CN111468054A - 一种不饱和有机物循环加氢储能装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种不饱和有机物循环加氢储能装置及方法，包括电化学工作站、阴极反应室、阳极反应室和固体聚合物电解质膜电极，阴极反应室和阳极反应室两端均设置有聚氯乙烯夹板，阴极反应室和阳极反应室外侧的聚氯乙烯夹板上设置有石墨电极，阴极反应室和阳极反应室内侧的聚氯乙烯通过固体聚合物电解质膜电极连接；石墨电极和固体聚合物电解质膜电极通过导线连接至电化学工作站；阴极反应室上通过聚四氟乙烯管依次连通有形成循环回路的阴极储液罐、阴极循环泵、阴极比例阀和阴极超声波流量仪，阳极反应室上通过聚四氟乙烯管依次连通有形成循环回路的阳极储液罐、阳极循环泵、阳极比例阀和阳极超声波流量仪；从而保证目标产物的产量和产率。

Description

一种不饱和有机物循环加氢储能装置及方法
技术领域
本发明属于储能装置技术领域，具体涉及一种不饱和有机物循环加氢储能装置及方法。
背景技术
在能源危机与环境压力的双重背景下，世界各国对绿色能源的需求更加迫切。氢能因为清洁无污染、热值高和来源广泛的优点，受到广泛关注。氢能工业对储氢的要求总的来说是储氢系统要具备安全、容量大、成本低、使用方便等优点。但在大部分储能装置中，如高压储氢与液化储氢虽然有很多优点，但也存在经济性差、能耗高、蒸发损失大、工作不安全等缺点；金属氢化物储氢技术优劣性取决于储存与运输容器内部的传质与传热问题的解决，因此对装置亦有更严苛更高的要求；而有机氢化物储氢是借助不饱和液体有机物与氢的可逆反应来实现氢的储存和释放，但是其装置构造以及其工作方式至关重要。
专利一种不饱和有机物循环加氢储能装置(申请号CN201810342964.2)公开了一种不饱和有机物循环加氢储能装置，属于电催化材料与化工设备领域。其装置包括阳极反应室、固体聚合物电解质膜电极、阴极反应室、物料循环及恒温水浴循环回路、直流稳压源、电化学工作站及计算机、高定向热解石墨电极与石墨纤维布电极及引线、气体收集系统。该装置设备投资比高压储氢与液化储氢节省，比金属氢化物的储氢密度高，加氢电流效率及目标产物产率大幅提高，加氢储能经济性强，常压常温工况，安全性高，环境污染小，操作简单，维护方便，使用寿命长。但是上述装置，对于阳极反应室和阴极反应室的供料缺乏有效的控制，使得整个工作过程得不到有效的监控和调节，从而影响最终目标产物的产量和产率。
因此为了解决上述问题，本发明提出一种基于监测控制的不饱和有机物循环加氢储能装置及方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种不饱和有机物循环加氢储能装置及方法，以解决现有的不饱和有机物循环加氢储能装置缺乏有效的监测控制，从而影响最终目标产物的产量和产率的问题。
本发明提供了如下的技术方案：
一种不饱和有机物循环加氢储能装置，包括计算机、电化学工作站、阴极反应室、阳极反应室和固体聚合物电解质膜电极，所述阴极反应室和所述阳极反应室两端分别设置有聚氯乙烯夹板，所述阴极反应室和所述阳极反应室外侧的聚氯乙烯夹板上设置有石墨电极，所述阴极反应室和所述阳极反应室内侧的聚氯乙烯通过所述固体聚合物电解质膜电极连接；所述石墨电极和所述固体聚合物电解质膜电极通过导线连接至所述电化学工作站；所述阴极反应室上通过聚四氟乙烯管依次连通有形成循环回路的阴极储液罐、阴极循环泵、阴极比例阀和阴极超声波流量仪，所述阳极反应室上通过聚四氟乙烯管依次连通有形成循环回路的阳极储液罐、阳极循环泵、阳极比例阀和阳极超声波流量仪；所述计算机分别通过导线连接电化学工作站、阴极循环泵、阴极比例阀和阴极超声波流量仪、阳极储液罐、阳极循环泵、阳极比例阀和阳极超声波流量仪。
优选的，所述阴极反应室和所述阳极反应室分别设置有气体收集装置。
优选的，所述阳极反应室和所述阴极反应室外侧均设有水浴外套，两个所述水浴外套均连接至恒温水箱。
优选的，所述阳极反应室设置有浓度监测模块，所述阴极反应室设置有取样监测模块，所述浓度监测模块和所述取样监测模块分别连接至计算机。
一种利用上述的不饱和有机物循环加氢储能装置的实现方法，包括以下步骤：
S1、通过启动阳极循环泵，从阳极储液罐内将反应液输入阳极反应室，启动阴极循环泵，从阴极储液罐内将含目标产物的混合不饱和有机物输入阴极反应室；
S2、启动连接于阳极反应室及阴极反应室的气体收集装置；
S3、通过恒温水箱控制获得阴极反应室的最佳加氢反应温度，提高目标产物的产率，同时保证阳极反应室的反应温度与阴极反应室的相同；
S4、通过阳极比例阀调节阳极储液罐的反应液输入量，保证阳极反应室的反应液浓度，通过阴极比例阀调节阴极储液罐的含目标产物的混合不饱和有机物的输入量，保证加氢反应充分，以获得高产率的目标产物；
S5、通过阳极储液罐中的浓度监测模块，维持反应液浓度在设定值，通过阴极储液罐中的取样监测模块，采集目标产物直至其含量达到要求；
S6、通过气体收集装置收集阳极反应室中析出的未参加反应的氢气，通过气体收集装置收集阴极反应室中反应液蒸发气体，再经液化处理后作为不饱和有机物加氢反应原料添加至阴极储液罐中。
优选的，所述S4中，通过阳极比例阀调节阳极储液罐的反应液输入量，保证阳极反应室的反应液浓度，包括设定反应液浓度与实际反应液浓度进行数据处理获得阳极目标供料流量，阳极目标供料流量与阳极实际供料流量进行数据处理获得阳极比例阀开口度；其中，设定反应液浓度为满足生产需要的反应液浓度设定值，实际反应液浓度从浓度监测模块获取，阳极实际供料流量从阳极超声波流量仪获得。
优选的，所述S4中，通过阴极比例阀调节阴极储液罐的含目标产物的混合不饱和有机物的输入量，保证加氢反应充分，包括设定目标产物含量与实际目标产物含量进行数据处理获得阴极目标供料流量，阴极目标供料流量与阴极实际供料流量进行数据处理获得阴极比例阀开口度；其中，设定目标产物含量为满足生产要求的目标产物含量设定值，实际目标产物含量从取样监测模块获取，阴极实际供料流量从阴极超声波流量仪获得。
本发明的有益效果是：
本发明一种不饱和有机物循环加氢储能装置及方法，通过对阳极反应室和阴极反应室内的反应液和不饱和有机物的循环监测控制，通过阳极比例阀调节阳极储液罐的反应液输入量，保证阳极反应室的反应液浓度，通过阴极比例阀调节阴极储液罐的含目标产物的混合不饱和有机物的输入量，保证加氢反应充分，以获得高产率的目标产物；从而保证整个装置的目标产物含量到达生产要求的前提下，保证其产量和产率。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明结构示意图；
图2是阳极比例阀和阴极比例阀的开口度示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种不饱和有机物循环加氢储能装置，包括计算机、电化学工作站、阴极反应室、阳极反应室和固体聚合物电解质膜电极，阴极反应室和阳极反应室两端分别设置有聚氯乙烯夹板，阴极反应室和阳极反应室外侧的聚氯乙烯夹板上设置有石墨电极，阴极反应室和阳极反应室内侧的聚氯乙烯通过固体聚合物电解质膜电极连接；石墨电极和固体聚合物电解质膜电极通过导线连接至电化学工作站；阴极反应室上通过聚四氟乙烯管依次连通有形成循环回路的阴极储液罐、阴极循环泵、阴极比例阀和阴极超声波流量仪，阳极反应室上通过聚四氟乙烯管依次连通有形成循环回路的阳极储液罐、阳极循环泵、阳极比例阀和阳极超声波流量仪；阴极反应室和阳极反应室分别设置有气体收集装置，阳极反应室和阴极反应室外侧均设有水浴外套，两个水浴外套均连接至恒温水箱，阳极反应室设置有浓度监测模块，阴极反应室设置有取样监测模块。
计算机分别通过导线连接电化学工作站、阴极循环泵、阴极比例阀和阴极超声波流量仪、阳极储液罐、阳极循环泵、阳极比例阀、阳极超声波流量仪、浓度监测模块和取样监测模块。
一种利用上述的不饱和有机物循环加氢储能装置的实现方法，包括以下步骤：
S1、通过启动阳极循环泵，从阳极储液罐内将反应液输入阳极反应室，启动阴极循环泵，从阴极储液罐内将含目标产物的混合不饱和有机物输入阴极反应室；
S2、启动连接于阳极反应室及阴极反应室的气体收集装置；
S3、通过恒温水箱控制获得阴极反应室的最佳加氢反应温度，提高目标产物的产率，同时保证阳极反应室的反应温度与阴极反应室的相同；
S4、通过阳极比例阀调节阳极储液罐的反应液输入量，保证阳极反应室的反应液浓度，通过阴极比例阀调节阴极储液罐的含目标产物的混合不饱和有机物的输入量，保证加氢反应充分，以获得高产率的目标产物；
通过阳极比例阀调节阳极储液罐的反应液输入量，保证阳极反应室的反应液浓度，包括设定反应液浓度与实际反应液浓度进行数据处理获得阳极目标供料流量，阳极目标供料流量与阳极实际供料流量进行数据处理获得阳极比例阀开口度；其中，设定反应液浓度为满足生产需要的反应液浓度设定值，实际反应液浓度从浓度监测模块获取，阳极实际供料流量从阳极超声波流量仪获得；
通过阴极比例阀调节阴极储液罐的含目标产物的混合不饱和有机物的输入量，保证加氢反应充分，包括设定目标产物含量与实际目标产物含量进行数据处理获得阴极目标供料流量，阴极目标供料流量与阴极实际供料流量进行数据处理获得阴极比例阀开口度；其中，设定目标产物含量为满足生产要求的目标产物含量设定值，实际目标产物含量从取样监测模块获取，阴极实际供料流量从阴极超声波流量仪获得；
S5、通过阳极储液罐中的浓度监测模块，维持反应液浓度在设定值，通过阴极储液罐中的取样监测模块，采集目标产物直至其含量达到要求；
S6、通过气体收集装置收集阳极反应室中析出的未参加反应的氢气，提高装置运行安全性，通过气体收集装置收集阴极反应室中反应液蒸发气体，再经液化处理后作为不饱和有机物加氢反应原料添加至阴极储液罐中，一方面可杜绝对环境的污染，另一方面提高经济效益。
在上述具体实施方式中，反应液可以选取稀酸溶液，如0.5mol/L稀硫酸；不饱和有机物可以选取苯溶液；恒温水箱控制获得阴极反应室的最佳加氢反应温度可以为50～70℃。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种不饱和有机物循环加氢储能装置，其特征在于，包括计算机、电化学工作站、阴极反应室、阳极反应室和固体聚合物电解质膜电极，所述阴极反应室和所述阳极反应室两端均设置有聚氯乙烯夹板，所述阴极反应室和所述阳极反应室外侧的聚氯乙烯夹板上设置有石墨电极，阴极反应室和阳极反应室内侧的聚氯乙烯通过所述固体聚合物电解质膜电极连接；所述石墨电极和所述固体聚合物电解质膜电极通过导线连接至所述电化学工作站；所述阴极反应室上通过聚四氟乙烯管依次连通有形成循环回路的阴极储液罐、阴极循环泵、阴极比例阀和阴极超声波流量仪，所述阳极反应室上通过聚四氟乙烯管依次连通有形成循环回路的阳极储液罐、阳极循环泵、阳极比例阀和阳极超声波流量仪；所述计算机分别通过导线连接电化学工作站、阴极循环泵、阴极比例阀和阴极超声波流量仪、阳极储液罐、阳极循环泵、阳极比例阀和阳极超声波流量仪。
2.根据权利要求1所述的一种不饱和有机物循环加氢储能装置，其特征在于，所述阴极反应室和所述阳极反应室分别设置有气体收集装置。
3.根据权利要求1所述的一种不饱和有机物循环加氢储能装置，其特征在于，所述阳极反应室和所述阴极反应室外侧均设有水浴外套，两个所述水浴外套均连接至恒温水箱。
4.根据权利要求1所述的一种不饱和有机物循环加氢储能装置，其特征在于，所述阳极反应室设置有浓度监测模块，所述阴极反应室设置有取样监测模块，所述浓度监测模块和所述取样监测模块分别连接至计算机。
5.一种利用权利要求1所述的不饱和有机物循环加氢储能装置的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、通过启动阳极循环泵，从阳极储液罐内将反应液输入阳极反应室，启动阴极循环泵，从阴极储液罐内将含目标产物的混合不饱和有机物输入阴极反应室；
S2、启动连接于阳极反应室及阴极反应室的气体收集装置；
S3、通过恒温水箱控制获得阴极反应室的最佳加氢反应温度，提高目标产物的产率，同时保证阳极反应室的反应温度与阴极反应室的相同；
S4、通过阳极比例阀调节阳极储液罐的反应液输入量，保证阳极反应室的反应液浓度，通过阴极比例阀调节阴极储液罐的含目标产物的混合不饱和有机物的输入量，保证加氢反应充分，以获得高产率的目标产物；
S5、通过阳极储液罐中的浓度监测模块，维持反应液浓度在设定值，通过阴极储液罐中的取样监测模块，采集目标产物直至其含量达到要求；
S6、通过气体收集装置收集阳极反应室中析出的未参加反应的氢气，通过气体收集装置收集阴极反应室中反应液蒸发气体，再经液化处理后作为不饱和有机物加氢反应原料添加至阴极储液罐中。
6.根据权利要求5所述的不饱和有机物循环加氢储能装置的实现方法，其特征在于，所述S4中，通过阳极比例阀调节阳极储液罐的反应液输入量，保证阳极反应室的反应液浓度，包括设定反应液浓度与实际反应液浓度进行数据处理获得阳极目标供料流量，阳极目标供料流量与阳极实际供料流量进行数据处理获得阳极比例阀开口度；其中，设定反应液浓度为满足生产需要的反应液浓度设定值，实际反应液浓度从浓度监测模块获取，阳极实际供料流量从阳极超声波流量仪获得。
7.根据权利要求5所述的不饱和有机物循环加氢储能装置的实现方法，其特征在于，所述S4中，通过阴极比例阀调节阴极储液罐的含目标产物的混合不饱和有机物的输入量，保证加氢反应充分，包括设定目标产物含量与实际目标产物含量进行数据处理获得阴极目标供料流量，阴极目标供料流量与阴极实际供料流量进行数据处理获得阴极比例阀开口度；其中，设定目标产物含量为满足生产要求的目标产物含量设定值，实际目标产物含量从取样监测模块获取，阴极实际供料流量从阴极超声波流量仪获得。
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