RU2342741C1 - Устройство очистки синтез-газа от углекислого газа - Google Patents
Устройство очистки синтез-газа от углекислого газа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2342741C1 RU2342741C1 RU2007115699/09A RU2007115699A RU2342741C1 RU 2342741 C1 RU2342741 C1 RU 2342741C1 RU 2007115699/09 A RU2007115699/09 A RU 2007115699/09A RU 2007115699 A RU2007115699 A RU 2007115699A RU 2342741 C1 RU2342741 C1 RU 2342741C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- synthesis gas
- electrolyte
- carbon dioxide
- gas
- fuel cell
- Prior art date
Links
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
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Изобретение относится к функциональным вспомогательным системам обслуживания топливных элементов, в частности к способам и устройствам для очистки синтез-газа, получаемого паровой конверсией метанола или углеводородов и содержащего потребляемый в топливном элементе водород, от двуокиси углерода. Сущность изобретения: устройство содержит один или несколько газодиффузионных катодов, через которые проходит очищаемый синтез-газ, один или несколько газодиффузионных анодов, через которые проходит продувочный газ, и электролит, расположенный между парами электродов, а электролит содержит соль угольной кислоты. Продувочный газ предпочтительно содержит водород. В качестве устройства очистки может быть применена как новая, так и потерявшая активность батарея топливных элементов с циркулирующим электролитом. Техническим результатом является обеспечение возможности непрерывной очистки синтез-газа от углекислого газа при отсутствии твердых побочных продуктов и небольших затратах энергии на очистку, обеспечение возможности использования энергии водорода, удаляемого из топливного элемента, для повышения энергосодержания исходного синтез-газа, также обеспечение возможности применения в качестве устройства очистки синтез-газа устройства, конструктивно совпадающего с топливным элементом. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к функциональным вспомогательным системам обслуживания топливных элементов, в частности к способам и устройствам для очистки синтез-газа, получаемого паровой конверсией метанола или углеводородов и содержащего потребляемый в топливном элементе водород, от двуокиси углерода.
Применение синтез-газа в качестве водородсодержащего топлива для некоторых типов топливных элементов затруднено из-за содержащегося в нем значительного количества углекислого газа.
Известно устройство для преобразования и очистки газа, используемое для топливного элемента системы для выработки энергии, которое содержит заправляемую абсорбентом часть, избирательно абсорбирующую диоксид углерода, содержащийся в синтез-газе, подаваемом из части для риформинга (паровой конверсии).
Недостатком данного устройства является периодичный режим работы, сложная система удаления или регенерации отработанного твердого абсорбента (Заявка № 2002128629, патент JP 02/00426 (22.01.2002) «Интегрированный топливный блок, устройство для преобразования и очистки газа, используемое для топливного элемента системы для выработки энергии»).
Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности непрерывной очистки синтез-газа от углекислого газа при отсутствии твердых побочных продуктов и небольших затратах энергии на очистку, обеспечение возможности использования энергии водорода, удаляемого из топливного элемента, для повышения энергосодержания исходного синтез-газа.
Техническим результатом также является обеспечение возможности применения в качестве устройства очистки синтез-газа устройства, конструктивно совпадающего с топливным элементом.
Поставленный технический результат достигается тем, что устройство содержит один или несколько газодиффузионных катодов, через которые проходит очищаемый синтез-газ, один или несколько газодиффузионных анодов, через которые проходит продувочный газ, и электролит, расположенный между парами электродов, а электролит содержит соль угольной кислоты. Предпочтительно в качестве электролита применен водный раствор гидрокарбоната калия. Продувочный газ устройства предпочтительно содержит отработанный (продувочный) водородсодержащий газ топливного элемента. В качестве продувочного газа может быть применен атмосферный воздух. Предпочтительно электролит содержит вещество, окисленная и восстановленная форма которого может присутствовать в нем в относительно высоких концентрациях как в катодной, так и в анодной зоне. В качестве такого электролита может быть применен водный раствор смеси п-бензохинона, гидрохинона и гидрокарбоната калия.
Использование заявленного изобретения позволит получить следующий технический результат.
В выходящем из устройства очистки синтез-газе может быть снижено содержание углекислого газа до уровня, требуемого технологическими регламентами эксплуатации топливного элемента, или до уровня, обеспечивающего работоспособность следующей ступени очистки синтез-газа от углекислого газа.
Применение в качестве продувочного газа водородсодержащего газа позволит параллельно с очисткой синтез-газа от углекислого газа осуществить обогащение синтез-газа водородом за счет использования энергии водорода, содержащегося в продувочном газе.
Применение в качестве электролита водного раствора смеси п-бензохинона, гидрохинона и гидрокарбоната калия позволит снизить затраты электрической мощности на очистку синтез-газа от углекислого газа при недостаточном количестве водорода в продувочном газе.
В качестве устройства очистки может быть применена батарея топливных элементов с циркулирующим электролитом как новая, так и потерявшая активность.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на показана конструкция единичной электролитической ячейки устройства.
Ячейка содержит пористый токосъемник 1, пористый катод 2, пористую асбестовую матрицу 3, пропитанную раствором или расплавом электролита, пористый анод 4 и пористый токосъемник 5.
Работа устройства осуществлена следующим образом.
В пористый токосъемник 1 устройства подают подлежащий очистке синтез-газ. В пористый токосъемник 5 подают содержащий водород продувочный газ. Проходя сквозь пористые токосъемники, газы контактируют с электродами 2 и 4, смоченными электролитом, содержащимся в асбестовой матрице 3.
При подаче на электроды электрического напряжения в катодной зоне будут протекать реакции:
2Н2O+2CO2+2е→Н2+2НСО3 -
Н2О+CO2+2е→Н2+СО3 2-
В анодной зоне будут протекать реакции:
Н2+2НСО3 --2е→2Н2O+2CO2
Н2+СО3 2--2е→Н2O+CO2
В результате данных реакций в катодной зоне будет происходить снижение содержания углекислого газа и повышение содержания водорода в протекающем сквозь пористый токосъемник 1 синтез-газе. Синтез-газ из токосъемника 1 с пониженной концентрацией углекислого газа подается на питание топливного элемента или на дальнейшую очистку от оставшихся микроколичеств углекислого газа и от других примесей. Образовавшиеся на пористом катоде 2 карбонат- и гидрокарбонат-ионы будут диффундировать сквозь слой электролита к пористому аноду 4, на поверхности которого будет происходить поглощение водорода и выделение углекислого газа. Выделившийся в анодной зоне углекислый газ смешивается с протекающим сквозь пористый токосъемник 5 продувочным газом и вместе с ним удаляется из устройства. Образовавшаяся на аноде 4 вода сквозь слой электролита диффундирует к катоду 2.
При высоких плотностях тока или малом количестве водорода в продувочном газе на аноде 4 может начаться электролитическое разложение карбонат- и гидрокарбонат-ионов с поглощением энергии и выделением кислорода:
4НСО3 --4е→O2+2Н2O+4CO2
2CO3 2--4e→O2+2CO2
Предотвратить выделение кислорода и снизить затраты электрической мощности можно путем добавления в электролит вещества, окисленная и восстановленная форма которого может присутствовать в нем в относительно высоких концентрациях как в катодной, так и в анодной зонах одновременно. В частности, таким веществом может быть хингидрон - эквимолярная смесь п-бензохинона и гидрохинона.
В этом случае при подаче на электроды электрического напряжения в катодной зоне будет протекать реакция:
С6Н4O2+2Н2O+2CO2+2е→С6Н4(ОН)2+2НСО3 -
В анодной зоне будет протекать реакция:
С6Н4(ОН)2+2НСО3 --2е→С6Н4O2+2Н2O+2CO2
Гидрохинон, образующийся в катодной зоне, за счет диффузии сквозь слой электролита будет возвращаться в анодную зону, а п-бензохинон, образующийся в анодной зоне, за счет диффузии будет возвращаться в катодную зону. Данные реакции отличаются пониженной разностью электрохимических потенциалов, в результате чего перенос углекислого газа из катодной зоны в анодную осуществляется при небольшом рабочем напряжении.
Claims (6)
1. Устройство очистки синтез-газа, получаемого паровой конверсией метанола или углеводородов и содержащего потребляемый в топливном элементе водород, от углекислого газа, отличающееся тем, что устройство содержит один или несколько газодиффузионных катодов, через которые проходит очищаемый синтез-газ, один или несколько газодиффузионных анодов, через которые проходит продувочный газ, и электролит, расположенный между парами электродов.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электролит содержит соль угольной кислоты.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в качестве электролита применен водный раствор гидрокарбоната калия.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электролит содержит вещество окисленная и восстановленная, форма которого может присутствовать в нем в относительно высоких концентрациях как в катодной, так и в анодной зоне.
5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что в качестве электролита применен водный раствор смеси n-бензохинона, гидрохинона и гидрокарбоната калия.
6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что продувочный газ содержит водород.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007115699/09A RU2342741C1 (ru) | 2007-04-25 | 2007-04-25 | Устройство очистки синтез-газа от углекислого газа |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007115699/09A RU2342741C1 (ru) | 2007-04-25 | 2007-04-25 | Устройство очистки синтез-газа от углекислого газа |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2342741C1 true RU2342741C1 (ru) | 2008-12-27 |
Family
ID=40376994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007115699/09A RU2342741C1 (ru) | 2007-04-25 | 2007-04-25 | Устройство очистки синтез-газа от углекислого газа |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2342741C1 (ru) |
-
2007
- 2007-04-25 RU RU2007115699/09A patent/RU2342741C1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2255543T3 (es) | Metodo y sistema de generacion de energia por pila de combustible. | |
| WO2008017838A1 (en) | Fuel synthesis | |
| US20200002180A1 (en) | Electrochemical system for producing ammonia from nitrogen oxides and preparation method thereof | |
| JP2005052762A (ja) | ガス処理方法とそのシステム | |
| US20150030944A1 (en) | Fuel, cell, and generation system and method using the same | |
| JP2004174369A (ja) | ガス処理方法とそのシステム | |
| RU2342742C1 (ru) | Устройство очистки воздуха для топливного элемента от углекислого газа | |
| GB2104548A (en) | Continous electrochemical ammonia scrubber | |
| KR101441492B1 (ko) | 바이오가스 연료전지 시스템 및 가스 공급 방법 | |
| JPH08106913A (ja) | 燃料電池発電装置 | |
| RU2342741C1 (ru) | Устройство очистки синтез-газа от углекислого газа | |
| CN101649464A (zh) | 二氧化碳分解制氧器 | |
| JPH02311302A (ja) | 燃料電池に供給する水素ガスの精製装置 | |
| US9263756B1 (en) | Electrochemical method for the removal of PPM levels of carbon monoxide from hydrogen for a fuel cell | |
| JP4416503B2 (ja) | 燃料電池への水素の供給装置及び方法並びに車両の電気駆動のための燃料電池の使用 | |
| AU2020369070B2 (en) | Electrolyser device and method for carbon dioxide reduction | |
| JP2009245769A (ja) | 燃料電池発電装置 | |
| KR100564062B1 (ko) | 유기폐액의 복합매개산화 처리장치 | |
| Jeong et al. | Electrochemically-mediated treatment of sulfur dioxide and purification of carbon dioxide coupled with hydrogen production | |
| JP3132627B2 (ja) | 燃料電池発電装置の水回収装置 | |
| RU2298262C1 (ru) | Способ электрохимического получения тока, топливный элемент, система топливного элемента и способ получения водородсодержащего газа для данной системы | |
| US6986957B2 (en) | Fuel cell system | |
| RU2439206C1 (ru) | Способ очистки электролита щелочного топливного элемента от карбонатов | |
| JP2003317784A (ja) | 燃料電池発電システム | |
| US20240229256A9 (en) | Electrolyser device and method for carbon dioxide reduction |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120426 |