The invention provides a CO removal system in hydrogen for proton exchange membrane fuel cell, which belongs to the technical field of hydrogen purification. The system comprises successively connected hydrogen storage tank, CO adsorption purifier, hydrogen heat exchanger and fuel cell anode: the CO adsorption purifier comprises hydrogen inlet pipeline, inlet pipeline control valve, at least one adsorber, purified hydrogen outlet pipeline, outlet pipeline control valve and CO detection probe located on purified hydrogen outlet pipeline, and the hydrogen inlet pipeline is connected. The hydrogen storage tank and the inlet of the adsorber are connected by the purifying hydrogen outlet pipeline to the adsorber outlet and the hydrogen heat exchanger, and the adsorbent is filled with CO adsorbent. The invention also provides a method for CO removal by using a removal system. When carbon monoxide is adsorbed in the system, the volume fraction of CO in hydrogen entering the fuel cell anode can be controlled below 0.2 micromol/mol, thus avoiding CO entering the fuel cell anode in hydrogen and reducing the performance and service life of noble metal catalysts.
【技术实现步骤摘要】
一种质子交换膜燃料电池用氢气中CO的脱除系统及方法
本专利技术属于燃料电池氢气纯化
,具体为一种质子交换膜燃料电池用氢气中CO的脱除系统及方法。
技术介绍
质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有发电效率高、环境友好、氢燃料来源广泛等优点,在固定电站、车载电源、便携式电源、航空航天等领域具有广阔的应用前景,得到了世界各国政府高度重视。目前影响质子交换膜燃料电池商业化的重要因素之一是催化剂的中毒和失效,其中氢燃料中微量的CO杂质即可导致铂、钯等贵金属催化剂活性大幅降低,严重时甚至完全失去活性。ISO14687-2-2012《氢燃料.产品规格.第2部分:道路车辆用质子交换膜(PEM)燃料电池的应用》和我国团体标准TCECA-G0015-2017《质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气》中规定,质子交换膜燃料电池汽车用氢气中各组分体积分数要求为:H2≥99.97%,Ar+N2≤100μmol/mol,CO2≤2μmol/mol,CH4≤2μmol/mol,特别要求CO≤0.2μmol/mol。GB/T34872-2017《质子交换膜燃料电池供氢系统技术要求》中规定,氢气的最小体积分数99.99%,CO2≤2μmol/mol,总烃(以甲烷计)≤2μmol/mol,也要求CO≤0.2μmol/mol。这是因为铂、钯等贵金属电极对CO吸附作用大于对H2的吸附作用,使CO吸附在铂电极上阻碍H2的电化学反应,使能量转化效率降低、缩短电池使用寿命,甚至完全失活。由于目前我国示范运行的燃料电池加氢站,即使采用体积分数≥99.999%的高纯氢气,根据GB/T3634.2中的规定高纯 ...
【技术保护点】
1.一种质子交换膜燃料电池用氢气中CO的脱除系统,其特征在于,所述系统包括依次连通的储氢罐,CO吸附净化器,氢气换热器以及燃料电池阳极:所述CO吸附净化器包括氢气入口管线,入口管线控制阀门,至少一个吸附器,净化氢气出口管线,出口管线控制阀门以及位于净化氢气出口管线上的CO检测探头,所述氢气入口管线连通储氢罐与吸附器入口,所述净化氢气出口管线连通吸附器出口及氢气换热器,所述吸附器内装填有CO吸附剂;当吸附器为多个时,吸附器之间采用并联方式排布,所述系统还包括再生气入口管线以及再生废气出口管线,所述再生气入口管线一端与靠近氢气换热器入口的氢气出口管线连通,另一端与靠近吸附器出口的氢气出口管线连通,所述再生废气出口管线与吸附器入口处氢气入口管线连通。
【技术特征摘要】
1.一种质子交换膜燃料电池用氢气中CO的脱除系统,其特征在于,所述系统包括依次连通的储氢罐,CO吸附净化器,氢气换热器以及燃料电池阳极:所述CO吸附净化器包括氢气入口管线,入口管线控制阀门,至少一个吸附器,净化氢气出口管线,出口管线控制阀门以及位于净化氢气出口管线上的CO检测探头,所述氢气入口管线连通储氢罐与吸附器入口,所述净化氢气出口管线连通吸附器出口及氢气换热器,所述吸附器内装填有CO吸附剂;当吸附器为多个时,吸附器之间采用并联方式排布,所述系统还包括再生气入口管线以及再生废气出口管线,所述再生气入口管线一端与靠近氢气换热器入口的氢气出口管线连通,另一端与靠近吸附器出口的氢气出口管线连通,所述再生废气出口管线与吸附器入口处氢气入口管线连通。2.如权利要求1所述一种质子交换膜燃料电池用氢气中CO的脱除系统,其特征在于,当吸附器为一个时,所述氢气入口管线与净化氢气出口管线之间设置有带控制阀门的旁路管线。3.如权利要求1所述一种质子交换膜燃料电池用氢气中CO的脱除系统,其特征在于,所述再生气入口管线以及再生废气出口管线上设置有控制阀门。4.如权利要求1所述一种质子交换膜燃料电池用氢气中CO的脱除系统,其特征在于,当吸附器为多个时,所述吸附器内还设置有换热器,换热器的一端与热废气连通,并设置控制阀门,另一端设置有冷废气管线,并设置控制阀门。5.如权利要求1所述一种质子交换膜燃料电池用氢气中CO的脱除系统,其特征在于,所述CO吸附剂为载铜吸附剂,每个吸附器内载铜吸附剂的装填容积为0.2升~100升。6.如权利要求5所述一种质子交换膜燃料电池用氢气中CO的脱除系统,其特征在于,所述载铜吸附剂以活性炭、沸石分子筛、硅胶、活性氧化铝、介孔材料为载体,氯化亚铜为活性组分,可添加其他助剂。7...
【专利技术属性】
技术研发人员:管英富,张剑锋,杨云,何秀容,陶宇鹏,刘晓阳,张汇霞,
申请(专利权)人:四川天一科技股份有限公司,
类型:发明
国别省市:四川,51
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