本实用新型专利技术涉及用石墨烯膜滤出氢气制造氢燃料电池的增效装置，属于新能源应用技术领域。在气体压缩装置里压缩含有氢气的混合气体，驱动压缩后的含有氢气的混合气体通过气体输进管道进入石墨烯膜滤出氢气装置，含有氢气的混合气体在石墨烯膜滤出氢气装置内遇到第一层过滤氢气石墨烯膜，分子量40以上的非氢气体不能通过第一层过滤氢气石墨烯膜，接着遇到第二层过滤氢气石墨烯膜，分子量17.5以上的非氢气体不能通过第二层过滤氢气石墨烯膜，最后遇到第三层过滤氢气石墨烯膜，分子量2.5以上的非氢气体不能通过第三层过滤氢气石墨烯膜。分子量2.016的氢分子连续穿过三层过滤氢气石墨烯膜生产出纯净的氢气，用于生产氢燃料和氢燃料电池。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及用石墨烯膜滤出氢气制造氢燃料电池的增效装置，属于新能源应用
技术介绍
2016年9月4日—5日，二十国集团领导人（G20）杭州峰会是全球经济治理主要平台，G20峰会给全世界指明了绿色、低碳的可持续发展方向。氢能是低碳的绿色能源。氢元素在地球上分布很广，水是氢和氧的化合物，地球的大气圈中含有氢，土壤、石油、天然气、动植物体、食品中都含有氢，氢的相对原子质量为1.008，氢有2个稳定的同位素和放射性同位素，两个氢原子组成一个氢分子。氢是清洁的可再生燃料，使用氢燃料可以制造出氢燃料电池，推广氢能的应用可以减少雾霾对人体和社会的危害，现代社会对氢的需求量越来越大。氢燃料电池通过电化学反应产生电能和水，对环境无污染。氢燃料电池在产生电能和水的工作过程中不排放二氧化碳和二氧化硫，可以给汽车或飞机提供有益于环境保护的氢动力。在世界上的一些城市里，已经出现氢能汽车和加氢站。然而，制造氢燃料电池需要大量的氢，原先用化石燃料制氢的过程中会向周围的环境里排放多种污染气体。普通电解水制氢，能源利用率只有15%—20%，浪费大。科技人员一直在寻找用低成本的新方法来制取氢气，用价格较低的氢燃料来提高氢燃料电池的市场竞争力。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供用石墨烯膜滤出氢气制造氢燃料电池的增效装置。石墨烯是由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯膜非常致密，人们最初认为原子半径只有0.79埃的氢原子无法穿透石墨烯膜。随着科学实验方法的进步，人们的认识发生了变化。2013年，美国南卡罗莱纳大学的工程师们研制出世界上最薄的氧化石墨烯过滤膜，这种氧化石墨烯过滤薄膜就像一个筛子，氢气小分子的动力学直径为0.289纳米，能够穿过氧化石墨烯过滤膜的极微筛孔，二氧化碳大分子的动力学直径为0.33纳米，不能穿过氧化石墨烯过滤膜的极微筛孔。2016年，英国曼彻斯特大学的研究人员在实验中，发现用特种石墨烯膜可以从空气等混合气体中滤出氢气，这一科学发现，为人类用成本比较低的新方法制取氢气开辟了新的途径。世界上数所大学接着进行这一课题的科学实验、普遍发现：人类可以制造出细小孔径的石墨烯膜、细微孔径的石墨烯膜和极微孔径的石墨烯膜，用来分别过滤或分离由各种分子量不同的气态分子组成的混合气体。气体压缩装置1驱动压缩后的气体通过气体输进管道2进入石墨烯膜滤出氢气装置3，压缩气体中包括氢气在内的、分子量在40以下的混合气体的气态分子穿过细小孔径的第一层过滤氢气石墨烯膜4，进入第一层过滤氢气石墨烯膜4与第二层过滤氢气石墨烯膜5之间的空间，未能穿过细小孔径的第一层过滤氢气石墨烯膜4的、分子量大于40的非氢气体通过第一根非氢气体输出管道7输入加压非氢气体储藏室10。已穿过第一层过滤氢气石墨烯膜4的分子量小于40的混合气体继续向前运动遭遇细微孔径的第二层过滤氢气石墨烯膜5，能穿过第二层过滤氢气石墨烯膜5的、分子量在17.5以下的混合气体进入第二层过滤氢气石墨烯膜5与第三层过滤氢气石墨烯膜6之间的空间，未能穿过细微孔径的第二层过滤氢气石墨烯膜5的分子量小于40、大于17.5的非氢气体通过第二根非氢气体输出管道8输入加压非氢气体储藏室10。已穿过第二层过滤氢气石墨烯膜5的分子量小于17.5的混合气体继续向前遭遇极微孔径的第三层过滤氢气石墨烯膜6，极微孔径只能供单个分子量2.5以下的氢气分子连续通过，未能穿过极微孔径的第三层过滤氢气石墨烯膜6的、分子量小于17.5、大于2.5的非氢气体通过第三根非氢气体输出管道9输入加压非氢气体储藏室10。储藏满量非氢气体的加压非氢气体储藏室10通过内部加压将非氢气体加压后、通过非氢气体排气管道17排放出去。穿过极微孔径的第三层过滤氢气石墨烯膜6的纯净氢气通过纯氢气体输送管道11输入纯氢气体加压车间12，在纯氢气体加压车间12内施加过适当压力的加压纯氢气体通过加压纯氢气体输送管道13输入氢燃料生产车间14作为原料用于生产氢燃料，从氢燃料生产车间14输出的氢燃料通过氢燃料输送管道15输入氢燃料电池生产车间16，在氢燃料电池生产车间16内用氢燃料为主要原料制造氢燃料电池18，从氢燃料电池生产车间16内运出氢燃料电池18供应清洁能源市场。为了解决上述技术问题，本技术是通过以下技术方案实现的：由气体压缩装置1、气体输进管道2、石墨烯膜滤出氢气装置3、第一层过滤氢气石墨烯膜4、第二层过滤氢气石墨烯膜5、第三层过滤氢气石墨烯膜6、第一根非氢气体输出管道7、第二根非氢气体输出管道8、第三根非氢气体输出管道9、加压非氢气体储藏室10、纯氢气体输送管道11、纯氢气体加压车间12、加压纯氢气体输送管道13、氢燃料生产车间14、氢燃料输送管道15、氢燃料电池生产车间16、非氢气体排气管道17、氢燃料电池18共同组成；在气体压缩装置1的右侧安装气体输进管道2，在气体输进管道2的右侧安装石墨烯膜滤出氢气装置3，在石墨烯膜滤出氢气装置3的内部自左向右按照相等的距离、依次安装第一层过滤氢气石墨烯膜4、第二层过滤氢气石墨烯膜5、第三层过滤氢气石墨烯膜6，在气体输进管道2与第一层过滤氢气石墨烯膜4之间的石墨烯膜滤出氢气装置3的下壁底面上安装第一根非氢气体输出管道7，在第一层过滤氢气石墨烯膜4与第二层过滤氢气石墨烯膜5之间的石墨烯膜滤出氢气装置3的下壁底面上安装第二根非氢气体输出管道8，在第二层过滤氢气石墨烯膜5与第三层过滤氢气石墨烯膜6之间的石墨烯膜滤出氢气装置3的下壁底面上安装第三根非氢气体输出管道9，在石墨烯膜滤出氢气装置3的右侧自左向右依次安装纯氢气体输送管道11、纯氢气体加压车间12、加压纯氢气体输送管道13、氢燃料生产车间14、氢燃料输送管道15和氢燃料电池生产车间16，在氢燃料电池生产车间16的下方有从氢燃料电池生产车间16运出的氢燃料电池18，在石墨烯膜滤出氢气装置3的下方不远处安装加压非氢气体储藏室10，在加压非氢气体储藏室10的右侧面上安装非氢气体排气管道17；气体压缩装置1与气体输进管道2相互连通，气体输进管道2与石墨烯膜滤出氢气装置3相互连通，石墨烯膜滤出氢气装置3通过第一根非氢气体输出管道7与加压非氢气体储藏室10的左侧面的下部侧壁连接并相通，石墨烯膜滤出氢气装置3通过第二根非氢气体输出管道8与加压非氢气体储藏室10的左侧面的中部侧壁连接并相通，石墨烯膜滤出氢气装置3通过第三根非氢气体输出管道9与加压非氢气体储藏室10的左侧面的上部侧壁连接并相通，加压非氢气体储藏室10与安装在加压非氢气体储藏室10的右侧面上的非氢气体排气管道17连接并相通，石墨烯膜滤出氢气装置3通过纯氢气体输送管道11与纯氢气体加压车间12连接并相通，纯氢气体加压车间12通过加压纯氢气体输送管道13与氢燃料生产车间14连接并相通，氢燃料生产车间14通过氢燃料输送管道15与氢燃料电池生产车间16连接并相通。氢燃料电池18是碱性氢燃料电池或磷酸氢燃料电池或固体氧化物氢燃料电池或质子交换膜氢燃料电池。与现有技术相比，本技术的有益效果是：①开辟了一条制氢新途径，拓宽了石墨烯膜的应用范围。②提高了制取氢气的纯度，提高了纯氢气体的经济价值和应用价值。③降低了制氢的生产成本。④用石墨烯膜滤出氢气装置的生产氢气过程比本文档来自技高网...
【技术保护点】
用石墨烯膜滤出氢气制造氢燃料电池的增效装置，其特征是，由气体压缩装置（1）、气体输进管道（2）、石墨烯膜滤出氢气装置（3）、第一层过滤氢气石墨烯膜（4）、第二层过滤氢气石墨烯膜（5）、第三层过滤氢气石墨烯膜（6）、第一根非氢气体输出管道（7）、第二根非氢气体输出管道（8）、第三根非氢气体输出管道（9）、加压非氢气体储藏室（10）、纯氢气体输送管道（11）、纯氢气体加压车间（12）、加压纯氢气体输送管道（13）、氢燃料生产车间（14）、氢燃料输送管道（15）、氢燃料电池生产车间（16）、非氢气体排气管道（17）、氢燃料电池（18）共同组成；在气体压缩装置（1）的右侧安装气体输进管道（2），在气体输进管道（2）的右侧安装石墨烯膜滤出氢气装置（3），在石墨烯膜滤出氢气装置（3）的内部自左向右按照相等的距离、依次安装第一层过滤氢气石墨烯膜（4）、第二层过滤氢气石墨烯膜（5）、第三层过滤氢气石墨烯膜（6），在气体输进管道（2）与第一层过滤氢气石墨烯膜（4）之间的石墨烯膜滤出氢气装置（3）的下壁底面上安装第一根非氢气体输出管道（7），在第一层过滤氢气石墨烯膜（4）与第二层过滤氢气石墨烯膜（5）之间的石墨烯膜滤出氢气装置（3）的下壁底面上安装第二根非氢气体输出管道（8），在第二层过滤氢气石墨烯膜（5）与第三层过滤氢气石墨烯膜（6）之间的石墨烯膜滤出氢气装置（3）的下壁底面上安装第三根非氢气体输出管道（9），在石墨烯膜滤出氢气装置（3）的右侧自左向右依次安装纯氢气体输送管道（11）、纯氢气体加压车间（12）、加压纯氢气体输送管道（13）、氢燃料生产车间（14）、氢燃料输送管道（15）和氢燃料电池生产车间（16），在氢燃料电池生产车间（16）的下方有从氢燃料电池生产车间（16）运出的氢燃料电池（18），在石墨烯膜滤出氢气装置（3）的下方不远处安装加压非氢气体储藏室（10），在加压非氢气体储藏室（10）的右侧面上安装非氢气体排气管道（17）；气体压缩装置（1）与气体输进管道（2）相互连通，气体输进管道（2）与石墨烯膜滤出氢气装置（3）相互连通，石墨烯膜滤出氢气装置（3）通过第一根非氢气体输出管道（7）与加压非氢气体储藏室（10）的左侧面的下部侧壁连接并相通，石墨烯膜滤出氢气装置（3）通过第二根非氢气体输出管道（8）与加压非氢气体储藏室（10）的左侧面的中部侧壁连接并相通，石墨烯膜滤出氢气装置（3）通过第三根非氢气体输出管道（9）与加压非氢气体储藏室（10）的左侧面的上部侧壁连接并相通，加压非氢气体储藏室（10）与安装在加压非氢气体储藏室（10）的右侧面上的非氢气体排气管道（17）连接并相通，石墨烯膜滤出氢气装置（3）通过纯氢气体输送管道（11）与纯氢气体加压车间（12）连接并相通，纯氢气体加压车间（12）通过加压纯氢气体输送管道（13）与氢燃料生产车间（14）连接并相通，氢燃料生产车间（14）通过氢燃料输送管道（15）与氢燃料电池生产车间（16）连接并相通。...
【技术特征摘要】
1.用石墨烯膜滤出氢气制造氢燃料电池的增效装置，其特征是，由气体压缩装置（1）、气体输进管道（2）、石墨烯膜滤出氢气装置（3）、第一层过滤氢气石墨烯膜（4）、第二层过滤氢气石墨烯膜（5）、第三层过滤氢气石墨烯膜（6）、第一根非氢气体输出管道（7）、第二根非氢气体输出管道（8）、第三根非氢气体输出管道（9）、加压非氢气体储藏室（10）、纯氢气体输送管道（11）、纯氢气体加压车间（12）、加压纯氢气体输送管道（13）、氢燃料生产车间（14）、氢燃料输送管道（15）、氢燃料电池生产车间（16）、非氢气体排气管道（17）、氢燃料电池（18）共同组成；在气体压缩装置（1）的右侧安装气体输进管道（2），在气体输进管道（2）的右侧安装石墨烯膜滤出氢气装置（3），在石墨烯膜滤出氢气装置（3）的内部自左向右按照相等的距离、依次安装第一层过滤氢气石墨烯膜（4）、第二层过滤氢气石墨烯膜（5）、第三层过滤氢气石墨烯膜（6），在气体输进管道（2）与第一层过滤氢气石墨烯膜（4）之间的石墨烯膜滤出氢气装置（3）的下壁底面上安装第一根非氢气体输出管道（7），在第一层过滤氢气石墨烯膜（4）与第二层过滤氢气石墨烯膜（5）之间的石墨烯膜滤出氢气装置（3）的下壁底面上安装第二根非氢气体输出管道（8），在第二层过滤氢气石墨烯膜（5）与第三层过滤氢气石墨烯膜（6）之间的石墨烯膜滤出氢气装置（3）的下壁底面上安装第三根非氢气体输出管道（9），在石墨烯膜滤出氢气装置（3）的右侧自左向右依次安装纯氢气体输送管道（11）、纯氢气体加压车间（12）、加压纯氢气体输...
【专利技术属性】
技术研发人员：林华，
申请(专利权)人：无锡同春新能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32
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