CN220098567U - 一种热化学循环制氢系统 - Google Patents
一种热化学循环制氢系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN220098567U CN220098567U CN202321587329.3U CN202321587329U CN220098567U CN 220098567 U CN220098567 U CN 220098567U CN 202321587329 U CN202321587329 U CN 202321587329U CN 220098567 U CN220098567 U CN 220098567U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- thermal decomposition
- preparation
- storage tank
- molten salt
- hydrogen
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 103
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 96
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 94
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 67
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 143
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 claims abstract description 127
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 125
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 124
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 90
- 238000007132 Bunsen reaction Methods 0.000 claims abstract description 77
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims abstract description 29
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000011630 iodine Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 57
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 50
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 33
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 31
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 26
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 17
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 16
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 12
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 6
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 6
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 6
- YECIFGHRMFEPJK-UHFFFAOYSA-N lidocaine hydrochloride monohydrate Chemical compound O.[Cl-].CC[NH+](CC)CC(=O)NC1=C(C)C=CC=C1C YECIFGHRMFEPJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- GOIGHUHRYZUEOM-UHFFFAOYSA-N [S].[I] Chemical compound [S].[I] GOIGHUHRYZUEOM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N iodine Chemical compound II PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 3
- MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N Ferrous sulfide Chemical compound [Fe]=S MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NFMAZVUSKIJEIH-UHFFFAOYSA-N bis(sulfanylidene)iron Chemical compound S=[Fe]=S NFMAZVUSKIJEIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910000339 iron disulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
本实用新型涉及热化学制氢技术领域，公开了一种热化学循环制氢系统，该系统包括H2S制备装置、SO2制备装置、本生反应装置、HI热分解装置、热熔盐储罐、电加热器和可再生能源发电装置；H2S制备装置接收来自HI热分解装置的氢气；SO2制备装置接收来自H2S制备装置的H2S；SO2制备装置接收来自本生反应装置的硫酸；本生反应装置接收来自SO2制备装置的SO2；本生反应装置接收来自HI热分解装置的碘；HI热分解装置接收来自本生反应装置的HI；电加热器用于对热熔盐储罐熔盐进行加热，热熔盐储罐储能后进入HI热分解装置中提供热能。该系统通过熔盐储热，降低成本，提高了系统能源的利用效率且制氢效率较高。
Description
技术领域
本实用新型涉及热化学制氢技术领域，具体涉及一种热化学循环制氢系统。
背景技术
热化学碘硫闭式循环制氢被认为是效率最高，能实现大规模生产氢气的一种工艺。由于第四代先进核能技术，高温气冷堆(出口温度700℃-950℃)和超高温气冷堆(出口温度950℃以上)是目前最理想的高温电解制氢热源，因此热化学碘硫闭式循环制氢，通常都是与核电制氢相关联。但受限于核电的装机规模，与核电关联的热化学碘硫闭式循环制氢的氢气总量难以满足碳中和目标下的氢气需求。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的热化学制氢技术难以满足碳中和目标下的氢气需求问题，提供一种热化学循环制氢系统，该系统通过熔盐储热，降低成本，提高了系统能源的利用效率且制氢效率较高。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种热化学循环制氢系统，该系统包括H2S制备装置、SO2制备装置、本生反应装置、HI热分解装置、热熔盐储罐、电加热器和可再生能源发电装置；所述H2S制备装置与所述HI热分解装置连通以接收来自所述HI热分解装置的氢气；所述SO2制备装置与所述H2S制备装置连通以接收来自所述H2S制备装置的H2S；所述SO2制备装置与所述本生反应装置连通以接收来自所述本生反应装置的硫酸；所述本生反应装置与所述SO2制备装置连通以接收来自所述SO2制备装置的SO2；所述本生反应装置与所述HI热分解装置连通以接收来自所述HI热分解装置的碘；所述HI热分解装置与所述本生反应装置连通以接收来自所述本生反应装置的HI；所述可再生能源发电装置用于向所述电加热器提供电能；所述电加热器用于对所述热熔盐储罐熔盐进行加热，所述热熔盐储罐储能后进入所述HI热分解装置中提供热能。
优选地，所述系统还包括冷熔盐储罐，所述冷熔盐储罐与所述HI热分解装置连通用于接受来自所述HI热分解装置的冷熔盐。
优选地，所述冷熔盐储罐与所述电加热器连通，来自所述冷熔盐储罐的冷熔盐在所述电加热器中进行加热。
优选地，所述系统还包括硫源供给单元，用于向所述H2S制备装置提供硫源。
优选地，所述系统还包括水供给单元，用于向所述本生反应装置提供水。
优选地，所述HI热分解装置还包括气体纯化装置，来自所述HI热分解装置的氢气经过所述气体纯化装置进行纯化。
优选地，所述系统还包括氢气储存装置，来自所述气体纯化装置中的部分氢气进入所述氢气储存装置中进行储存，部分氢气进入所述H2S制备装置中制备H2S。
优选地，所述气体纯化装置选自变压吸附制氢装置、低温吸附法制氢工业装置和膜分离法制氢装置中的一种或两种以上。
优选地，所述系统还包括硫酸储存装置，来自所述本生反应装置中部分硫酸进入所述硫酸储存装置中进行储存。
优选地，所述系统还包括铁储存装置，来自所述H2S制备装置中的铁进入所述铁储存装置中进行储存。
通过上述技术方案，本实用新型至少具有以下有益效果：
(1)通过本实用新型的系统制氢的氢气总量可以满足碳中和目标下的氢气需求，系统制氢效率可达60％以上。
(2)本实用新型通过熔盐储热来消纳可再生能源电力，降低了成本，提高了可再生能源的利用效率；与电解水制氢的能源利用效率相比，系统的能源利用效率可以提高10％以上。
(3)本实用新型采用熔盐储热，解决了HI热分解需要消耗的大量热能，提高了系统能源使用效率。
附图说明
图1是本实用新型所述的热化学循环制氢系统的结构示意图。
附图标记说明
1H2S制备装置 2SO2制备装置
3本生反应装置 4HI热分解装置
5热熔盐储罐 6冷熔盐储罐
7电加热器 8可再生能源发电装置
41气体纯化装置
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本实用新型提供了一种热化学循环制氢系统，如图1所示，该系统包括H2S制备装置1、SO2制备装置2、本生反应装置3、HI热分解装置4、热熔盐储罐5、电加热器7和可再生能源发电装置8。
在本实用新型所述的系统中，所述H2S制备装置1与所述HI热分解装置4连通以接收来自所述HI热分解装置4的氢气；具体地，所述HI热分解装置4中气体纯化装置41的氢气出口与所述H2S制备装置1氢气入口连接。
在本实用新型所述的系统中，所述系统还包括硫源供给单元，用于向所述H2S制备装置1提供硫源，在具体实施方式中，来自所述HI热分解装置4的氢气与所述硫源供给单位中的硫源进入所述H2S制备装置1后制备得到H2S和铁。
在本实用新型所述的系统中，在具体实施方式中，所述硫源选自二硫化铁、硫化亚铁、三硫化二铁和硫磺中的一种或两种以上。
在本实用新型所述的系统中，所述系统还包括铁储存装置，来自所述H2S制备装置1中的铁进入所述铁储存装置中进行储存。
在本实用新型所述的系统中，所述SO2制备装置2与所述H2S制备装置1连通以接收来自所述H2S制备装置1的H2S；具体地，所述H2S制备装置1的H2S出口与所述SO2制备装置2的H2S入口连接。
在本实用新型所述的系统中，所述SO2制备装置2与所述本生反应装置3连通以接收来自所述本生反应装置3的硫酸；具体地，所述本生反应装置3的硫酸出口与所述SO2制备装置2的硫酸入口连接。
在具体实施方式中，来自所述H2S制备装置1中的H2S与来自所述本生反应装置3的硫酸进入所述SO2制备装置2制备得到SO2和水，所述水可以进入所述本生反应装置3中使用。
在本实用新型所述的系统中，所述本生反应装置3与所述SO2制备装置2连通以接收来自所述SO2制备装置2的SO2；具体地，所述SO2制备装置2的SO2出口与所述本生反应装置3的SO2入口连接。
在本实用新型所述的系统中，所述本生反应装置3与所述HI热分解装置4连通以接收来自所述HI热分解装置4的碘；具体地，所述HI热分解装置4的碘出口与所述本生反应装置3的碘入口连接。
在本实用新型所述的系统中，所述系统还包括水供给单元，用于向所述本生反应装置3提供水，在具体实施方式中，来自所述SO2制备装置2中的SO2与来自所述HI热分解装置4中的碘及所述水供给单位中的水进入所述本生反应装置3中反应得到HI和硫酸。
在本实用新型所述的系统中，所述系统还包括硫酸储存装置，来自所述本生反应装置3中部分硫酸进入所述硫酸储存装置中进行储存。
在本实用新型所述的系统中，所述HI热分解装置4与所述本生反应装置3连通以接收来自所述本生反应装置3的HI；具体地，所述本生反应装置3的HI出口与所述HI热分解装置4的HI入口连接。
在本实用新型所述的系统中，在具体实施方式中，来自所述本生反应装置3中的HI在所述HI热分解装置4中受热分解得到H2和碘，受热温度为380-420℃。
在本实用新型所述的系统中，所述HI热分解装置4还包括气体纯化装置41，来自所述HI热分解装置4的H2经过所述气体纯化装置41纯化后，一部分H2进入所述H2S制备装置1中制备H2S，另一部分用于产品输出。
在本实用新型所述的系统中，所述系统还包括氢气储存装置，来自所述气体纯化装置41的另一部分氢气进入所述氢气储存装置中进行储存。
在本实用新型所述的系统中，所述气体纯化装置选自变压吸附制氢装置、低温吸附法制氢工业装置和膜分离法制氢装置中的一种或两种以上。
在本实用新型所述的系统中，所述可再生能源发电装置8包括风力发电系统和光伏发电系统，所述可再生能源发电装置8用于向所述电加热器7提供电能，所述可再生能源发电装置8和电加热器7通过电线连接；所述电加热器7用于对所述热熔盐储罐5中的熔盐进行加热，所述热熔盐储罐5进行储能后进入所述HI热分解装置4中提供热能。
在本实用新型所述的系统中，所述系统还包括冷熔盐储罐6，所述冷熔盐储罐6与所述HI热分解装置4连通用于接受来自所述HI热分解装置4的冷熔盐，具体地，所述HI热分解装置4中冷却后的熔盐通入所述冷熔盐储罐。
在本实用新型所述的系统中，所述冷熔盐储罐6与所述电加热器7连通，来自所述冷熔盐储罐6的冷熔盐在所述电加热器7中进行加热，加热后的热熔盐可以通入所述热熔盐储罐5中进行储能。
根据本实用新型的第一种实施方式，所述系统包括H2S制备装置1、SO2制备装置2、本生反应装置3、HI热分解装置4、热熔盐储罐5、电加热器7和可再生能源发电装置8；所述H2S制备装置1与所述HI热分解装置4连通以接收来自所述HI热分解装置4的氢气；所述SO2制备装置2与所述H2S制备装置1连通以接收来自所述H2S制备装置1的H2S；所述SO2制备装置2与所述本生反应装置3连通以接收来自所述本生反应装置3的硫酸；所述本生反应装置3与所述SO2制备装置2连通以接收来自所述SO2制备装置2的SO2；所述本生反应装置3与所述HI热分解装置4连通以接收来自所述HI热分解装置4的碘；所述HI热分解装置4与所述本生反应装置3连通以接收来自所述本生反应装置3的HI；所述可再生能源发电装置8用于向所述电加热器7提供电能；所述电加热器7用于对所述热熔盐储罐5熔盐进行加热，所述热熔盐储罐5储能后进入所述HI热分解装置4中提供热能；所述系统还包括冷熔盐储罐6，所述冷熔盐储罐6与所述HI热分解装置4连通用于接受来自所述HI热分解装置4的冷熔盐。
根据本实用新型的第二种实施方式，所述系统包括H2S制备装置1、SO2制备装置2、本生反应装置3、HI热分解装置4、热熔盐储罐5、电加热器7和可再生能源发电装置8；所述H2S制备装置1与所述HI热分解装置4连通以接收来自所述HI热分解装置4的氢气；所述SO2制备装置2与所述H2S制备装置1连通以接收来自所述H2S制备装置1的H2S；所述SO2制备装置2与所述本生反应装置3连通以接收来自所述本生反应装置3的硫酸；所述本生反应装置3与所述SO2制备装置2连通以接收来自所述SO2制备装置2的SO2；所述本生反应装置3与所述HI热分解装置4连通以接收来自所述HI热分解装置4的碘；所述HI热分解装置4与所述本生反应装置3连通以接收来自所述本生反应装置3的HI；所述可再生能源发电装置8用于向所述电加热器7提供电能；所述电加热器7用于对所述热熔盐储罐5熔盐进行加热，所述热熔盐储罐5储能后进入所述HI热分解装置4中提供热能；所述系统还包括冷熔盐储罐6，所述冷熔盐储罐6与所述HI热分解装置4连通用于接受来自所述HI热分解装置4的冷熔盐；所述冷熔盐储罐6与所述电加热器7连通，来自所述冷熔盐储罐6的冷熔盐在所述电加热器7中进行加热。
根据本实用新型的第三种实施方式，所述系统包括H2S制备装置1、SO2制备装置2、本生反应装置3、HI热分解装置4、热熔盐储罐5、电加热器7和可再生能源发电装置8；所述H2S制备装置1与所述HI热分解装置4连通以接收来自所述HI热分解装置4的氢气；所述SO2制备装置2与所述H2S制备装置1连通以接收来自所述H2S制备装置1的H2S；所述SO2制备装置2与所述本生反应装置3连通以接收来自所述本生反应装置3的硫酸；所述本生反应装置3与所述SO2制备装置2连通以接收来自所述SO2制备装置2的SO2；所述本生反应装置3与所述HI热分解装置4连通以接收来自所述HI热分解装置4的碘；所述HI热分解装置4与所述本生反应装置3连通以接收来自所述本生反应装置3的HI；所述可再生能源发电装置8用于向所述电加热器7提供电能；所述电加热器7用于对所述热熔盐储罐5熔盐进行加热，所述热熔盐储罐5储能后进入所述HI热分解装置4中提供热能；所述系统还包括冷熔盐储罐6，所述冷熔盐储罐6与所述HI热分解装置4连通用于接受来自所述HI热分解装置4的冷熔盐；所述冷熔盐储罐6与所述电加热器7连通，来自所述冷熔盐储罐6的冷熔盐在所述电加热器7中进行加热；所述系统还包括硫源供给单元，用于向所述H2S制备装置1提供硫源；所述系统还包括水供给单元，用于向所述本生反应装置3提供水。
根据本实用新型的第四种实施方式，所述系统包括H2S制备装置1、SO2制备装置2、本生反应装置3、HI热分解装置4、热熔盐储罐5、电加热器7和可再生能源发电装置8；所述H2S制备装置1与所述HI热分解装置4连通以接收来自所述HI热分解装置4的氢气；所述SO2制备装置2与所述H2S制备装置1连通以接收来自所述H2S制备装置1的H2S；所述SO2制备装置2与所述本生反应装置3连通以接收来自所述本生反应装置3的硫酸；所述本生反应装置3与所述SO2制备装置2连通以接收来自所述SO2制备装置2的SO2；所述本生反应装置3与所述HI热分解装置4连通以接收来自所述HI热分解装置4的碘；所述HI热分解装置4与所述本生反应装置3连通以接收来自所述本生反应装置3的HI；所述可再生能源发电装置8用于向所述电加热器7提供电能；所述电加热器7用于对所述热熔盐储罐5熔盐进行加热，所述热熔盐储罐5储能后进入所述HI热分解装置4中提供热能；所述系统还包括冷熔盐储罐6，所述冷熔盐储罐6与所述HI热分解装置4连通用于接受来自所述HI热分解装置4的冷熔盐；所述冷熔盐储罐6与所述电加热器7连通，来自所述冷熔盐储罐6的冷熔盐在所述电加热器7中进行加热；所述系统还包括硫源供给单元，用于向所述H2S制备装置1提供硫源；所述系统还包括水供给单元，用于向所述本生反应装置3提供水；所述HI热分解装置4还包括气体纯化装置41，来自所述HI热分解装置4的氢气经过所述气体纯化装置41进行纯化；所述系统还包括氢气储存装置，来自所述气体纯化装置41中的部分氢气进入所述氢气储存装置中进行储存，部分氢气进入所述H2S制备装置1中制备H2S。
根据本实用新型的第五种实施方式，所述系统包括H2S制备装置1、SO2制备装置2、本生反应装置3、HI热分解装置4、热熔盐储罐5、电加热器7和可再生能源发电装置8；所述H2S制备装置1与所述HI热分解装置4连通以接收来自所述HI热分解装置4的氢气；所述SO2制备装置2与所述H2S制备装置1连通以接收来自所述H2S制备装置1的H2S；所述SO2制备装置2与所述本生反应装置3连通以接收来自所述本生反应装置3的硫酸；所述本生反应装置3与所述SO2制备装置2连通以接收来自所述SO2制备装置2的SO2；所述本生反应装置3与所述HI热分解装置4连通以接收来自所述HI热分解装置4的碘；所述HI热分解装置4与所述本生反应装置3连通以接收来自所述本生反应装置3的HI；所述可再生能源发电装置8用于向所述电加热器7提供电能；所述电加热器7用于对所述热熔盐储罐5熔盐进行加热，所述热熔盐储罐5储能后进入所述HI热分解装置4中提供热能；所述系统还包括冷熔盐储罐6，所述冷熔盐储罐6与所述HI热分解装置4连通用于接受来自所述HI热分解装置4的冷熔盐；所述冷熔盐储罐6与所述电加热器7连通，来自所述冷熔盐储罐6的冷熔盐在所述电加热器7中进行加热；所述系统还包括硫源供给单元，用于向所述H2S制备装置1提供硫源；所述系统还包括水供给单元，用于向所述本生反应装置3提供水；所述HI热分解装置4还包括气体纯化装置41，来自所述HI热分解装置4的氢气经过所述气体纯化装置41进行纯化；所述系统还包括氢气储存装置，来自所述气体纯化装置41中的部分氢气进入所述氢气储存装置中进行储存，部分氢气进入所述H2S制备装置1中制备H2S；所述气体纯化装置41选自变压吸附制氢装置、低温吸附法制氢工业装置和膜分离法制氢装置中的一种或两种以上；所述系统还包括硫酸储存装置，来自所述本生反应装置3中部分硫酸进入所述硫酸储存装置中进行储存。
根据本实用新型的第六种实施方式，所述系统包括H2S制备装置1、SO2制备装置2、本生反应装置3、HI热分解装置4、热熔盐储罐5、电加热器7和可再生能源发电装置8；所述H2S制备装置1与所述HI热分解装置4连通以接收来自所述HI热分解装置4的氢气；所述SO2制备装置2与所述H2S制备装置1连通以接收来自所述H2S制备装置1的H2S；所述SO2制备装置2与所述本生反应装置3连通以接收来自所述本生反应装置3的硫酸；所述本生反应装置3与所述SO2制备装置2连通以接收来自所述SO2制备装置2的SO2；所述本生反应装置3与所述HI热分解装置4连通以接收来自所述HI热分解装置4的碘；所述HI热分解装置4与所述本生反应装置3连通以接收来自所述本生反应装置3的HI；所述可再生能源发电装置8用于向所述电加热器7提供电能；所述电加热器7用于对所述热熔盐储罐5熔盐进行加热，所述热熔盐储罐5储能后进入所述HI热分解装置4中提供热能；所述系统还包括冷熔盐储罐6，所述冷熔盐储罐6与所述HI热分解装置4连通用于接受来自所述HI热分解装置4的冷熔盐；所述冷熔盐储罐6与所述电加热器7连通，来自所述冷熔盐储罐6的冷熔盐在所述电加热器7中进行加热；所述系统还包括硫源供给单元，用于向所述H2S制备装置1提供硫源；所述系统还包括水供给单元，用于向所述本生反应装置3提供水；所述HI热分解装置4还包括气体纯化装置41，来自所述HI热分解装置4的氢气经过所述气体纯化装置41进行纯化；所述系统还包括氢气储存装置，来自所述气体纯化装置41中的部分氢气进入所述氢气储存装置中进行储存，部分氢气进入所述H2S制备装置1中制备H2S；所述气体纯化装置41选自变压吸附制氢装置、低温吸附法制氢工业装置和膜分离法制氢装置中的一种或两种以上；所述系统还包括硫酸储存装置，来自所述本生反应装置3中部分硫酸进入所述硫酸储存装置中进行储存；所述系统还包括铁储存装置，来自所述H2S制备装置1中的铁进入所述铁储存装置中进行储存。
在本实用新型所述的系统中，具体操作流程如下：
所述可再生能源发电装置8产生的电力进入所述电加热器7，将电能转化为热能，接着，将来自所述冷熔融盐储罐6中的冷熔盐加热至430-460℃，加热后的热熔盐送入热熔盐储罐5，再将热熔盐送入所述HI热分解装置2，作为热源；来自HI热分解装置4中的H2与来自硫源供给单元中的硫源，进入所述H2S制备装置1制备得到H2S和铁，其中铁进入铁储存装置进行储存，然后，来自所述H2S制备装置1中的H2S与来自所述本生反应装置3的硫酸进入所述SO2制备装置2制备得到SO2和水，接着，来自所述SO2制备装置2中的SO2与来自所述HI热分解装置4中的碘及所述水供给单位中的水进入所述本生反应装置3中反应得到HI和硫酸，其中，1/5-1/4的硫酸进入所述硫酸储存装置，3/4-4/5的硫酸进入所述SO2制备装置2作为反应物，再接着，来自所述本生反应装置3中的HI在所述HI热分解装置4中受热分解得到H2和碘，受热温度为380-420℃，其中，制备得到的碘进入所述本生反应装置3循环利用，并且，得到的氢气进入所述气体纯化装置41进行纯化，纯化后的3/4-4/5的H2进入所述氢气储存装置进行储存，1/5-1/4的H2进入所述H2S制备装置1作为反应物制备H2S。
下面通过实施例来进一步说明本实用新型所述的热化学循环制氢系统。实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述实施例。
以下实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为本领域常规方法。下述实施例中所用的实验材料，如无特殊说明，均可商购得到。
以下实施例均在以下热化学循环制氢系统中实施：
如图1所示，所述的热化学循环制氢系统包括H2S制备装置1、SO2制备装置2、本生反应装置3、HI热分解装置4、热熔盐储罐5、电加热器7和可再生能源发电装置8；所述H2S制备装置1与所述HI热分解装置4连通以接收来自所述HI热分解装置4的氢气；所述SO2制备装置2与所述H2S制备装置1连通以接收来自所述H2S制备装置1的H2S；所述SO2制备装置2与所述本生反应装置3连通以接收来自所述本生反应装置3的硫酸；所述本生反应装置3与所述SO2制备装置2连通以接收来自所述所述SO2制备装置2的SO2；所述本生反应装置3与所述HI热分解装置4连通以接收来自所述HI热分解装置4的碘；所述HI热分解装置4与所述本生反应装置3连通以接收来自所述本生反应装置3的HI；所述可再生能源发电装置8用于向所述电加热器7提供电能；所述电加热器7用于对所述热熔盐储罐5熔盐进行加热，所述热熔盐储罐5储能后进入所述HI热分解装置4中提供热能；所述系统还包括冷熔盐储罐6，所述冷熔盐储罐6与所述HI热分解装置4连通用于接受来自所述HI热分解装置4的冷熔盐；所述冷熔盐储罐6与所述电加热器7连通，来自所述冷熔盐储罐6的冷熔盐在所述电加热器7中进行加热；所述系统还包括硫源供给单元，用于向所述H2S制备装置1提供硫源；所述系统还包括水供给单元，用于向所述本生反应装置3提供水；所述HI热分解装置4还包括气体纯化装置41，来自所述HI热分解装置4的氢气经过所述气体纯化装置41进行纯化；所述系统还包括氢气储存装置，来自所述气体纯化装置41中的部分氢气进入所述氢气储存装置中进行储存，部分氢气进入所述H2S制备装置1中制备H2S；所述气体纯化装置41选自变压吸附制氢装置、低温吸附法制氢工业装置和膜分离法制氢装置中的一种或两种以上；所述系统还包括硫酸储存装置，来自所述本生反应装置3中部分硫酸进入所述硫酸储存装置中进行储存；所述系统还包括铁储存装置，来自所述H2S制备装置1中的铁进入所述铁储存装置中进行储存。
实施例1
所述可再生能源发电装置8产生的电力进入所述电加热器7，将电能转化为热能，将来自所述冷熔融盐储罐6中的冷熔盐加热至430℃，加热后的热熔盐送入热熔盐储罐5，再将热熔盐送入所述HI热分解装置4，作为热源；来自HI热分解装置4中的H2与来自硫源供给单元中的二硫化铁，进入所述H2S制备装置1制备得到H2S和铁，其中铁进入铁储存装置进行储存，然后，来自所述H2S制备装置1中的H2S与来自所述本生反应装置3的硫酸进入所述SO2制备装置2制备得到SO2和水，接着，来自所述SO2制备装置2中的SO2与来自所述HI热分解装置4中的碘及所述水供给单位中的水进入所述本生反应装置3中反应得到HI和硫酸，其中，1/4硫酸进入所述硫酸储存装置，3/4硫酸进入所述SO2制备装置2作为反应物，再接着，来自所述本生反应装置3中的HI在所述HI热分解装置4中受热分解得到H2和碘，受热温度为400℃，其中，制备得到的碘进入所述本生反应装置3循环利用，并且，得到的氢气进入所述气体纯化装置41进行纯化，纯化后的3/4H2进入所述氢气储存装置进行储存，1/4H2进入所述H2S制备装置1作为反应物。计算得到H2的效率为62％。
实施例2
所述可再生能源发电装置8产生的电力进入所述电加热器7，将电能转化为热能，将来自所述冷熔融盐储罐6中的冷熔盐加热至460℃，加热后的热熔盐送入热熔盐储罐5，再将热熔盐送入所述HI热分解装置4，作为热源；来自HI热分解装置4中的H2与来自硫源供给单元中的硫化亚铁，进入所述H2S制备装置1制备得到H2S和铁，其中铁进入铁储存装置进行储存，然后，来自所述H2S制备装置1中的H2S与来自所述本生反应装置3的硫酸进入所述SO2制备装置2制备得到SO2和水，接着，来自所述SO2制备装置2中的SO2与来自所述HI热分解装置4中的碘及所述水供给单位中的水进入所述本生反应装置3中反应得到HI和硫酸，其中，1/4硫酸进入所述硫酸储存装置，3/4硫酸进入所述SO2制备装置2作为反应物，再接着，来自所述本生反应装置3中的HI在所述HI热分解装置4中受热分解得到H2和碘，受热温度为410℃，其中，制备得到的碘进入所述本生反应装置3循环利用，并且，得到的氢气进入所述气体纯化装置41进行纯化，纯化后的3/4H2进入所述氢气储存装置进行储存，1/4H2进入所述H2S制备装置1作为反应物。计算得到H2的效率为65％。
由上述实施例可以看出，采用本实用新型所述的热化学循环制氢系统可以实现系统能源的合理利用且制氢效率较高。
以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种热化学循环制氢系统，其特征在于，该系统包括H2S制备装置(1)、SO2制备装置(2)、本生反应装置(3)、HI热分解装置(4)、热熔盐储罐(5)、电加热器(7)和可再生能源发电装置(8)；
所述H2S制备装置(1)与所述HI热分解装置(4)连通以接收来自所述HI热分解装置(4)的氢气；
所述SO2制备装置(2)与所述H2S制备装置(1)连通以接收来自所述H2S制备装置(1)的H2S；所述SO2制备装置(2)与所述本生反应装置(3)连通以接收来自所述本生反应装置(3)的硫酸；
所述本生反应装置(3)与所述SO2制备装置(2)连通以接收来自所述SO2制备装置(2)的SO2；所述本生反应装置(3)与所述HI热分解装置(4)连通以接收来自所述HI热分解装置(4)的碘；
所述HI热分解装置(4)与所述本生反应装置(3)连通以接收来自所述本生反应装置(3)的HI；
所述可再生能源发电装置(8)用于向所述电加热器(7)提供电能；所述电加热器(7)用于对所述热熔盐储罐(5)熔盐进行加热，所述热熔盐储罐(5)储能后进入所述HI热分解装置(4)中提供热能。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括冷熔盐储罐(6)，所述冷熔盐储罐(6)与所述HI热分解装置(4)连通用于接受来自所述HI热分解装置(4)的冷熔盐。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述冷熔盐储罐(6)与所述电加热器(7)连通，来自所述冷熔盐储罐(6)的冷熔盐在所述电加热器(7)中进行加热。
4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括硫源供给单元，用于向所述H2S制备装置(1)提供硫源。
5.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括水供给单元，用于向所述本生反应装置(3)提供水。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述HI热分解装置(4)还包括气体纯化装置(41)，来自所述HI热分解装置(4)的氢气经过所述气体纯化装置(41)进行纯化。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括氢气储存装置，来自所述气体纯化装置(41)中的部分氢气进入所述氢气储存装置中进行储存，部分氢气进入所述H2S制备装置(1)中制备H2S。
8.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，所述气体纯化装置(41)选自变压吸附制氢装置、低温吸附法制氢工业装置和膜分离法制氢装置中的一种或两种以上。
9.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括硫酸储存装置，来自所述本生反应装置(3)中部分硫酸进入所述硫酸储存装置中进行储存。
10.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括铁储存装置，来自所述H2S制备装置(1)中的铁进入所述铁储存装置中进行储存。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202321587329.3U CN220098567U (zh) | 2023-06-20 | 2023-06-20 | 一种热化学循环制氢系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202321587329.3U CN220098567U (zh) | 2023-06-20 | 2023-06-20 | 一种热化学循环制氢系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN220098567U true CN220098567U (zh) | 2023-11-28 |
Family
ID=88864416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202321587329.3U Active CN220098567U (zh) | 2023-06-20 | 2023-06-20 | 一种热化学循环制氢系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN220098567U (zh) |
-
2023
- 2023-06-20 CN CN202321587329.3U patent/CN220098567U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111663150B (zh) | 一种波动型功率输入的电解水制氢方法及其装置 | |
| CN102660340B (zh) | 利用过剩电能将烟气中的二氧化碳转化成天然气的工艺及设备 | |
| CN100400412C (zh) | 硫碘开路循环制氢的工艺方法 | |
| CN111378980A (zh) | 一种联产氢气和尿素的储能系统和方法 | |
| CN105084311A (zh) | 一种零碳排放的甲醇水重整制氢系统及其应用和制氢方法 | |
| CN215002336U (zh) | 熔盐塔式太阳能氨分解制氢系统 | |
| CN103579652A (zh) | 一种氢化镁水解供氢的燃料电池发电系统 | |
| CN105293432A (zh) | 一种甲醇水重整制氢机及其制氢方法 | |
| CN113278987B (zh) | 一种soec和ael电解耦合固体循环储放氢系统 | |
| WO2021031964A1 (zh) | 一种碘硒热化学循环电解制氢方法 | |
| WO2021031963A1 (zh) | 一种碘硒热化学循环磷还原制氢方法 | |
| CN204778810U (zh) | 一种甲醇水重整制氢机 | |
| CN115959623A (zh) | 一种利用硫碘循环制氢的开式系统及方法 | |
| CN105386076A (zh) | 一种高温电解co2制碳纳米管系统的改进方法 | |
| CN208843727U (zh) | 电-热化学循环耦合的太阳能燃料制备系统 | |
| CN220098567U (zh) | 一种热化学循环制氢系统 | |
| CN113526461A (zh) | 一种单硒热化学循环制氢方法 | |
| CN108793190B (zh) | 一种无co2排放的氨气制备装置及制备方法 | |
| CN115924843A (zh) | 一种海上移动新型低品质海水循环制氢系统及其工作方法 | |
| CN109516437A (zh) | 一种电化学还原-热化学循环分解水制氢的方法 | |
| CN110265995A (zh) | 一种多能互补的气电耦合供能系统 | |
| CN205222681U (zh) | 一种甲醇水重整制氢机 | |
| CN105776175B (zh) | 一种将二氧化碳转化为碳单质的方法和装置 | |
| CN110467947A (zh) | 一种基于风光沼气资源的可再生天然气生产工艺 | |
| CN217921893U (zh) | 用于己内酰胺生产的供电、供氢调峰系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |