CZ2014171A3 - Pasivní kombinovaný adsorbér pro čištění vodíku z elektrolýzy vody - Google Patents
Pasivní kombinovaný adsorbér pro čištění vodíku z elektrolýzy vody Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2014171A3 CZ2014171A3 CZ2014-171A CZ2014171A CZ2014171A3 CZ 2014171 A3 CZ2014171 A3 CZ 2014171A3 CZ 2014171 A CZ2014171 A CZ 2014171A CZ 2014171 A3 CZ2014171 A3 CZ 2014171A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- adsorber
- zone
- passive
- water electrolysis
- water
- Prior art date
Links
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 16
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 15
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 238000000746 purification Methods 0.000 title description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 14
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 claims description 3
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N copper(I) oxide Inorganic materials [Cu]O[Cu] BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYSA-N cuprous oxide Chemical compound [O-2].[Cu+].[Cu+] KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229940112669 cuprous oxide Drugs 0.000 claims 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 6
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 2
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000331006 Euchaeta media Species 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011148 calcium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007084 catalytic combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002274 desiccant Substances 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 150000002334 glycols Chemical class 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Drying Of Gases (AREA)
Abstract
Pasivní kombinovaný adsorbér odstraňuje současně vodní páru a nízké koncentrace kyslíku z vodíku vyráběného elektrolýzou vody, bez nutnosti vnějšího zdroje energie. Konstrukce adsorbéru umožňuje snadnou uživatelskou výměnu náplní a tím minimalizuje náklady na servis a prodlužuje mnohonásobně jeho životnost.
Description
Oblast techniky
Vynález se týká konstrukce a funkce pasivního kombinovaného adsorbéru pro využití v oblasti čištění vodíku, vyráběného elektrolýzou vody, od zbytkových koncentrací kyslíku a vodní páry.
Dosavadní stav
Elektrolýza vody je perspektivní metodou výroby vodíku, především za předpokladu využití tzv. obnovitelných zdrojů energie (větrné elektrárny, fotovoltaika). Vodík produkovaný elektrolýzou obsahuje kolísavé koncentrace kyslíku a zvýšené množství vodní páry, které je z provozních a bezpečnostních důvodů třeba odstraňovat a to s ohledem na jeho následné uskladnění a využití v palivových článcích, např. v rámci ostrovních systémů.
K separaci kyslíku z vodíku jsou dostupné různé čistící technologie, pracující zejména na principu kinetické separace - adsorpce pracující za použití např. uhlíkatých molekulových sít nebo zeolitů. Při použití těchto materiálů se využívá adsorpčního procesu tzv. PSA (pressure swing adsorption). PSA metoda pracuje s rozdílnými tlaky mezi jednotlivými fázemi procesu. Použití této metody vyžaduje použití vstupního plynu za vysokého tlaku tak aby mohla proběhnout adsorpce za dostatečné účinnosti.
Další možností je využití katalyzátorů. Při použití vzácných kovů na bázi platiny nebo paladia probíhá odstranění kyslíku za velmi nízkého tlaku, ale za vyšší teploty (až 400 °C). Při těchto teplotách probíhá katalytické spalování kyslíku s přítomným vodíkem. Nevýhodou této metody jsou vysoké náklady na katalyzátor a potřeba tepla či případně chlazení z důvodu silně exotermní reakce.
Pro odstraňování vlhkosti z plynu je dostupná celá řada postupů. Jde o technologie absorpční (glykoly), adsorpční (zeolity, CaCI2) nebo metody založené na chlazení.
Podstata vynálezu
Podstatou vynálezu je pasivní kombinovaný adsorbér, který se vyznačuje tím, že jako samostatné zařízení odstraňuje současně vodní páru a nízké koncentrace kyslíku z vodíku vyráběného elektrolýzou vody a to bez nutnosti vnějšího zdroje energie. Konstrukce adsorbéru umožňuje snadnou uživatelskou výměnu náplní a tím minimalizuje náklady na servis a prodlužuje mnohonásobně jeho životnost.
• · • · ··· · * · • · · · · ·· ····· π · 9 ····♦·
2. ···· ··· ·· ·· ··· ·
Funkce kombinovaného adsorbéru je založena na třech aktivních zónách a integrovaném pasivním chladiči.
První zóna ve směru toku plynu obsahuje náplň sušidla s vysokou sorpční kapacitou, typicky silikagel, která zajišťuje snížení obsahu vlhkosti v proudu vodíku nebo případně zachycuje vlhkost v kapalné formě. Měření prokázala, že tato první zóna je nezbytná pro správnou funkci zóny druhé.
Druhá zóna, která je koncipovaná jako pevná, nevyměnitelná součást adsorbéru obsahuje materiál s vysokým obsahem mědi o vhodném měrném povrchu a porozitě. V této zóně reaguje kyslík s mědí na oxid mědhatý, který se následně redukuje vodíkem na měď za vzniku vody. Vzhledem k exotermnímu charakteru reakcí (ΔΗ2θ8=-288 KJ/mol) je třeba při vyšších koncentracích kyslíku odvádět vznikající teplo. Toto je zajištěno pasivním vzdušným chladičem, který je integrální součástí kombinovaného adsorbéru ve formě lamel/žeber na jeho vnějším povrchu.
Třetí zóna je určena pro odstranění zbytkového obsahu vlhkosti, která vznikla v zóně druhé. Náplní této zóny je molekulové síto, které zajišťuje snížení rosného bodu vody ve vodíku na hodnotu bezpečnou pro skladování vodíku.
Odnímatelná víka na vstupu a výstupu z adsorbéru společně se sítovou vestavbou umožňují snadnou výměnu náplní první a třetí aktivní zóny.
Kompaktní konstrukce kombinovaného adsorbéru umožňuje snadné zapojení dvou a více jednotek paralelně a tím zvětšit kapacitu zařízení. Paralelně zapojené kombinované adsorbéry umožňují výměnu náplní i bez omezení/přerušení provozu.
Přehled obrázků na výkresech
Obr. 1 Podélný řez celým zařízením
Obr. 2 Příčný řez zařízením
Příklad provedení
Konstrukce pasivního kombinovaného adsorbéru pro snižování koncentrace kyslíku a vodní páry z vodíku produkovaného elektrolýzou vody kombinuje tři stupně čištění 2, 3, 4 tj. předsušení média, reakční odstranění kyslíku a dosušení produktů, s pasivním chlazením adsorbéru 10.
Plyn vstupuje do adsorbéru 1 otvorem se závitem pro instalaci trubkového adaptéru 9 ve spodním víku 7. Víko 7 je s tělem adsorbéru 1 spojováno pomocí závitového spoje a těsnění 5.
Náplň umístěnou v první aktivní zóně 2 odděluje od víka 7 sítkový adaptér 6 zamezující propadávání náplně. Umístění náplně v druhé zóně 3 je pevné. Náplň umístěná ve třetí zóně je opět oddělena od výstupního víka 8 sítkovým adaptérem 6 pro zamezení únosu jemných částic.
Plyn vystupuje otvorem se závitem pro instalaci trubkového adaptéru 11 v horním víku 8.
Pasivní vzdušný chladič 10 je součástí pláště adsorbéru 1.
Průmyslová využitelnost
Pasivní kombinovaný adsorbér je primárně určen pro čištění malých a středních objemů vodíku z vyráběného elektrolýzou (do 1 000 m3/hod) od kolísavých koncentrací kyslíku a vlhkosti. Paralelní zapojení více adsorbérů jednak zajišťuje modulární zvýšení kapacity pro čištění, zároveň také umožňuje měnit náplně bez přerušení provozu zařízení.
Claims (4)
1. Pasivní kombinovaný adsorbér, vyznačující se tím, že jako samostatně funkční zařízení odstraňuje současně vodní páru a nízké koncentrace kyslíku z vodíku vyráběného elektrolýzou vody, a to bez nutnosti vnějšího zdroje energie.
2. Pasivní kombinovaný adsorbér podle nároku 1, vyznačující se tím, že jeho funkce je založena na třech aktivních zónách 2, 3 a 4, přičemž čištěný vodík prochází první zónou 2 obsahující sušidlo typu silikagel, kde je předsušen za účelem zvýšení účinnosti druhé zóny 3, která je pevně spojena s tělem adsorbéru 1 a je tvořena porézní náplní čisté mědi, jež reaguje s kyslíkem v proudícím plynu za vzniku oxidu měďnatého, který je následně redukován vodíkem zpět na měď za vzniku vody, a vznikající voda je pak společně se zbytkovou vlhkostí odstraněna ve třetí zóně 4 vyplněné materiálem typu molekulového síta, které zajišťuje finální snížení obsahu vlhkosti.
3. Pasivní kombinovaný adsorbér podle nároku 1 a 2, vyznačující se tím, že jeho vnější plášť 1 je alespoň v části své výšky opatřen integrovaným pasivním chladičem 10 ve formě lamel či žeber zajišťující chlazení adsorbéru kvůli exotermnímu charakteru reakce probíhající v jeho druhé zóně 3.
4. Pasivní kombinovaný adsorbér podle nároku 1 až 3, vyznačující se tím, že konstrukce odnímatelného vstupního 7 a výstupního víka 8 adsorbéru společně s těsněním 5 na těle adsorbéru 1 umožňuje snadnou uživatelskou výměnu náplní v aktivních zónách 2 a 4, čímž minimalizuje náklady na servis a prodlužuje mnohonásobně jeho životnost.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2014-171A CZ305917B6 (cs) | 2014-03-21 | 2014-03-21 | Pasivní kombinovaný adsorbér pro čištění vodíku z elektrolýzy vody |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2014-171A CZ305917B6 (cs) | 2014-03-21 | 2014-03-21 | Pasivní kombinovaný adsorbér pro čištění vodíku z elektrolýzy vody |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2014171A3 true CZ2014171A3 (cs) | 2015-09-30 |
| CZ305917B6 CZ305917B6 (cs) | 2016-05-04 |
Family
ID=54259098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2014-171A CZ305917B6 (cs) | 2014-03-21 | 2014-03-21 | Pasivní kombinovaný adsorbér pro čištění vodíku z elektrolýzy vody |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ305917B6 (cs) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL270250A (cs) * | 1960-10-19 | |||
| US5219819A (en) * | 1990-01-19 | 1993-06-15 | California Institute Of Technology | Copper crystallite in carbon molecular sieves for selective oxygen removal |
| US5637544A (en) * | 1991-06-06 | 1997-06-10 | Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona | Reactive membrane for filtration and purification of gases of impurities and method utilizing the same |
| US5446232A (en) * | 1994-02-14 | 1995-08-29 | Occidental Chemical Corporation | Removing oxygen from hydrocarbon gases |
| US6348278B1 (en) * | 1998-06-09 | 2002-02-19 | Mobil Oil Corporation | Method and system for supplying hydrogen for use in fuel cells |
-
2014
- 2014-03-21 CZ CZ2014-171A patent/CZ305917B6/cs not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ305917B6 (cs) | 2016-05-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8308847B2 (en) | Filter for removing a sulfur-containing-gas and method for removing a sulfur-containing-gas using the same | |
| JP2011512243A (ja) | ガス流からの汚染物質除去 | |
| US20160136567A1 (en) | Method for removing sulfur compounds from sour gas streams and hydrogen rich streams | |
| JP5743215B2 (ja) | ヘリウムガスの精製方法および精製装置 | |
| EA201170395A1 (ru) | Устройство для отделения катализатора | |
| WO2006026385A8 (en) | Method and apparatus for removal of contaminants | |
| JP6449296B2 (ja) | 水素化物リザーバから出る熱を利用した水素中不純物用のトラップの再生 | |
| CN103569979A (zh) | 氩气的纯化方法及纯化装置 | |
| JP2019000795A (ja) | ガスの処理装置、二酸化炭素の回収設備、及び二酸化炭素の回収方法 | |
| CZ2014171A3 (cs) | Pasivní kombinovaný adsorbér pro čištění vodíku z elektrolýzy vody | |
| JP5745434B2 (ja) | アルゴンガスの精製方法および精製装置 | |
| JP2012229151A (ja) | アルゴンガスの精製方法および精製装置 | |
| CN101041420A (zh) | 制备氢气的方法 | |
| JP2012106904A (ja) | アルゴンガスの精製方法および精製装置 | |
| WO2023214564A1 (ja) | 炭素有価物および炭素材料の製造装置、製造システムおよび製造方法 | |
| CN116745020A (zh) | 气体制造装置和气体制造方法 | |
| JP2006206989A (ja) | 高純度水素の製造方法およびそれに用いる装置 | |
| JP2018150209A (ja) | 水素供給システム | |
| JP5761751B2 (ja) | アルゴンガスの精製方法および精製装置 | |
| CN215138383U (zh) | 树脂吸附回收二氯甲烷废气的装置 | |
| CN102807199B (zh) | 氩气的提纯方法及提纯装置 | |
| JP5083804B2 (ja) | 水銀除去装置 | |
| KR101605283B1 (ko) | 감소된 공극 용적과 균일한 유동 분포를 갖는 흡착 용기 | |
| EA201171097A1 (ru) | Система отделения катализатора | |
| EP2614876A2 (en) | High-temperature and high-pressure system for desulfurisation and dehalogenation of gas |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20190321 |