-07-23 | 2020-06-23 | 闫巍 | 一种可再生能源直接电解含尿素废水制氢的系统 |
-
2019
- 2019-07-23 CN CN201910665683.5A patent/CN110273163A/zh active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012027368A1 (en) * | 2010-08-23 | 2012-03-01 | Ohio University | Selective catalytic reducton via electrolysis of urea |
CN207010249U (zh) * | 2017-07-14 | 2018-02-13 | 北京理工大学 | 一种风电制氢储能的氢燃料复合电池 |
CN108374181A (zh) * | 2018-04-10 | 2018-08-07 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 尿素电解用于废水处理和煤液化供氢的系统及方法 |
CN108390085A (zh) * | 2018-04-10 | 2018-08-10 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种电解尿素制氢用于燃料电池汽车的系统及方法 |
CN108486596A (zh) * | 2018-06-02 | 2018-09-04 | 南通安思卓新能源有限公司 | 一种风电电解水制氢系统 |
CN109638893A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-04-16 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种尿素废水用于高安全高效率风电制氢调峰调频系统 |
CN210826376U (zh) * | 2019-07-23 | 2020-06-23 | 闫巍 | 一种可再生能源直接电解含尿素废水制氢的系统 |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110552017A (zh) * | 2019-10-10 | 2019-12-10 | 闫巍 | 一种废水制氢装置 |
CN111996542A (zh) * | 2020-08-27 | 2020-11-27 | 阳光电源股份有限公司 | 一种制氢系统及其控制方法 |
CN111996542B (zh) * | 2020-08-27 | 2021-12-10 | 阳光电源股份有限公司 | 一种制氢系统及其控制方法 |
CN112030182A (zh) * | 2020-09-18 | 2020-12-04 | 安徽大学 | 电化学装置、电化学分解尿素合成过氧化氢的方法、应用 |
CN112794511A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-05-14 | 常州市钛宇新材料科技有限公司 | 一种回收率高的节能自然循环式电解废水处理工艺 |
CN115305492A (zh) * | 2022-07-01 | 2022-11-08 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 交替进行尿素电解制氢和碳还原的系统及方法和应用系统 |
CN115305492B (zh) * | 2022-07-01 | 2023-11-07 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 交替进行尿素电解制氢和碳还原的系统及方法和应用系统 |
WO2024001709A1 (zh) * | 2022-07-01 | 2024-01-04 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 交替进行尿素电解制氢和碳还原的系统及方法和应用系统 |
CN115142068A (zh) * | 2022-07-06 | 2022-10-04 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种可再生能源电解尿素废水合成化工产品的系统及方法 |
CN117735678A (zh) * | 2024-02-18 | 2024-03-22 | 成都思达能环保设备有限公司 | 水处理方法及电解装置 |
CN117735678B (zh) * | 2024-02-18 | 2024-05-31 | 成都思达能环保设备有限公司 | 水处理方法及电解装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110273163A (zh) | 一种可再生能源直接电解含尿素废水制氢的系统及方法 | |
CN207010249U (zh) | 一种风电制氢储能的氢燃料复合电池 | |
CN107017651A (zh) | 一种风电制氢储能的氢燃料复合电池及其发电方法 | |
CN111663150B (zh) | 一种波动型功率输入的电解水制氢方法及其装置 | |
CN208395285U (zh) | 电解装置 | |
CN101974764A (zh) | 一种太阳能热光伏制氢装置 | |
CN108374181B (zh) | 尿素电解用于废水处理和煤液化供氢的系统及方法 | |
CN109638893A (zh) | 一种尿素废水用于高安全高效率风电制氢调峰调频系统 | |
CN107419290B (zh) | 一种电解盐水制备纯氢气、氧气的系统及方法 | |
CN213521311U (zh) | 一种弃风电解水制氢能源综合利用系统 | |
CN114481161A (zh) | 电解水制氢系统及制氧子系统 | |
CN106894047A (zh) | 一种化学镀镍老化液中镍的高效环保回收方法 | |
CN210826376U (zh) | 一种可再生能源直接电解含尿素废水制氢的系统 | |
CN216192753U (zh) | 一种混合制氢系统 | |
CN106319558A (zh) | 一种高效多孔的MoS2‑Zn析氢电极及其制备方法 | |
CN101275233A (zh) | 一种采用醇类为原料的制氢方法 | |
CN212655633U (zh) | 一种基于城市污水处理厂的综合能源系统 | |
CN204873820U (zh) | 一种液相合金与海水反应制备氢气的装置 | |
CN208395286U (zh) | 一种风电电解水制氢系统 | |
CN109672196A (zh) | 一种甲醇废水用于风电制氢调峰调频系统 | |
CN212849881U (zh) | 一种热能深度利用的电储氢热一体化能源系统 | |
CN213327859U (zh) | 一种水电电解水用制氢设备 | |
CN104831308B (zh) | 高效热电化学制氢装置及其制氢方法 | |
CN209313450U (zh) | 一种甲醇废水用于风电制氢调峰调频系统 | |
CN209250261U (zh) | 一种尿素废水用于高安全高效率风电制氢调峰调频系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |