CZ305917B6 - Pasivní kombinovaný adsorbér pro čištění vodíku z elektrolýzy vody - Google Patents
Pasivní kombinovaný adsorbér pro čištění vodíku z elektrolýzy vody Download PDFInfo
- Publication number
- CZ305917B6 CZ305917B6 CZ2014-171A CZ2014171A CZ305917B6 CZ 305917 B6 CZ305917 B6 CZ 305917B6 CZ 2014171 A CZ2014171 A CZ 2014171A CZ 305917 B6 CZ305917 B6 CZ 305917B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- active zone
- adsorber
- hydrogen
- passive
- purified hydrogen
- Prior art date
Links
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 26
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 22
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 18
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000000746 purification Methods 0.000 title abstract description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 15
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 5
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 claims abstract description 4
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 239000002274 desiccant Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 7
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims description 2
- 241000446313 Lamella Species 0.000 abstract 1
- 229960001866 silicon dioxide Drugs 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling 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
- 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
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007084 catalytic combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 150000002334 glycols 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
- 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 pro odstranění vodní páry a nízkých koncentrací kyslíku z vodíku vyrobeného elektrolýzou vody zahrnuje tělo adsorbéru (1), spodní odnímatelné víko (7) a horní odnímatelné víko (8), přičemž ve spodním odnímatelném víku (7) je uspořádán vstup čištěného vodíku, dále navazuje tělo adsorbéru (1), ve kterém je v jeho spodní části uspořádána první aktivní zóna (2), ve které je umístěna náplň sušidla s vysokou sorpční kapacitou typu silikagel pro částečné předsušení čištěného vodíku a zvýšení účinnosti navazující druhé aktivní zóny (3), která je pevně spojena s tělem adsorbéru (1) a obsahuje náplň porézního materiálu s vysokým obsahem mědi pro odstranění kyslíku z čištěného vodíku, dále nad druhou aktivní zónou (3) je uspořádána třetí aktivní zóna (4) obsahující materiál typu molekulového síta pro odstranění zbytkové vlhkosti a vody vzniklé v druhé aktivní zóně (3), dále následuje horní odnímatelné víko (8), ve kterém je uspořádán výstup vyčištěného vodíku, přičemž vnější část pláště těla adsorbéru (1) je opatřena pasivním vzdušným chladičem (10) ve formě lamel nebo žeber.
Description
Pasivní kombinovaný adsorber pro čistění vodíku z elektrolýzy vody
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 techniky
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 čisticí 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, CaCl2) 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.
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 měďnatý, který se následně redukuje vodíkem na měď za vzniku vody. Vzhledem k exotermnímu charakteru reakcí (zV7298=-^S KJ/moI) ]e třeba při vzniklých vyšších koncentracích kyslíku odvádět vznikající teplo. Toto je zajištěno pasivním vzdušným chladičem, který je inte
- 1 CZ 305917 B6 grální 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 sítkovou 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.
Objasnění výkresu
Obr. 1 Podélný řez celým zařízením
Obr. 2 Příčný řez zařízením
Příklad uskutečnění vynálezu
Konstrukce pasivního kombinovaného adsorbéru pro snižování koncentrace kyslíku a vodní páry z vodíku produkovaného elektrolýzou vody kombinuje tři aktivní zóny 2, 3, 4 tj. předsušení média, reakční odstranění kyslíku a dosušení produktů, s pasivním chlazením adsorbéru W.
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 4 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 1000 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 (5)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Pasivní kombinovaný adsorbér pro odstranění vodní páry a nízkých koncentrací kyslíku z vodíku vyrobeného elektrolýzou vody, vyznačující se tím, že zahrnuje tělo adsorbéru (1), spodní odnímatelné víko (7) a horní odnímatelné víko (8), přičemž ve spodním odnímatelném víku (7) je uspořádán vstup čištěného vodíku, dále navazuje tělo adsorbéru (1), ve kterém je v jeho spodní části uspořádána první aktivní zóna (2), ve které je umístěna náplň sušidla s vysokou sorpční kapacitou typu silikagel pro částečné předsušení čištěného vodíku a zvýšení účinnosti navazující druhé aktivní zóny (3), která je pevně spojena s tělem adsorbéru (1) a obsahuje náplň porézního materiálu s vysokým obsahem mědi pro odstranění kyslíku z čištěného vodíku, dále nad druhou aktivní zónou (3) je uspořádána třetí aktivní zóna (4) obsahující materiál typu molekulového síta pro odstranění zbytkové vlhkosti a vody vzniklé v druhé aktivní zóně (3), dále následuje horní odnímatelné víko (8), ve kterém je uspořádán výstup vyčištěného vodíku, přičemž vnější část pláště těla adsorbéru (1) je opatřena pasivním vzdušným chladičem (10) ve formě lamel nebo žeber.
- 2. Pasivní kombinovaný adsorbér podle nároku 1, vyznačující se tím, že mezi první aktivní zónou (2) a druhou aktivní zónou (3) je uspořádán sítkový adaptér (6) pro zamezení propadávání náplně.
- 3. Pasivní kombinovaný adsorbér podle nároků la2, vyznačující se tím, že mezi třetí aktivní zónou (4) a horním odnímatelným víkem (8) je uspořádán sítkový adaptér (6) pro zamezení únosu jemných částic.
- 4. Pasivní kombinovaný adsorbér podle nároků laž3, vyznačující se tím, že výstup vyčištěného vodíku je tvořen otvorem se závitem pro instalaci trubkového adaptéru (11).
- 5. Pasivní kombinovaný adsorbér podle nároků laž4, vyznačující se tím, že vstup čištěného vodíku je tvořen otvorem se závitem pro instalaci trubkového adaptéru (9).
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 CZ2014171A3 (cs) | 2015-09-30 |
| CZ305917B6 true 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) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB944207A (en) * | 1960-10-19 | 1963-12-11 | Norsk Hydro Elek Sk Kv Aelstof | Catalyst for removing oxygen from gaseous mixtures |
| US5219819A (en) * | 1990-01-19 | 1993-06-15 | California Institute Of Technology | Copper crystallite in carbon molecular sieves for selective oxygen removal |
| US5446232A (en) * | 1994-02-14 | 1995-08-29 | Occidental Chemical Corporation | Removing oxygen from hydrocarbon gases |
| 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 |
| EP1101251A1 (en) * | 1998-06-09 | 2001-05-23 | 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
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB944207A (en) * | 1960-10-19 | 1963-12-11 | Norsk Hydro Elek Sk Kv Aelstof | Catalyst for removing oxygen from gaseous mixtures |
| 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 |
| EP1101251A1 (en) * | 1998-06-09 | 2001-05-23 | Mobil Oil Corporation | Method and system for supplying hydrogen for use in fuel cells |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Bicáková O., Straka P. "Production of hydrogen from renewable resources and its effectiveness", International Journal of Hydrogen Energy, Volume 37, Issue 16, August 2012, Pages 11563-11578, on-line 17.6.2012 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2014171A3 (cs) | 2015-09-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1232334C (zh) | 低温催化过程用的空气过滤装置 | |
| EP2145666A1 (en) | Sulfur-type gas removing filter and method for removing sulfur-type gas using the same | |
| KR101332265B1 (ko) | 알칼리 수전해용 수소 정제장치 | |
| US8080226B2 (en) | Methods and sytems for the destruction of perfluorinated compounds | |
| JP5743215B2 (ja) | ヘリウムガスの精製方法および精製装置 | |
| US20140271451A1 (en) | Method for removing sulfur compounds from sour gas streams and hydrogen rich streams | |
| 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 | |
| JP2020028847A (ja) | 複合体、構造体、吸着剤、二酸化炭素分離装置、二酸化炭素濃度制御システム、及び複合体の製造方法 | |
| CN114229810B (zh) | 高温气冷堆内构件热老化试验用氦气纯化系统及方法 | |
| CN106542589A (zh) | Mto急冷水与水洗水净化处理工艺 | |
| 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 | |
| CN110252072A (zh) | 一种废气净化设备 | |
| CN100415349C (zh) | 氮氧化物除去装置以及氮氧化物除去方法 | |
| CZ305917B6 (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 | |
| JP6084072B2 (ja) | 有害物質吸着装置 | |
| CN106731588A (zh) | 一种利用uv光和二氧化钛板处理有机废气的环保设备 | |
| CN112678775A (zh) | 一种白炭黑尾气净化回收的方法及装置 | |
| Bhowmik et al. | MXenes: Are They Ready for Direct Air Capture of CO2? | |
| CN113082977B (zh) | 一种高效废气处理系统及工艺 | |
| JP2018515327A (ja) | ガス流から二酸化炭素を分離するための装置及び方法 | |
| WO2010013357A1 (ja) | 酸素富化空気の製造設備及び製造方法 | |
| CN215138383U (zh) | 树脂吸附回收二氯甲烷废气的装置 | |
| Hara et al. | Oxidation of Hydrogen over Honeycomb Catalysts under the Presence of Water Vapor | |
| JP5219032B2 (ja) | 水素同位体含有ガス除去装置およびそれに用いる吸着装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20190321 |