CN114277387A - 回收氢气制备过氧化氢水溶液系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种回收氢气制备过氧化氢水溶液系统，包括有一氢气排放模组及一水产生模组及一过氧化氢产生模组及一过氧化氢收集模组，该过氧化氢产生模组具有一第一隔室及一第二隔室及一质子交换膜，该第一隔室内设置有一第一电极及连通所述氢气排放模组，该第二隔室内设置有一第二电极及连通所述水产生模组及过氧化氢收集模组，氢气排放模组的氢气进入第一隔室且由第一电极转换成氢离子，而水产生模组的液态水或水蒸气进入第二隔室且由第二电极转换成过氧化氢送至所述过氧化氢收集模组，达到回收氢气再利用与减少需另外燃烧的成本与节省能源的耗费，更可直接以常温常压处理产生过氧化氢，进而达到可降低建置成本与提升使用安全性的功效。
Description
技术领域
本发明有关于一种氢气回收再利用系统，尤指一种可回收氢气且以常温常压处理而产生过氧化氢的回收氢气制备过氧化氢水溶液系统。
背景技术
过氧化氢由于具有氧化力及具有强力的漂白与杀菌作用，因此会被利用作为漂白剂或杀菌剂来使用，也可用于以环氧化及羟化，其为氧化反应中所应用的重要工业产品，而目前现有过氧化氢的制造方法主要是以大型反应槽采用蒽醌法，而蒽醌法主要是经过在大型反应槽中添加氢气，而反应过后的氢气再利用空气的氧化且经过高压高温精制浓缩等制程，也因此，该方法由于需经过大型反应槽且需大量的使用高温高压等能源，相对会造成其制程危险性提高且设备投资变高，因而未必称得上是理想的过氧化氢制造方法，此外，目前现有过氧化氢制造厂又因为无力购置大型设备的原因而无法直接处理半导体制程或光电制程或化工厂制程或石化产能中所产生的氢气，导致行业业者通常是将剩余的制程废氢气以额外的设备来进行高温燃烧，也因此造成需要提高额外的成本且耗费燃烧的能源来处理氢气等问题。
因此，现有技术中需要一种新的技术方案解决上述问题。
发明内容
本发明的本发明的主要目的在于提供一种可回收氢气且以常温常压处理而产生过氧化氢的回收氢气制备过氧化氢水溶液系统。
本发明的另一目的，在于提供一种可降低建置成本的回收氢气制备过氧化氢水溶液系统。
本发明的另一目的，在于提供一种可提升安全性的回收氢气制备过氧化氢水溶液系统。
本发明的技术方案为：
一种回收氢气制备过氧化氢水溶液系统，其特征在于：包括一氢气排放模组，该氢气排放模组填充有氢气；
一水产生模组，该水产生模组产生有液态水或水蒸气；
一过氧化氢产生模组，该过氧化氢产生模组具有一第一隔室及一第二隔室，该第一隔室与第二隔室间具有一质子交换膜，又该第一隔室内设置有以导电碳材料与白金纳米颗粒组成的一第一电极，另该第一隔室设置有一氢气入口连通所述氢气排放模组，而该第二隔室内设置有以导电碳材料组成的一第二电极，另该第二隔室设置有一水入口连通所述水产生模组；
及一过氧化氢收集模组，该过氧化氢收集模组连通所述第二隔室，而该氢气排放模组的氢气由氢气入口进入第一隔室且由第一电极转换成氢离子并通过质子交换膜，而水产生模组的液态水或水蒸气由水入口进入第二隔室且与氢离子由第二电极转换成过氧化氢送至所述过氧化氢收集模组。
进一步，所述第二隔室另具有一排出口连通所述过氧化氢收集模组，而该过氧化氢通过所述排出口送至所述过氧化氢收集模组。
进一步，所述导电碳材料为导电碳粉，而该白金纳米颗粒分布于该导电碳粉的表面细微孔洞上。
进一步，所述第一电极为阳极，且该第一电极贴附所述质子交换膜一侧。
进一步，所述第二电极为阴极，且该第二电极贴附所述质子交换膜另一侧。
进一步，所述过氧化氢产生模组设置有一水冷单元。
进一步，所述过氧化氢收集模组设置有一冷凝单元。
进一步，所述过氧化氢产生模组更设置有一电源，该电源电性连接所述第一电极与第二电极。
进一步，所述氢气排放模组为一排放氢工厂端。
采用上述技术方案的本发明能够带来如下有益效果：
本发明提供一种回收氢气制备过氧化氢水溶液系统，包括有一氢气排放模组及一水产生模组及一过氧化氢产生模组及一过氧化氢收集模组，该过氧化氢产生模组具有一第一隔室及一第二隔室及一质子交换膜，该第一隔室内设置有一第一电极及连通所述氢气排放模组，该第二隔室内设置有一第二电极及连通所述水产生模组及过氧化氢收集模组，氢气排放模组的氢气进入第一隔室且由第一电极转换成氢离子，而水产生模组的液态水或水蒸气进入第二隔室且由第二电极转换成过氧化氢送至所述过氧化氢收集模组，达到回收氢气再利用与减少需另外燃烧的成本与节省能源的耗费，更可直接以常温常压处理产生过氧化氢，进而达到可降低建置成本与提升使用安全性的功效。
附图说明
图1为本发明二氧化碳回收产生一氧化碳再利用系统之示意图；
图2为本发明二氧化碳回收产生一氧化碳再利用系统之实施示意图一；
图3为本发明二氧化碳回收产生一氧化碳再利用系统之实施示意图二。
图中，1-回收氢气制备过氧化氢水溶液系统、2-氢气排放模组、3-水产生模组、4-过氧化氢产生模组、41-第一隔室、411-第一电极、42-第二隔室、421-第二电极、422-排出口、43-质子交换膜、44-氢气入口、45-水入口、46-电源、5-过氧化氢收集模组。
具体实施方式
本发明的上述目的及其结构与功能上的特性，将依据所附图式的较佳实施例予以说明。
首先，请参阅图1所示，为本发明回收氢气制备过氧化氢水溶液系统的示意图，由图中可清楚看出，其中所述回收氢气制备过氧化氢水溶液系统1包括有一氢气排放模组2及一水产生模组3及一过氧化氢产生模组4及一过氧化氢收集模组5。
其中所述回收氢气制备过氧化氢水溶液系统1可设置于石化工厂环境或半导体制程环境或光电制程环境或化工厂制程环境，而该氢气排放模组2内填充有制程设备所排放的氢气。
其中所述水产生模组3可为容置有水(H2O)的加溼器搭配加热器，而该水产生模组3填充有干的氧(O2)，又或者该水产生模组3内充填有空气，而其中该加湿器可为两种模式，其一模式为加湿器入口灌入有氧(O2)或空气，且将其氧(O2)或空气灌入水中，以使其加湿器的出口送出有含氧液态水(O2+H2O)，又或者将其水加热至60°，以使其加湿器的出口送出有含氧液态水(O2+H2O)或含氧水蒸气(O2+H2O)，另一种模式为水雾式的加湿器，其为加湿器入口灌入有氧(O2)或空气且喷洒水雾，以使其加湿器的出口送出有含氧液态水(O2+H2O)或含氧水蒸气(O2+H2O)，又或者将其氧(O2)或空气加热至60°，以使其加湿器的出口送出有含氧水蒸气(O2+H2O)，借此，通过加热来使该水产生模组3中的氧(O2)湿度上升且饱和度增加且持续产生有含氧液态水(O2+H2O)或含氧水蒸气(O2+H2O)。
其中所述过氧化氢产生模组4与该氢气排放模组2与该水产生模组3连通组接，且该过氧化氢产生模组4设置有一第一隔室41及一第二隔室42，又该过氧化氢产生模组4另设置有一质子交换膜43，而该第一隔室41内设置有一第一电极411，其中该第一电极411为阳极，且该第一电极411的材料以导电碳材料与白金纳米颗粒组成，该导电碳材料为导电碳粉，而该白金纳米颗粒分布于该导电碳粉的表面细微孔洞上，并该第一电极411贴附所述质子交换膜43一侧，另该第一隔室41一侧边形成有一氢气入口44，且该第一隔室41经由该氢气入口44连通所述氢气排放模组2，另该第二隔室42内设置有一第二电极421，其中该第二电极421为阴极，且该第二电极421的材料以导电碳材料组成，该导电碳材料为导电碳粉，并该二电极贴附所述质子交换膜43相对触媒层412另一侧，又该第二隔室42另具有一水入口45及一排出口46分别连通所述水产生模组3与过氧化氢收集模组5，另其中该过氧化氢产生模组4更设置有一电源47，该电源47电性连接所述第一电极411与第二电极421。
另请同时参阅前述附图及图2所示，为本发明回收氢气制备过氧化氢水溶液系统的实施示意图一，其中所述过氧化氢产生模组4可为燃料电池，而该电源47对其第一电极411与第二电极421产生外加0.6V～0.8V的电压，该氢气排放模组2内的氢气(H2)由氢气入口44进入第一隔室41，而该第一电极411则为触媒将其氢气(H2)会触媒反应转换成两个氢离子(H+)，其氢离子(H+)会通过至质子交换膜43且送往第二电极421，另该水产生模组3的含氧液态水(O2+H2O)或含氧水蒸气(O2+H2O)由水入口45进入第二隔室42且送往第二电极421，而该氢离子(H+)及氧(O2)在第二电极421表面结合成过氧化氢(H2O2)，而其中水产生模组3的(H2O)不会参与反应，仅供所述过氧化氢(H2O2)溶入用，而其过氧化氢(H2O2)与产生的水(H2O)则由排出口46送出至过氧化氢收集模组5，且其过氧化氢(H2O2))溶解于水(H2O)且收集于过氧化氢收集模组5内，又该过氧化氢产生模组4更可设置有一水冷单元48，该水冷单元48以冷却水来降低该过氧化氢产生模组4本身的温度与水产生模组3所带来的温度，以使该过氧化氢产生模组45产生的过氧化氢(H2O2)温度低且浓度高，而该过氧化氢收集模组5则可设置有一冷凝单元51，该冷凝单元51可冷凝溶解于水(H2O)的过氧化氢(H2O2)，以便于于该过氧化氢收集模组5内取出高含量的过氧化氢(H2O2)，借此，氢气排放模组2的氢气由氢气入口44进入第一隔室41且由第一电极411转换成氢离子，而水产生模组3的液态水或水蒸气由水入口45进入第二隔室且与氢离子由第二电极421转换成过氧化氢送至所述过氧化氢收集模组5，达到回收氢气再利用与减少需另外燃烧的成本与节省能源的耗费，更可直接以常温常压处理产生过氧化氢，进而达到可降低建置成本与提升使用安全性的功效。
另请同时参阅前述附图及图3所示，为本发明回收氢气制备过氧化氢水溶液系统的实施示意图二，其中所述回收氢气制备过氧化氢水溶液系统1可设置于石化工厂环境或半导体制程环境或光电制程环境或化工厂制程环境，而该氢气排放模组2为制程环境中的一排放氢工厂端21，而该过氧化氢收集模组5则连接至一过氧化氢需求工厂端52，其中该排放氢工厂端21内的氢气(H2)由氢气入口44进入第一隔室41，而该第一电极411则为触媒将其氢气(H2)会触媒反应转换成两个氢离子(H+)，其氢离子(H+)会通过至质子交换膜43且送往第二电极421，另该水产生模组3的含氧液态水(O2+H2O)或含氧水蒸气(O2+H2O)由水入口45进入第二隔室42且送往第二电极421，而该氢离子(H+)及氧(O2)在第二电极421表面结合成过氧化氢(H2O2)，而其过氧化氢(H2O2)与产生的水(H2O)则由排出口46送出至过氧化氢收集模组5，且其过氧化氢(H2O2)溶解于水(H2O)且收集于过氧化氢收集模组5内，而该过氧化氢需求工厂端52便可直接得取过氧化氢收集模组5的过氧化氢(H2O2)，达到回收氢气再利用与减少需另外燃烧的成本与节省能源的耗费，更可直接以常温常压处理产生过氧化氢，进而达到可降低建置成本与提升使用安全性的功效。
以上已将本发明做详细说明，但上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非限定本发明实的施范围，即凡依本发明申请范围所作出的等效变化与修饰等，皆视为属本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种回收氢气制备过氧化氢水溶液系统，其特征在于：包括一氢气排放模组，该氢气排放模组填充有氢气；
一水产生模组，该水产生模组产生有液态水或水蒸气；
一过氧化氢产生模组，该过氧化氢产生模组具有一第一隔室及一第二隔室，该第一隔室与第二隔室间具有一质子交换膜，又该第一隔室内设置有以导电碳材料与白金纳米颗粒组成的一第一电极，另该第一隔室设置有一氢气入口连通所述氢气排放模组，而该第二隔室内设置有以导电碳材料组成的一第二电极，另该第二隔室设置有一水入口连通所述水产生模组；
及一过氧化氢收集模组，该过氧化氢收集模组连通所述第二隔室，而该氢气排放模组的氢气由氢气入口进入第一隔室且由第一电极转换成氢离子并通过质子交换膜，而水产生模组的液态水或水蒸气由水入口进入第二隔室且与氢离子由第二电极转换成过氧化氢送至所述过氧化氢收集模组。
2.根据权利要求1所述的回收氢气制备过氧化氢水溶液系统，其特征在于：所述第二隔室另具有一排出口连通所述过氧化氢收集模组，而该过氧化氢通过所述排出口送至所述过氧化氢收集模组。
3.根据权利要求1所述的回收氢气制备过氧化氢水溶液系统，其特征在于：所述导电碳材料为导电碳粉，而该白金纳米颗粒分布于该导电碳粉的表面细微孔洞上。
4.根据权利要求3所述的回收氢气制备过氧化氢水溶液系统，其特征在于：所述第一电极为阳极，且该第一电极贴附所述质子交换膜一侧。
5.根据权利要求4所述的回收氢气制备过氧化氢水溶液系统，其特征在于：所述第二电极为阴极，且该第二电极贴附所述质子交换膜另一侧。
6.根据权利要求1所述的回收氢气制备过氧化氢水溶液系统，其特征在于：所述过氧化氢产生模组设置有一水冷单元。
7.根据权利要求1所述的回收氢气制备过氧化氢水溶液系统，其特征在于：所述过氧化氢收集模组设置有一冷凝单元。
8.根据权利要求1所述的回收氢气制备过氧化氢水溶液系统，其特征在于：所述过氧化氢产生模组更设置有一电源，该电源电性连接所述第一电极与第二电极。
9.根据权利要求1所述的回收氢气制备过氧化氢水溶液系统，其特征在于：所述氢气排放模组为一排放氢工厂端。
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