一种用于膜法电解制氢联合二氧化碳捕集的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于膜法电解制氢联合二氧化碳捕集的装置及方法，其中装置包括：除尘设施；电解池，其设有间隔的阳离子通过膜和阴离子通过膜，阳离子通过膜和阴离子通过膜将电解池分成三槽室，三槽室分别为阴极电解槽、中间槽和阳极电解槽；阴极电解槽设有除尘后烟气/空气入口；阳极电解槽分别设有氧气收集口和补水口；压缩机，其与阴极电解槽连通；电解装置，其含有电源、与该电源连接的阴极和阳极，阴极放置在阴极电解槽内，阳极放置在阳极电解槽内；第一三通阀，其分别连通阴极电解槽、中间槽和阳极电解槽，用于控制三槽室的连通和封闭。本发明专利技术利用电解水，产生氧气和绿色能源氢气，并能够充分合理利用溶剂再生过程中补入的能量。量。量。

【技术实现步骤摘要】
一种用于膜法电解制氢联合二氧化碳捕集的装置及方法


[0001]本专利技术涉及二氧化碳捕集
，具体涉及一种用于膜法电解制氢联合二氧化碳捕集的装置及方法。

技术介绍

[0002]随着世界工业经济的发展,碳排放所引起的资源与环境问题。引起了世界范围的广泛关注，同时现已证明二氧化碳是造成全球变暖的主要原因。为应对全球气候变化,减少碳排放已成为世界性的新共识和世界经济的“新常态”。基于此，我国也提出了碳达峰、碳中和“3060”目标。实现这一目标的第一步就是二氧化碳的捕集与分离；同时随着氢能的发展，电解水制氢技术也将成为获取氢气的主要途径之一。
[0003]但是由于现有的二氧化碳捕集工艺过程复杂，适用条件严苛，同时烟气中的二氧化硫及颗粒物作为主要杂质以及烟气浓度等原因致使烟气捕集一直是一个难点，同时再生过程大量的能量补入也是制约碳捕集技术发展的原因之一；同时现阶段电解水制氢过程一般主要以产氢气为主要目的，未能充分利用电解过程中溶液变化存在的潜能。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提出一种用于膜法电解制氢联合二氧化碳捕集的装置及方法，其能够充分利用电解过程溶液变化存在的潜能。
[0005]所采用的技术方案为：
[0006]本专利技术的一种用于膜法电解制氢联合二氧化碳捕集的装置，包括:
[0007]除尘设施，所述除尘设施用于作为烟气/空气进入电解池前的预处理环节；
[0008]电解池，所述电解池上设有间隔的阳离子通过膜和阴离子通过膜，所述阳离子通过膜和阴离子通过膜将所述电解池分成三槽室，所述三槽室分别为阴极电解槽、中间槽和阳极电解槽；所述阴极电解槽设有烟气/空气入口；所述烟气/空气入口连通所述除尘设施；所述阳极电解槽分别设有氧气收集口和补水口；
[0009]压缩机，所述压缩机与所述阴极电解槽连通；
[0010]电解装置，其含有电源、与该电源连接的阴极和阳极，所述阴极放置在阴极电解槽内，所述阳极放置在阳极电解槽内；
[0011]第一三通阀，其分别连通阴极电解槽、中间槽和阳极电解槽，用于控制阴极电解槽、中间槽和阳极电解槽的连通和封闭；
[0012]第三三通阀，连通于除尘设施前，用于控制烟气/空气进入时机。
[0013]进一步的，所述烟气/空气在进入阴极电解槽前需要通过除尘设施预处理。
[0014]进一步的，所述烟气/空气入口设置在阴极电解槽的底端。
[0015]进一步的，所述压缩机通过第二三通阀与所述阴极电解槽的顶端连通。
[0016]进一步的，所述补水口设置在阳极电解槽的侧面底端，所述补水口设有第一阀门。
[0017]进一步的，所述氧气收集口设置在阳极电解槽的顶端，所述氧气收集口设有第二
阀门。
[0018]一种膜法电解制氢联合二氧化碳捕集方法，其特征在于，利用权利要求1
‑
5任一所述的用于膜法电解制氢联合二氧化碳捕集的装置，包括如下步骤：
[0019]S1.同一电解质溶液：阴极电解槽、中间槽和阳极电解槽均同一为由活泼金属离子与强酸根单一或复配形成的电解质溶液；
[0020]S2.电解：在电源电解作用下，阳极电解槽中生成氧气，同时溶液变为酸性环境；阴极电解槽中生成氢气，同时溶液变成碱性环境；
[0021]S3.二氧化碳吸收：烟气经除尘后通入阴极电解槽中，烟气中的CO2和SO2被阴极电解槽中的碱性溶液反应吸收，直至吸收饱和后停止通入烟气，CO2和SO2分别形成HCO3‑
和SO
32
‑
，当吸收饱和后进入步骤S4进行二氧化硫氧化；
[0022]S4.二氧化硫氧化：向阴极电解槽中鼓入空气，利用氧气将SO
32
‑
氧化为SO
42
‑
溶解于电解液中，使烟气中的SO2完全被吸收；
[0023]S5.二氧化碳释放:将第一三通阀打开，使三个槽室连通，溶液反应，二氧化碳释放。
[0024]进一步的，该膜法电解制氢联合二氧化碳捕集方法还包括S6.循环：关闭第一三通阀，开始步骤S2的电解，循环步骤S2
‑
S5。
[0025]本专利技术的有益效果在于：
[0026]本专利技术解决了现有碳捕集技术再生过程大量能量补入、受颗粒物及二氧化硫等杂质影响较大的问题，同时能够充分合理利用电解水制氢过程中溶液变化存在的潜能——利用电解技术，在阳离子通过膜和阴离子通过膜的作用下产生酸、碱两部分溶液，碱性溶液吸附经除尘后的烟气(二氧化碳、二氧化硫)后利用空气氧化的方式使烟气中的二氧化硫固定在电解池中，后通过阳极环境生成的酸性溶液中和，进而将二氧化碳释放出来。由于酸碱溶液再生在电解环境下完成，在此过程中，伴随着绿色能源氢气的生成，进而充分合理利用再生过程能量的输入。
附图说明
[0027]图1为一种用于膜法电解制氢联合二氧化碳捕集的装置的结构示意图。
[0028]图1中，1
‑
压缩机；2
‑
阳离子通过膜；3
‑
阴离子通过膜；4
‑
阴极电解槽；5
‑
中间槽；6
‑
阳极电解槽；7
‑
除尘设施；8
‑
氧气收集口；9
‑
补水口；10
‑
第一阀门；11
‑
第二三通阀；12
‑
电源；13
‑
阴极；14
‑
阳极；15
‑
第一三通阀；16
‑
第二阀门；17
‑
第三三通阀。
具体实施方式
[0029]下面通过具体的实施例对本专利技术进行详细说明，但这些例举性实施方式的用途和目的仅用来例举本专利技术，并非对本专利技术的实际保护范围构成任何形式的任何限定，并非将本专利技术的保护范围局限于此。
[0030]参见图1所示，本实施例的一种用于膜法电解制氢联合二氧化碳捕集的装置，包括除尘设施7、电解池、压缩机1、电解装置和第一三通阀。
[0031]除尘设施7，该除尘设施7用于作为烟气/空气进入电解池前的预处理环节。
[0032]电解池，电解池上设有间隔的阳离子通过膜2和阴离子通过膜3，阳离子通过膜2和
阴离子通过膜3将电解池分成三槽室，三槽室分别为阴极电解槽4、中间槽5和阳极电解槽6；阴极电解槽设有烟气/空气入口；烟气/空气入口连通除尘设施7；阴极电解槽4与除尘设施7衔接，可优选除尘设施出口设置在阴极电解槽4的底端。烟气/空气在进入阴极电解槽前需要通过除尘设施预处理，除去烟尘中的颗粒物。
[0033]阳极电解槽6分别设有氧气收集口8和补水口9；可优选补水口9设置在阳极电解槽6的侧面底端，补水口9设有第一阀门10。优选氧气收集口8设置在阳极电解槽6的顶端，氧气收集口9设有第二阀门16。
[0034]压缩机1，压缩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于膜法电解制氢联合二氧化碳捕集的装置，其特征在于，包括:除尘设施，所述除尘设施用于作为烟气/空气进入电解池前的预处理环节；电解池，所述电解池上设有间隔的阳离子通过膜和阴离子通过膜，所述阳离子通过膜和阴离子通过膜将所述电解池分成三槽室，所述三槽室分别为阴极电解槽、中间槽和阳极电解槽；所述阴极电解槽设有烟气/空气入口；所述烟气/空气入口连通所述除尘设施；所述阳极电解槽分别设有氧气收集口和补水口；压缩机，所述压缩机与所述阴极电解槽连通；电解装置，其含有电源、与该电源连接的阴极和阳极，所述阴极放置在阴极电解槽内，所述阳极放置在阳极电解槽内；第一三通阀，其分别连通阴极电解槽、中间槽和阳极电解槽，用于控制阴极电解槽、中间槽和阳极电解槽的连通和封闭；第三三通阀，连通于除尘设施前，用于控制烟气/空气进入时机。2.根据权利要求1所述的用于膜法电解水制氢联合二氧化碳捕集的装置，其特征在于，所述烟气/空气入口设置在阴极电解槽的底端。3.根据权利要求1所述的用于膜法电解制氢联合二氧化碳捕集的装置，其特征在于，所述压缩机通过第二三通阀与所述阴极电解槽的顶端连通。4.根据权利要求1所述的用于膜法电解制氢联合二氧化碳捕集的装置，其特征在于，所述补水口设置在阳极电解槽的侧面底端，所述补水口设有第一阀门。5.根据权利要求1所述的用于膜法电解制氢联合二氧化碳捕集的装置，其特征在于，所述氧气收集口设...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳振宇，王永兴，戴安国，段潍超，张婷婷，巫明娟，李雅，
申请(专利权)人：青岛中石大环境与安全技术中心有限公司，
类型：发明
国别省市：