CN217361661U - 一种利用co2的超临界状态提纯甲酸制氢生成系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用CO2的超临界状态提纯甲酸制氢生成系统，包括甲酸存储罐，所述甲酸存储罐通过连接管道连接反应器，所述反应器上分设两个连通管道分别与第一处理器连接，所述第一处理器通过连接管道连接着第二处理器，所述第二处理器通过连接管道连接着二氧化碳存储罐；所述第二处理器连接着高温燃料电池，所述高温燃料电池通过连接管连接着储能电池，所述高温燃料电池通过连接管连接着所述反应器，所述反应器内固定设有呈U型盘管状的甲酸管，所述甲酸管上固定开有有若干喷淋孔；所述甲酸管位于所述反应器并列设置有2‑3组，所述反应器底部固定设有加热棒，所述加热棒设置若干个。

Description

一种利用CO2的超临界状态提纯甲酸制氢生成系统

技术领域

本实用新型涉及甲酸制氢技术领域，特别涉及一种利用CO2的超临界状态提纯甲酸制氢生成系统。

背景技术

甲酸是一种安全方便的氢气能源材料,其在化学合成和可持续的能源储存方面具有极大的应用前景,但是合成一种在室温下就可以可控的和有效的催化分解甲酸制氢的催化剂具有非常大的挑战，大的背景应该是能源的储存和利用，小一点的背景是质子交换膜燃料电池(PEMFC)。主要是希望利用氢气通过燃料电池进行发电，因为氢气具有非常高的电化学活性，是非常好的燃料。所以，人们研制了很多制备和存储氢气的方法，不过都存在很多大的技术障碍。比如说甲醇重整制氢，一般需要200度以上的高温，出来的氢气还含有很高浓度的CO，而CO非常容易使得燃料电池中毒，必须有后一步的净化处理。因此甲醇制氢非常的复杂，而且效率低。同时现有技术中利用甲酸制氢产出物位1:1等量的H2和CO2气体，如何去除CO2气体成为制约其发展的核心问题，采用超临界CO2的流体特性来分离H2和CO2气体，达到提纯的目的，还没有被应用，作为新的制氢方法有更好的利用空间和价值。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种利用CO2的超临界状态提纯甲酸制氢生成系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

本实用新型的目的是通过下述技术方案予以实现：一种利用CO2的超临界状态提纯甲酸制氢生成系统，包括甲酸存储罐，所述甲酸存储罐通过连接管道连接反应器，所述反应器上分设两个连通管道分别与第一处理器连接，所述第一处理器通过连接管道连接着第二处理器，所述第二处理器通过连接管道连接着二氧化碳存储罐；

所述第二处理器连接着高温燃料电池。

进一步地，所述高温燃料电池通过连接管连接着储能电池，所述高温燃料电池通过连接管连接着所述反应器。

进一步地，所述反应器内固定设有呈U型盘管状的甲酸管，所述甲酸管上固定开有有若干喷淋孔；

所述甲酸管位于所述反应器并列设置有2-3组。

进一步地，所述反应器底部固定设有加热棒，所述加热棒设置若干个。

进一步地，所述反应器内固定设有液位计，所述反应器上通过焊接或是螺装方式连接着压力表及液压阀门。

进一步地，所述第一处理器为板式换热器，通过第一处理器对所述反应器中导出的混合气进行一次换热至55～60℃。

进一步地，所述第二处理器为制冷器，混合气进过精准控温二次换热至30～31℃。

进一步地，所述第二处理器与所述高温燃料电池之间的连接管道上设有氢浓度传感器。

进一步地，所述反应器外壳为钢材质制成，且所述反应器内固定设有与所述反应器形状相仿的内衬钛板。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过采用超临界CO2的流体特性来分离H2和CO2气体，达到提纯的目的，H2经过提纯后纯度可达到96-98％，完全满足高温燃料电池的应用，高温燃料电池将氢气转化为电能，储存在储能电池中。

附图说明

图1是本实用新型第一状态连接示意图；

图2是本实用新型第二状态连接示意图；

图3是本实用新型第三状态连接示意图；

图4是本实用新型反应器内部结构示意图。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。。

如图1-4所示，一种利用CO2的超临界状态提纯甲酸制氢生成系统，包括甲酸存储罐1，所述甲酸存储罐1通过连接管道连接反应器2，所述反应器2上分设两个连通管道分别与第一处理器3连接，所述第一处理器3通过连接管道连接着第二处理器4，所述第二处理器4通过连接管道连接着二氧化碳存储罐5；

所述第二处理器4连接着高温燃料电池6。

所述甲酸存储罐1与反应器2的连接管道上固定安装有抽吸泵，抽吸泵为三联柱塞泵；

所述甲酸存储罐1与反应器2的连接管道上安装有阀门，所述第二处理器4与二氧化碳存储罐5的连接管道上安装有阀门，所述阀门与管路均采用钛材。

为了便于在使用状体下，CO2分压在7Mpa 31℃时进入超临界状态，变成流体，流入CO2储罐中，H2由于液化温度过低仍为气体状态进入高温燃料电池中，本实用新型进一步优选的实施例是，所述高温燃料电池6通过连接管连接着储能电池7，所述高温燃料电池6通过连接管连接着所述反应器2。

为了便于在使用状态下能够通过以喷淋的方式进行进料，确保反应器内的甲酸反应均匀，本实用新型进一步优选的实施例是，所述反应器2内固定设有呈U型盘管状的甲酸管2-1，所述甲酸管2-1上固定开有有若干喷淋孔；

所述甲酸管2-1位于所述反应器2并列设置有2-3组。

为了便于在使用状态下能够对喷淋状态的甲酸进行催化分解，本实用新型进一步优选的实施例是，所述反应器2底部固定设有加热棒2-2，所述加热棒2-2设置若干个。

所述加热棒通过连接线连接着外置电源。

为了便于在使用状态下能够得知反应的工作液位状态及相应的的压力参数，本实用新型进一步优选的实施例是，所述反应器2内固定设有液位计，所述反应器2上通过焊接或是螺装方式连接着压力表及液压阀门。

为了便于在使用状态下能够对反应器的混合气处理及回流，本实用新型进一步优选的实施例是，所述第一处理器3为板式换热器，通过第一处理器3对所述反应器2中导出的混合气进行一次换热至55～60℃。

为了便于在使用状态下对第一处理器的混合器进行二次处理，本使用新型进一步优选的实施例是，所述第二处理器4为制冷器，混合气进过精准控温二次换热至30～31℃。

为了便于在使用状态下能够快速的得知产出氢气的含量，本实用新型进一步优选的实施例是，所述第二处理器4与所述高温燃料电池6之间的连接管道上设有氢浓度传感器。

为了便于在使用状态，保证反应器在满足加热时时长时间使用，延长使用寿命，本实用新型进一步优选的实施例是，所述反应器2外壳为钢材质制成，且所述反应器2内固定设有与所述反应器2形状相仿的内衬钛板。

本实用新型工作原理：反应器预热，将催化剂预热至90℃，甲酸经由高压甲酸泵打入反应器中，催化剂使甲酸分解，产生大量的H2+CO2，使压力增大，当压力增加至15Mpa时，单向压力阀门打开释放气体。H2 CO2 H2O及少量的甲酸蒸汽进入板式换热器，进行一次换热至55～60℃，水蒸气甲酸冷凝回流至反应器中，剩下的H2 CO2的混合气进过精准控温二次换热至30～31℃。此时CO2分压在7Mpa31℃时进入超临界状态，变成流体，流入CO2储罐中，H2由于液化温度过低仍为气体状态进入高温燃料电池中。CO2进入储罐中，气化排出，或者继续冷却变为干冰储存；H2经过提纯后纯度可达到96～98％，完全满足高温燃料电池的应用；高温燃料电池将氢气转化为电能，储存在储能电池中。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种利用CO2的超临界状态提纯甲酸制氢生成系统，其特征在于：包括甲酸存储罐(1)，所述甲酸存储罐(1)通过连接管道连接反应器(2)，所述反应器(2)上分设两个连通管道分别与第一处理器(3)连接，所述第一处理器(3)通过连接管道连接着第二处理器(4)，所述第二处理器(4)通过连接管道连接着二氧化碳存储罐(5)；

所述第二处理器(4)连接着高温燃料电池(6)。

2.根据权利要求1所述的一种利用CO2的超临界状态提纯甲酸制氢生成系统，其特征在于：所述高温燃料电池(6)通过连接管连接着储能电池(7)，所述高温燃料电池(6)通过连接管连接着所述反应器(2)。

3.根据权利要求1所述的一种利用CO2的超临界状态提纯甲酸制氢生成系统，其特征在于：所述反应器(2)内固定设有呈U型盘管状的甲酸管(2-1)，所述甲酸管(2-1)上固定开有有若干喷淋孔；

所述甲酸管(2-1)位于所述反应器(2)并列设置有2-3组。

4.根据权利要求3所述的一种利用CO2的超临界状态提纯甲酸制氢生成系统，其特征在于：所述反应器(2)底部固定设有加热棒(2-2)，所述加热棒(2-2)设置若干个。

5.根据权利要求4所述的一种利用CO2的超临界状态提纯甲酸制氢生成系统，其特征在于：所述反应器(2)内固定设有液位计，所述反应器(2)上通过焊接或是螺装方式连接着压力表及液压阀门。

6.根据权利要求1所述的一种利用CO2的超临界状态提纯甲酸制氢生成系统，其特征在于：所述第一处理器(3)为板式换热器，通过第一处理器(3)对所述反应器(2)中导出的混合气进行一次换热至55～60℃。

7.根据权利要求1所述的一种利用CO2的超临界状态提纯甲酸制氢生成系统，其特征在于：所述第二处理器(4)为制冷器，混合气进过精准控温二次换热至30～31℃。

8.根据权利要求2所述的一种利用CO2的超临界状态提纯甲酸制氢生成系统，其特征在于：所述第二处理器(4)与所述高温燃料电池(6)之间的连接管道上设有氢浓度传感器。

9.根据权利要求1或2所述的一种利用CO2的超临界状态提纯甲酸制氢生成系统，其特征在于：所述反应器(2)外壳为钢材质制成，且所述反应器(2)内固定设有与所述反应器(2)形状相仿的内衬钛板。

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