利用海水电解槽中产生的副产物的能源系统技术方案

本发明专利技术涉及利用海水电解槽中产生的副产物的能源系统，其包括：海水电解槽，通过电解海水来生成含氯物质；储氢部，用于对上述海水电解槽中通过上述电解过程产生的副产氢进行捕集、纯化和储存；燃料电池，将上述储氢部中所储存的副产氢用作燃料；氧化镁获取部，将在上述海水电解槽中从上述海水产生的氢氧化镁转化为氧化镁；集氢管，一侧与海水电解槽连接且另一侧与储氢部连接以输送副产氢；以及氢氧化镁输送管，一侧与海水电解槽连接且另一侧与氧化镁获取部连接以输送氢氧化镁。并且，还可以包括一侧与储氢部连接且另一侧与燃料电池连接来将副产氢从储氢部输送至燃料电池的供氢管。来将副产氢从储氢部输送至燃料电池的供氢管。来将副产氢从储氢部输送至燃料电池的供氢管。

【技术实现步骤摘要】
利用海水电解槽中产生的副产物的能源系统


[0001]本专利技术涉及一种通过捕集、纯化和储存海水电解槽中产生的副产氢来将其用于能源系统并利用海水电解后产生的碱性副产物生产高纯度氧化镁的技术。

技术介绍

[0002]在核能发电和火力发电系统中，引入海水来冷却通过涡轮机的高温水或冷却换热器，并将废冷却水的温度降低至比周围海水不高于规定温度以上的程度后排放至大海。此时，海水流入口具有鱼贝类、海藻类等附着性海洋生物生长的理想条件。这些海洋生物导致海水通道内壁或冷却水取水设备的破坏，从而降低冷却水泵的效率和换热器等相关设备的运行效率。为了解决这一问题，在核能发电和火力发电系统中安装海水电解设备，通过电解海水中的氯化钠(NaCl)生产次氯酸钠(NaOCl，以下简称含氯物质)，其设置在海水流入口，以防止在管路、换热器的管道等相关设施中附着性海洋生物的生长。海水电解设备将通过整流器转换的DC电源分别连接至阳极和阴极并使海水通过，使海水的NaCl和H2O被电解，从而生成Na、Cl、H以及OH离子，此时高反应性的Na和OH离子结合形成NaOH。Cl移动至阳极生成氯气(Cl2)，H移动至阴极生成氢气(H2)。所生成的氢氧化钠(NaOH)与氯(Cl2)反应生成含氯物质(NaOCl)。可以通过DC电流的大小调节电解量来调节含氯物质的浓度。此时，海水电解设备中产生的含氯物质和副产氢经过止回阀移动至储罐并排放到大气中。
[0003]根据韩国产业部2015年的报告，在发电厂生产氯的海水电解设备的电解过程中会产生副产物—氢(副产氢)，2010年韩国发电厂的海水电解设备的产氢率为420.0m3/hr，如果将其用于燃料电池，则相当于约503kW的功率。
[0004]另一方面，海水中含有大量的镁和钙，当电解时会生成碱金属氧化物，处理这些氧化物需要大量的维护成本。如果从这些碱金属氧化物中去除杂质并回收氢氧化镁，则可以降低这些费用，并且可以将所生产的氢氧化镁用作能源。通常，通过将高温制成的熟石灰(CaCO3)或白云石(MgCO3·
CaCO3)加入含有约1300ppm(mg/L)的镁离子(Mg)的海水中，海水中的镁离子以2+形式溶解，海水中的溶解镁以低溶解度的氢氧化镁(magnesium hydroxide，Mg(OH)2)形式沉淀和回收。此外，当将Ca(OH)2、NaOH、KOH、NH4OH、Na2CO3、K2CO3等直接加入海水中时，在pH为10以上时以氢氧化镁形式沉淀。然而，从海水提取的镁的纯度约为95％～97％，并且钙等主要杂质以CaCO3、Ca(OH)2形式共沉淀，因此需要一种能够回收99％以上的高纯度氧化镁的技术。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：韩国授权专利第1577525号

技术实现思路

[0008]技术问题
[0009]本专利技术的一目的在于，提供一种系统，该系统通过捕集和纯化海水电解槽中产生
的副产氢，将其用作燃料电池等的能源，而不会被释放到大气中耗散。
[0010]并且，本专利技术的再一目的在于，提供一种包括可以利用单位体积储氢效率高的储氢合金以高密度储氢的大容量储氢装置的能源系统。
[0011]并且，本专利技术的另一目的在于，提供一种通过从海水电解反应后生成的碱性副产物获取高纯度的氧化镁来降低处理成本并提高海水电解槽的运行效率的能源系统。
[0012]技术方案
[0013]根据本专利技术的一方面，提供一种利用海水电解槽中产生的副产物的能源系统，包括：海水电解槽，通过电解海水来生成含氯物质；储氢部，用于对上述海水电解槽中通过上述电解过程产生的副产氢进行捕集、纯化和储存；燃料电池，将上述储氢部中所储存的上述副产氢用作燃料；以及氧化镁获取部，将上述海水电解槽中从上述海水产生的氢氧化镁转化为氧化镁。
[0014]专利技术的效果
[0015]根据如上所述的本专利技术的一实施例，在用于生产氯的海水电解槽中，将作为副产物的氢可以用作燃料电池等的能源，而不会被释放到大气中废弃。
[0016]并且，根据本专利技术，通过在海水电解槽中从作为杂质处理而需要额外处理成本的碱性副产物获取氧化镁，可以降低副产物的处理成本并用作资源。
[0017]并且，根据本专利技术，通过提供引入可以以金属氢化物形式储存的储氢合金的储氢部，可以比以往储存更大体积的氢，从而可以减少能源系统的占地面积。
[0018]并且，根据本专利技术，可以针对海水电解设施中产生并含有大量杂质的碱性副产物，通过热分解反应进行纯化来获取高纯度的氧化镁。
附图说明
[0019]图1为示出本专利技术一实施例的能源系统的结构图。
[0020]图2为示出本专利技术另一实施例的能源系统的结构图。
[0021]附图标记
[0022]100：能源系统
[0023]110：海水电解槽
[0024]120：储氢部
[0025]130：燃料电池
[0026]140：氢氧化镁获取部
[0027]150：集氢管
[0028]160：供氢管
[0029]170：氢氧化镁输送管
具体实施方式
[0030]下面结合附图详细说明本专利技术的实施例。下面将要描述的本专利技术实施例涉及包括海水电解槽、储氢部、氧化镁获取部以及燃料电池的能源系统。
[0031]图1为示出本专利技术一实施例的能源系统的结构图。参照图1，本专利技术一实施例的能源系统100包括：海水电解槽110，通过电解海水来生成含氯物质；储氢部120，用于对上述海
水电解槽中通过上述电解过程产生的副产氢进行捕集、纯化和储存；燃料电池130，将上述储氢部中所储存的副产氢用作燃料；以及氧化镁获取部140，将在上述海水电解槽中从上述海水产生的氢氧化镁转化为氧化镁。
[0032]氧化镁获取部140通过热分解反应将上述氢氧化镁Mg(OH)2转化为氧化镁MgO。例如，热分解反应在350℃至450℃的温度下进行。
[0033]在本专利技术中，海水电解槽110对海水进行电解，即通过电解海水来生成氯等含氯物质。每模块的海水电解槽对海水进行电解而生成的氯为1100ppm，以摩尔/小时表示，如下：
[0034]NaOCl：1100ppm(mg/L)
×
30ton/hr
[0035]＝(33kg/hr，Cl2)/(1mol/35g)＝1155mol/hr
[0036]另一方面，在电解海水的过程中，作为副产物生成的副产氢以与氯相同的摩尔数生成，每模块的海水电解槽通过海水电解生成的副产氢的量约为H2：1155mol/hr
×
22.4L/1M＝26m3/hr。在本专利技术中，通过捕集和储存以与经海水电解形成的氯量等量生成的副产氢，而不释放到大气中，可以将其作为燃料电池等的能源来提供。作为一例，在聚合物电解质燃料电池(PEMFC)的情况下，利用1m3/hr的氢作为燃料可生产约1kW(AC)的电，因此在本专利技术一实施例的能源系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用海水电解槽中产生的副产物的能源系统，其特征在于，包括：海水电解槽，通过电解海水来生成含氯物质；储氢部，用于对上述海水电解槽中通过上述电解过程产生的副产氢进行捕集、纯化和储存；燃料电池，将上述储氢部中所储存的上述副产氢用作燃料；以及氧化镁获取部，将在上述海水电解槽中从上述海水产生的氢氧化镁转化为氧化镁。2.根据权利要求1所述的利用海水电解槽中产生的副产物的能源系统，其特征在于，上述储氢部以金属氢化物的形式储存副产氢。3.根据权利要求1所述的利用海水电解槽中产生的副产物的能源系统，其特征在于，上述储氢部利用储氢合金来储存副产氢。4.根据权利要求3所述的利用海水电解槽中产生的副产物的能源系统，其特征在于，上述储氢合金为选自LaNi3BH3、Li2NH、LiNH2‑
LiH、TiCl3、Li2O
‑
Li3N、Li2MgN2H2、Li3N、Li2NH、Li3BN2H8以及LiB4‑
1/2MgH2中的任一种。5.根据权利要求1所述的利用海水电解槽中产生的副产物的能源系统，其特征在于，还包括一侧与上述海水电解槽连接且另...

【专利技术属性】
技术研发人员：权纯杓，
申请(专利权)人：科瓦特奎夫有限责任公司，
类型：发明
国别省市：