The invention discloses a system and a method for producing hydrogen from electrolytic urea for fuel cell vehicles, which comprises an alkaline urea solution supply system, an alkaline urea electrolysis cell, a hydrogen purification system and a fuel cell vehicle system. High purity hydrogen is purified and pressure regulated by hydrogen purification system to supply fuel cell automobile system; the invention reduces the voltage and energy consumption of electrolytic hydrogen production reaction by introducing urea, which is a good improvement on conventional alkaline water electrolytic hydrogen production; and it can clean the fuel cell automobile system. Energy generation is transformed into fuel cell vehicle power to realize green transportation mode. Hydrogen production and wastewater treatment can be coupled by using high urea wastewater as raw materials for electrolysis. The invention is beneficial to the popularization of electrolytic hydrogen production and fuel cell vehicle technology.
【技术实现步骤摘要】
一种电解尿素制氢用于燃料电池汽车的系统及方法
本专利技术涉及氢能和燃料电池领域,特别涉及一种电解尿素制氢用于燃料电池汽车的系统及方法。
技术介绍
随着社会经济的发展和人民生活水平的提高,人们的环境保护意识逐渐增强。近年来,对温室气体排放、空气污染及能源安全等问题的担忧迫使人们一直寻找清洁能源和各领域内的替代能源载体,尤其是作为液体石油燃料消耗大户的交通运输领域。以氢气作为燃料的燃料电池汽车具有能量转换效率高、无温室气体排放、续航里程长、驾驶体验良好等优点,被认为是未来绿色运输的首选方案。为了维持燃料电池汽车的运行,需要提供稳定、便捷的氢气供应。传统的煤化工制氢方式会产生碳排放,对环境造成危害。利用清洁能源发电进行电解制氢是唯一能够实现绿色环保的氢气生产方式。常规的电解制氢采用20%-30%的KOH水溶液作为电解液,电解过程能耗较高,通常每标准立方米氢气的电耗在5kWh以上,导致电解制氢的经济性较差,限制了电解制氢方式的推广。造成电解制氢能耗高的一个基本原因是电解水产生氢气和氧气的反应电动势较高(1.23V),意味着必须用较高的电压才能促使反应发生。为了降低电解制氢能耗,需要从原理上寻找一种高效反应体系,降低电解制氢反应的电动势。尿素[(NH2)2CO]是一种无毒、稳定、不易燃烧的物质,常温下以固体形态存在。理论上,尿素可通过电化学方式氧化,在阳极获得氮气,在阴极得到氢气,标准电动势为0.37V,远低于电解水产生氢气和氧气的反应电动势(1.23V),因此尿素可能在较低的能耗下实现电解制氢。尿素已经实现了工业化生产,每年从人和牲畜的尿液等途径也会产生数量可观的 ...
【技术保护点】
1.一种电解尿素制氢用于燃料电池汽车的系统,其特征在于:包括碱性尿素溶液供应系统(1)、碱性尿素电解池(2)、氢气纯化系统(3)和燃料电池汽车系统(4);所述碱性尿素溶液供应系统(1)的电解液出口连接碱性尿素电解池(2)的电解液入口,碱性尿素电解池(2)的电解液出口连接碱性尿素溶液供应系统(1)的电解液循环入口,碱性尿素电解池(2)的阴极气体出口连接氢气纯化系统(3)的气体入口,氢气纯化系统(3)的气体出口连接燃料电池汽车系统(4)的气体入口。
【技术特征摘要】
1.一种电解尿素制氢用于燃料电池汽车的系统,其特征在于:包括碱性尿素溶液供应系统(1)、碱性尿素电解池(2)、氢气纯化系统(3)和燃料电池汽车系统(4);所述碱性尿素溶液供应系统(1)的电解液出口连接碱性尿素电解池(2)的电解液入口,碱性尿素电解池(2)的电解液出口连接碱性尿素溶液供应系统(1)的电解液循环入口,碱性尿素电解池(2)的阴极气体出口连接氢气纯化系统(3)的气体入口,氢气纯化系统(3)的气体出口连接燃料电池汽车系统(4)的气体入口。2.根据权利要求1所述的一种电解尿素制氢用于燃料电池汽车的系统,其特征在于:所述碱性尿素溶液供应系统(1)包括搅拌反应釜,与搅拌反应釜连通的尿素加料装置和碱液储罐,连通搅拌反应釜与尿素加料装置和碱液储罐的输送泵。3.根据权利要求1所述的一种电解尿素制氢用于燃料电池汽车的系统,其特征在于:所述碱性尿素电解池为常规碱性电解槽,阳极为镍基氧化物或镍基合金氧化物,阴极为镍基合金。4.根据权利要求1所述的一种电解尿素制氢用于燃料电池汽车的系统,其特征在于:所述燃料电池汽车系统(4)包括相连接的车载储氢装置、燃料电池电堆及辅助单元;所述车载储氢装置采用高压气态储氢或固态储氢。5.权利要求1至4任一项所述的系统进行电解尿素制氢用于燃料电池汽车的方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤1:在碱性尿素溶液供应系统(1)中配成碱性尿素电解液;步骤2:将在碱性尿素溶液供应系统(1)中配成的碱性尿素电解液打入碱性尿素电解池(2)中,通电发生如下电解反应:阴极:6H2O+6e-→3H2+6OH-E°=-0.83VvsSHE阳极:CO(NH2)2+6OH-→N2+5H2O...
【专利技术属性】
技术研发人员:闫巍,余智勇,张畅,张欢,宋军杰,
申请(专利权)人:中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司,
类型:发明
国别省市:北京,11
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