CN112591709A - 一种一氧化碳去除材料及去除装置 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种一氧化碳去除材料及去除装置，公开了一种可有效去除储氢材料产出氢气中一氧化碳的去除方法，该去除方法利用以下组分的混合材料去除：A粉末和储氢材料，所述储氢材料与水反应在反应罐中产生氢气，并在反应罐内催化剂的作用下催化脱除一氧化碳。采用本发明提供的去除方法操作后一氧化碳浓度都在1ppm以下，说明一氧化碳被吸收去除。

Description

一种一氧化碳去除材料及去除装置
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种一氧化碳的去除方法及其去除装置。
背景技术
氢气通过燃料电池可转化为电能。氢气的来源有两种，一种为储存在容器内，可为高压液态氢气储存方式；另一种为储存在材料里面，称作储氢材料。高压储氢方式有高压泄漏的危险，液态储氢方式有升温液态氢气沸腾的问题，储氢材料储氢方式被公认为最安全的储氢方法。储氢材料中提取氢气，供给燃料电池使用，便可发电。
氢化镁(MgH2)是一种已知的储氢材料，可与水反应产生氢气，并放出大量的热，其化学反应方程式为MgH2(S)+H2O(1)＝Mg(OH)2(s)+H2(g)↑，ΔH＝ -268kJ/mol。
上述的产氢方法叫做水解制氢，水解制氢法中，液态水从水箱内以打水泵打入反应腔与氢化镁接触反应产生氢气，再将氢气导入燃料电池即可发电。
在上述的反应中，操作在高温(＞100℃)情况下，水蒸气遇到碳会产生一氧化碳和氢气，叫做水煤气反应，反应方程式如下：
C+H2O(g)→CO(g)+H2(g)；
一氧化碳对燃料电池具有毒害作用，一般认为一氧化碳浓度在1ppm即会损坏燃料电池。
在储氢材料水解反应过程中，碳的来源可以是储氢材料本身、杂质碳、添加于储氢材料的材料(如催化剂)中的杂质碳、装载于反应器中添加物的杂质碳(如陶瓷隔热棉)或是反应器本身有杂质碳的污染。上述杂质碳足以产生高于1ppm的一氧化碳的浓度。
综上所述，去除一氧化碳的方法是此类产氢技术可否应用于燃料电池的关键技术。
发明内容
针对现有的燃料电池技术领域存在的上述问题，现提供一种可有效去除一氧化碳的去除方法及其去除装置。
具体技术方案如下：
一种一氧化碳的去除方法，该去除方法利用以下组分的混合材料去除： A粉末和储氢材料，所述储氢材料与水反应在反应罐中产生氢气，并在反应罐内催化剂的作用下催化脱除一氧化碳。
上述技术方案的有益效果为：本发明中利用储氢材料反应产生的氢气经催化剂催化促使一氧化碳与氢气反应生成甲烷，而去除一氧化碳。
具体地，储氢材料为MgH2和/或NaBH4/或其混合。
具体地，A粉末为、Fe、Co、Ni或上述元素的化合物中的一种或几种组合。
具体地，所述A粉末为Rh、Ru、Pd、Pt、Au、Cr、Mn、Cu、Zn或上述元素的化合物中的一种或几种组合。
具体地，所述A粉末为二氧化锰和氧化铜按10-90wt.％：90-10wt.％制成的粉末。
具体地，所述A粉末为甲烷化催化剂、水煤气变换反应催化剂中的一种或几种粉末组合。
本发明的第二个方面是提供一种一氧化碳去除的产氢系统，包括反应罐、水泵和储液箱，所述反应罐具有进液口和出气口，其内填充有储氢材料并混有A粉末和催化剂，所述储液箱具有补液口和出液口，所述储液箱的出液口与所述水泵的进水口连通，所述水泵的出水口与所述反应罐的进液口连通，所述储液箱内用以装纳水溶液，所述反应罐的出气口通过管道与燃料电池组的入口端连通。
附图说明
图1为本发明的实施例1中吸附前氢气中一氧化碳实时浓度监测示意图；
图2为本发明的实施例1中吸附后氢气中一氧化碳实时浓度监测示意图；
图3为本发明的实施例2中催化后氢气中一氧化碳实时浓度监测示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
实施例
本实施例中从水箱以打水泵将液态水打出，通过加热器将液态水汽化成水蒸气，接着水蒸气进入一氧化碳去除的产氢系统(本实施例中反应罐内填充有储氢材料和Co的混合粉末，本实施例中储氢材料为氢化镁)与产氢系统反应罐内的储氢材料反应产生氢气，产生的含有一氧化碳的氢气经反应罐内Co催化脱除一氧化碳后导入燃料电池即可发电。催化脱除一氧化碳后的氢气中一氧化碳实时浓度监测如图3所示，从图3可看出一氧化碳浓度都在 1ppm以下，即说明一氧化碳被吸收去除。
本实施例中吸附剂与干燥剂的使用量与氢气流速、储氢材料本身杂质中的碳含量、添加于储氢材料的材料(如催化剂)中的杂质碳寒量、装载于反应器中添加物的杂质碳含量(如陶瓷隔热棉)或是反应器本身有杂质碳的污染量有关，因而并未对吸附剂与干燥剂的使用量做出限制，本领域的技术人员可根据上述因素合理选择使用量。
需要说明的是：
还可以将本实施例中的催化剂可以等同替换为吸附剂或是吸附剂与催化剂的组合物，具体实施如下：从水箱以打水泵将液态水打出，通过加热器将液态水汽化成水蒸气，接着水蒸气进入反应腔与反应腔内的储氢材料(本实施例中为氢化镁)反应产生氢气，这时氢气中含有杂质一氧化碳气体(见图1)，将这含有一氧化碳的氢气先通入干燥罐内干燥后，再通入滤毒罐内以吸附剂吸收一氧化碳便(见图1)，吸收后的氢气导入燃料电池即可发电。吸收后的氢气中一氧化碳实时浓度监测如图2所示，从图2可看出一氧化碳浓度都在1ppm以下，即说明一氧化碳被吸收去除。
本实施例中吸附剂与干燥剂的使用量与氢气流速、储氢材料本身杂质中的碳含量、添加于储氢材料的材料(如催化剂)中的杂质碳寒量、装载于反应器中添加物的杂质碳含量(如陶瓷隔热棉)或是反应器本身有杂质碳的污染量有关，因而并未对吸附剂与干燥剂的使用量做出限制，本领域的技术人员可根据上述因素合理选择使用量。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种一氧化碳去除方法，其特征在于，该去除方法利用以下组分的混合材料去除：A粉末和储氢材料，所述储氢材料与水反应在反应罐中产生氢气，并在反应罐内催化剂的作用下催化脱除一氧化碳。
2.根据权利要求1所述的去除方法，其特征在于，其中储氢材料为MgH2和/或NaBH4/或其混合。
3.根据权利要求1所述的去除方法，其特征在于，所述A粉末为、Fe、Co、Ni或上述元素的化合物中的一种或几种组合。
4.根据权利要求1所述的去除方法，其特征在于，所述A粉末为Rh、Ru、Pd、Pt、Au、Cr、Mn、Cu、Zn或上述元素的化合物中的一种或几种组合。
5.根据权利要求1所述的去除方法，其特征在于，所述A粉末为二氧化锰和氧化铜按10-90wt.％∶90-10wt.％制成的粉末。
6.根据权利要求1所述的去除设置，其特征在于，所述A粉末为甲烷化催化剂、水煤气变换反应催化剂中的一种或几种粉末组合。
7.一种一氧化碳去除的产氢系统，其特征在于，包括反应罐(1)、水泵(2)和储液箱(3)，所述反应罐(1)具有进液口和出气口，其内填充有储氢材料并混有A粉末和催化剂，所述储液箱(3)具有补液口和出液口，所述储液箱(3)的出液口与所述水泵(2)的进水口连通，所述水泵(2)的出水口与所述反应罐(1)的进液口连通，所述储液箱(3)内用以装纳水溶液，所述反应罐(1)的出气口通过管道与燃料电池组的入口端连通。
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