CN211150688U - 一种直接甲醇燃料电池的尾气回收利用装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了尾气处理技术领域的一种直接甲醇燃料电池的尾气回收利用装置,包括直接甲醇燃料电池,直接甲醇燃料电池的左侧底部阳极燃料出口处插接有阳极出气管,直接甲醇燃料电池的右侧底部阴极燃料出口处插接有阴极出气管,阴极出气管上连通有第一循环泵,阴极出气管的尾端出液端连通有储液塔;本实用新型通过吸收塔吸收二氧化碳,被脱水的二氧化碳经过醋酸纤维膜膜组的醋酸纤维膜进行初步分离,吸附剂进行吸附,再通过燃烧低压锅炉使得高温水进入高温保温隔层中,对解吸塔进行升温降压,解吸二氧化碳,得到精度高的二氧化碳,实现二氧化碳的吸收再利用。

Description

一种直接甲醇燃料电池的尾气回收利用装置
技术领域
本实用新型涉及尾气处理技术领域,具体涉及一种直接甲醇燃料电池的尾气回收利用装置。
背景技术
直接甲醇燃料电池是指直接使用甲醇为阳极活性物质的燃料电池,是质子交换膜燃料电池的一种,只是燃料不是氢而是甲醇而已。直接甲醇燃料电池的燃料为甲醇(气态或液态),氧化剂仍为空气和纯氧。其电极反应为
阳极:CH3OH+H2O→CO2+6H++6e-
阴极:1.5O2+6e-+6H+→3H2O
电池的总反应为CH3OH+1.5O2→2H2O+CO2
但是燃料电池燃烧后尾气排入大气会造成污染,需要对尾气进行处理。如专利CN201820187885.4公开了一种氢燃料电池的尾气回收利用装置,属于燃料电池技术领域。它解决了现有的技术没有对阳极尾气和阴极尾气的热量进行回收利用的问题。本氢燃料电池的尾气回收利用装置包括氢燃料电池、气体混合器和加热增湿器,加热增湿器内设置有储水室、热交换管以及与热交换管连接的阴极尾气分配室,储水室入口与阳极尾气出口连接,阴极尾气分配室连接氢燃料电池的阴极尾气出口,气体混合器包括混合腔以及分别与混合腔连接的氢气回收管路、加湿气入口管路、氢气入口管路和混合气出口管路,混合气出口管路与氢燃料电池的阳极燃料入口连接,氢气回收管路与加热增湿器的出口连接。本尾气回收利用装置能够实现阳极氢气和阴极热量的有效回收利用。但是直接甲醇燃料电池排放出的是二氧化碳,燃料甲醇和空气进入电堆反应后的尾气处理关系到外部空气和水环境的质量。基于此,本实用新型设计了一种直接甲醇燃料电池的尾气回收利用装置,以解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种直接甲醇燃料电池的尾气回收利用装置,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本实用新型提供如下技术方案:一种直接甲醇燃料电池的尾气回收利用装置,包括直接甲醇燃料电池、储液塔、吸收塔、气液分离器、醋酸纤维膜膜组、吸附塔、解吸塔、冷凝器和低压锅炉,所述直接甲醇燃料电池的左侧底部阳极燃料出口和吸收塔的输入之间插接有阳极出气管,所述直接甲醇燃料电池的右侧底部阴极燃料出口处与储液塔的输入之间插接有阴极出气管,且阴极出气管上连通有第一循环泵,所述储液塔的进液口与气液分离器的液体出口处之间连通有分液管,且分液管上连通有第二循环泵,所述吸收塔的出气孔处通过连接管与气液分离器连通,所述气液分离器的气体出口端和醋酸纤维膜膜组之间连通有分气管,所述醋酸纤维膜膜组的右侧中央出气口处通过连接管连通有吸附塔,所述吸附塔的右侧中央出气口处通过连接管连通有解吸塔,所述储液塔的底部出液口与吸附塔的顶部进液口之间通过阀门连通有冷凝管,且冷凝管上连通有冷凝器,所述储液塔的右侧出液口与解吸塔的顶部进液口之间通过阀门连通有热水管,所述热水管上连通有低压锅炉,所述解吸塔的底部出气口处通过密封垫插接有排气管,所述排气管上设有单向阀。
优选的,所述醋酸纤维膜膜组包括放置塔和醋酸纤维膜,且放置塔的内壁顶部和底部之间均通过卡块与醋酸纤维膜的顶部和底部卡合。
优选的,所述吸附塔的内腔设有低温保温隔层,所述低温保温隔层的顶部与冷凝管连通,所述低温保温隔层的底部左侧插接有第一排水管,所述第一排水管上设有第一排水阀,所述醋酸纤维膜膜组和解吸塔与吸附塔之间的连接管均延伸至低温保温隔层的内壁并与吸附塔的内腔左右两侧连通。
优选的,所述解吸塔的内腔设有高温保温隔层,所述高温保温隔层的顶部与热水管的底部连通,所述高温保温隔层的底部左侧插接有第二排水管,所述第二排水管上设有第二排水阀,所述吸附塔与解吸塔之间的连接管延伸至高温保温隔层的内壁并与解吸塔的内腔左侧连通,所述排气管的顶部贯穿高温保温隔层并与解吸塔的内腔底部连通。
优选的,所述第一排水管和第二排水管的排水出水管均与储液塔的进液端连通。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:本实用新型通过直接甲醇燃料电池的阳极尾气出气口通过阳极出气管使得二氧化碳经过吸收塔被吸收,被脱水的二氧化碳经过醋酸纤维膜膜组的醋酸纤维膜进行初步分离,再通过冷凝器对进入冷凝管的阴极水进行低温冷凝处理,低温水进入低温保温隔层中,同时对吸附塔中施加高压,营造低温高压的环境,使用吸附剂进行吸附,再通过燃烧低压锅炉使得高温水进入高温保温隔层中,对解吸塔进行升温降压,解吸二氧化碳,得到精度高的二氧化碳,实现二氧化碳的吸收再利用。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案,下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型结构示意图。
图2为本实用新型吸附塔结构示意图。
图3为本实用新型解吸塔结构示意图。
附图中,各标号所代表的部件列表如下:
直接甲醇燃料电池1,阳极出气管2,阴极出气管3,第一循环泵 4,储液塔5,吸收塔6,气液分离器7,分液管8,第二循环泵9,分气管10,醋酸纤维膜膜组11,吸附塔12,解吸塔13,冷凝管14,冷凝器15,热水管16,低压锅炉17,排气管18,单向阀19,低温保温隔层20,第一排水管21,第一排水阀22,高温保温隔层23,第二排水管24,第二排水阀25。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型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实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,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,都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1-3,本实用新型提供一种技术方案:一种直接甲醇燃料电池的尾气回收利用装置,包括直接甲醇燃料电池1、储液塔5、吸收塔6、气液分离器7、醋酸纤维膜膜组11、吸附塔12、解吸塔13、冷凝器15和低压锅炉17;
直接甲醇燃料电池1的左侧底部阳极燃料出口和吸收塔6的输入之间插接有阳极出气管2,直接甲醇燃料电池1的右侧底部阴极燃料出口处与储液塔5的输入之间插接有阴极出气管3,且阴极出气管3上连通有第一循环泵4,储液塔5的进液口与气液分离器7的液体出口处之间连通有分液管8,且分液管8上连通有第二循环泵9,吸收塔6的出气孔处通过连接管与气液分离器7连通,气液分离器7的气体出口端和醋酸纤维膜膜组11之间连通有分气管10,醋酸纤维膜膜组11包括放置塔和醋酸纤维膜,且放置塔的内壁顶部和底部之间均通过卡块与醋酸纤维膜的顶部和底部卡合;
醋酸纤维膜膜组11的右侧中央出气口处通过连接管连通有吸附塔 12,吸附塔12的右侧中央出气口处通过连接管连通有解吸塔13,储液塔5的底部出液口与吸附塔12的顶部进液口之间通过阀门连通有冷凝管14,且冷凝管14上连通有冷凝器15,吸附塔12的内腔设有低温保温隔层20,低温保温隔层20的顶部与冷凝管14连通,低温保温隔层 20的底部左侧插接有第一排水管21,第一排水管21上设有第一排水阀22,醋酸纤维膜膜组11和解吸塔13与吸附塔12之间的连接管均延伸至低温保温隔层20的内壁并与吸附塔12的内腔左右两侧连通;
储液塔5的右侧出液口与解吸塔13的顶部进液口之间通过阀门连通有热水管16,热水管16上连通有低压锅炉17,解吸塔13的底部出气口处通过密封垫插接有排气管18,排气管18上设有单向阀19,解吸塔13的内腔设有高温保温隔层23,高温保温隔层23的顶部与热水管16的底部连通,高温保温隔层23的底部左侧插接有第二排水管24,第二排水管24上设有第二排水阀25,吸附塔12与解吸塔13之间的连接管延伸至高温保温隔层23的内壁并与解吸塔13的内腔左侧连通,排气管18的顶部贯穿高温保温隔层23并与解吸塔13的内腔底部连通,第一排水管21和第二排水管24的排水出水管均与储液塔5的进液端连通。
本实施例的一个具体应用为:第一循环泵4和第二循环泵9均直接在市场上采买ISG立式管道离心泵,采用IS型离心泵之性能参数,储液塔5、吸收塔6、吸附塔12和解吸塔13均为现有二氧化碳吸收技术中常用的反应塔,气液分离器7采用A-AS 384型号,利用组分质量不同对混合物进行分离,气体与液体的密度不同,相同体积下气体的质量比液体的质量小,利用分散系粒子大小不同对混合物进行分离,液体的分子聚集状态与气体的分子聚集状态不同,气体分子距离较远,而液体分子距离要近得多,所以气体粒子比液体粒子小些,实现二氧化碳气体的脱水工作,醋酸纤维膜膜组11中采用135μm厚度的醋酸纤维膜进行膜吸收,使得直接甲醇燃料电池1燃烧释放出的二氧化碳被粗分离。
直接甲醇燃料电池1的阴极尾气出气口通过阴极出气管3使得阴极反复产物水经过第一循环泵4进入到储液塔5中,阳极尾气出气口通过阳极出气管2使得二氧化碳经过吸收塔6被吸收,气液分离器7 使得被吸收的二氧化碳脱水,被脱水的二氧化碳经过醋酸纤维膜膜组 11的醋酸纤维膜进行初步分离,再通过冷凝器14对进入冷凝管13的水进行低温冷凝处理,低温水进入低温保温隔层20中,同时对吸附塔 12中施加高压,营造低温高压的环境,使用吸附剂进行吸附,再通过燃烧低压锅炉17使得高温水进入高温保温隔层23中,对解吸塔13进行升温降压,解吸二氧化碳,得到精度高的二氧化碳,实现二氧化碳的吸收再利用。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节,也不限制该实用新型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实用新型的原理和实际应用,从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (5)

1.一种直接甲醇燃料电池的尾气回收利用装置,包括直接甲醇燃料电池(1)、储液塔(5)、吸收塔(6)、气液分离器(7)、醋酸纤维膜膜组(11)、吸附塔(12)、解吸塔(13)、冷凝器(15)和低压锅炉(17),其特征在于:所述直接甲醇燃料电池(1)的左侧底部阳极燃料出口和吸收塔(6)的输入之间插接有阳极出气管(2),所述直接甲醇燃料电池(1)的右侧底部阴极燃料出口处与储液塔(5)的输入之间插接有阴极出气管(3),且阴极出气管(3)上连通有第一循环泵(4),所述储液塔(5)的进液口与气液分离器(7)的液体出口处之间连通有分液管(8),且分液管(8)上连通有第二循环泵(9),所述吸收塔(6)的出气孔处通过连接管与气液分离器(7)连通,所述气液分离器(7)的气体出口端和醋酸纤维膜膜组(11)之间连通有分气管(10),所述醋酸纤维膜膜组(11)的右侧中央出气口处通过连接管连通有吸附塔(12),所述吸附塔(12)的右侧中央出气口处通过连接管连通有解吸塔(13),所述储液塔(5)的底部出液口与吸附塔(12)的顶部进液口之间通过阀门连通有冷凝管(14),且冷凝管(14)上连通有冷凝器(15),所述储液塔(5)的右侧出液口与解吸塔(13)的顶部进液口之间通过阀门连通有热水管(16),所述热水管(16)上连通有低压锅炉(17),所述解吸塔(13)的底部出气口处通过密封垫插接有排气管(18),所述排气管(18)上设有单向阀(19)。
2.根据权利要求1所述的一种直接甲醇燃料电池的尾气回收利用装置,其特征在于:所述醋酸纤维膜膜组(11)包括放置塔和醋酸纤维膜,且放置塔的内壁顶部和底部之间均通过卡块与醋酸纤维膜的顶部和底部卡合。
3.根据权利要求1所述的一种直接甲醇燃料电池的尾气回收利用装置,其特征在于:所述吸附塔(12)的内腔设有低温保温隔层(20),所述低温保温隔层(20)的顶部与冷凝管(14)连通,所述低温保温隔层(20)的底部左侧插接有第一排水管(21),所述第一排水管(21)上设有第一排水阀(22),所述醋酸纤维膜膜组(11)和解吸塔(13)与吸附塔(12)之间的连接管均延伸至低温保温隔层(20)的内壁并与吸附塔(12)的内腔左右两侧连通。
4.根据权利要求3所述的一种直接甲醇燃料电池的尾气回收利用装置,其特征在于:所述解吸塔(13)的内腔设有高温保温隔层(23),所述高温保温隔层(23)的顶部与热水管(16)的底部连通,所述高温保温隔层(23)的底部左侧插接有第二排水管(24),所述第二排水管(24)上设有第二排水阀(25),所述吸附塔(12)与解吸塔(13)之间的连接管延伸至高温保温隔层(23)的内壁并与解吸塔(13)的内腔左侧连通,所述排气管(18)的顶部贯穿高温保温隔层(23)并与解吸塔(13)的内腔底部连通。
5.根据权利要求4所述的一种直接甲醇燃料电池的尾气回收利用装置,其特征在于:所述第一排水管(21)和第二排水管(24)的排水出水管均与储液塔(5)的进液端连通。
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