一种电解有机物制氢系统及使用其制氢的方法技术方案

本发明专利技术提供一种电解有机物制氢系统及使用其制氢的方法，涉及制氢领域。电解有机物制氢系统，包括：电解液储罐、电解单元、气液分离器、阳极产品处理装置和混合器。使用电解有机物制氢系统制氢的方法：电解液在所述升压供液泵的作用下输出所述电解液储罐，经过所述换热器换热后通过分液装置分配至电解单元的阳极和阴极，然后电解得到氢气和阳极产物；所述阳极产物经过所述换热器换热后进入所述气液分离器进行气液分离，液相物料进入所述阳极产品处理装置进行后处理得到阳极产品和回收液，气相物料和所述回收液进入所述混合器混合，返回所述电解液储罐。本申请提供的电解有机物制氢系统，能耗低，没有二氧化碳排放，具有较高的环境效益和社会效益。境效益和社会效益。境效益和社会效益。

【技术实现步骤摘要】
一种电解有机物制氢系统及使用其制氢的方法


[0001]本专利技术属于制氢领域，尤其涉及一种电解有机物制氢系统及使用其制氢的方法。

技术介绍

[0002]甲醇是重要的储氢介质。传统的甲醇制氢系统，以甲醇重整、甲醇裂解为主要的甲醇制氢手段。反应在中温或高温的条件下完成，虽然该技术电耗较低，但是氢气纯度较电解水制氢技术相对较低，同时伴随着碳排放。因此甲醇重整制氢不属于绿氢的范畴。
[0003]利用可再生能源电解水制氢的关键问题是电耗过高。电能在目前来说，是一种品质的能源，利用电能制氢，电耗成本占设备全生命周期中总运行成本的70％。现有技术的基础上，降低电耗的可能性非常低。因此，高成本是制约目前电解水制备绿氢技术发展的瓶颈。传统的电解水技术阳极产品为氧气，应用场景有限，存储运输成本高，附加值低，无法摊销制氢成本。
[0004]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种电解有机物制氢系统及使用其制氢的方法，以解决上述问题。
[0006]为实现以上目的，本专利技术特采用以下技术方案：
[0007]一种电解有机物制氢系统，包括：
[0008]电解液储罐，用于储存电解液；
[0009]电解单元，用于将所述电解液电解并得到氢气和阳极产物；
[0010]气液分离器，用于将来自所述电解单元的阳极产物进行气液分离；
[0011]阳极产品处理装置，用于将所述气液分离器分离得到的液相物料进行后处理得到阳极产品；
[0012]混合器，用于混合来自所述气液分离器的气相物料和来自所述阳极产品处理装置的回收液；
[0013]所述电解液储罐的出口与升压供液泵的入口连通，所述升压供液泵的出口与换热器的冷端进口连通，所述换热器的冷端出口与分液装置的入口连通，所述分液装置的出口分别与所述电解单元的阳极和阴极的入口连通，所述电解单元的阳极产物出口与所述换热器的热端进口连通，所述换热器的热端出口与所述气液分离器的入口连通，所述气液分离器的液相出口与所述阳极产品处理装置连通，所述气液分离器的气相出口和所述阳极产品处理装置的液相出口分别与所述混合器连通，所述混合器的出口与所述电解液储罐连通。
[0014]优选地，所述电解有机物制氢系统还包括氢气纯化装置，所述氢气纯化装置的入口与所述电解单元的阴极产物出口连通。
[0015]优选地，所述氢气纯化装置与所述电解单元的阴极产物出口之间的管路上设置有阴极背压阀。
[0016]优选地，所述阳极产品处理装置包括冷凝器和结晶器；
[0017]所述冷凝器的入口与所述气液分离器的液相出口连通，所述冷凝器的出口与所述结晶器的原料入口连通，所述结晶器的产物出口用于输出所述阳极产品，所述结晶器的循环回收液相物料出口与所述混合器的入口连通。
[0018]优选地，所述阳极产品处理装置还包括二氧化碳捕集器，所述二氧化碳捕集器用于向所述结晶器内输入二氧化碳。
[0019]优选地，所述电解有机物制氢系统还包括用于向所述电解液储罐补充物料的电解质补充单元；
[0020]所述电解质补充单元包括一个或多个补充物料储罐，所述补充物料储罐与所述混合器连通；
[0021]所述的气相出口通过所述补充物料储罐与所述混合器连通。
[0022]本申请还提供一种使用所述的电解有机物制氢系统制氢的方法，包括：
[0023]电解液在所述升压供液泵的作用下输出所述电解液储罐，经过所述换热器换热后通过分液装置分配至所述电解单元的阳极和阴极，然后电解得到氢气和阳极产物；
[0024]所述阳极产物经过所述换热器换热后进入所述气液分离器进行气液分离，液相物料进入所述阳极产品处理装置进行后处理得到阳极产品和回收液，气相物料和所述回收液进入所述混合器混合，返回所述电解液储罐。
[0025]优选地，所述电解液以质量份数计算，包括：水100份、氢氧化钾5至30份、碳酸钾1至10份和小分子化合物1至16份。
[0026]优选地，所述小分子化合物包括短链醇、短链酸、短链醛、短链酸盐中的一种或多种；
[0027]优选地，所述小分子化合物包括甲醇、乙醇、甲酸、乙酸、甲醛、乙醛、甲酸钾中的一种或多种。
[0028]优选地，所述制备方法满足以下条件中的至少一个：
[0029]a.所述升压供液泵将所述电解液的压力由1barg升至10
‑
100barg；
[0030]b.所述电解液的流量按照下述公式计算：
[0031][0032]其中，Q为电解液流量，L；S为过量系数，一般为1
‑
15，优选2
‑
5；M为电解质的摩尔质量；I为电解电流，A；N为电解槽小室数量；ρ为电解液密度；n为反应的电子转移数；F为法拉第常数，96485；m为电解质的质量分数；
[0033]c.所述换热器的冷端出口的温度为30
‑
90℃，优选50
‑
60℃；所述换热器的热端出口的温度为40
‑
130℃，优选50
‑
85℃；
[0034]d.所述电解单元的阳极电解液和阴极电解液进液体积比为0.1
‑
10，优选0.5
‑
2。
[0035]本专利技术的有益效果：
[0036]本专利技术提供的电解有机物制氢系统及使用其制氢的方法，通过电解单元将电解液电解得到氢气和阳极产物，阳极的电位较低，可有效降低电耗；阳极产物通过换热器对电解液进行预热，提高系统对能量的综合利用；阳极产物通过气液分离器分离后得到液相物料和气相物料，液相物料通过阳极产品处理装置进行后处理得到阳极产品和回收液，阳极产
品相比于现有技术的阳极产物氧气而言具有更高的附加值，能够有效摊销制氢成本；气相物料和回收液通过混合器返回电解液储罐进行再次利用，进一步降低成本；阳极产品处理装置对液相物料进行后处理时使用到二氧化碳，不仅没有碳排放，还有效利用二氧化碳，具有较高的环境效益和社会效益。
附图说明
[0037]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0038]图1为实施例1提供的电解有机物制氢系统的示意图；
[0039]图2为碳酸钾溶解度与温度关系图。
[0040]附图标记：
[0041]1‑
电解液储罐；2
‑
升压供液泵；3
‑
换热器；4
‑
分液装置；5
‑
电解单元；61
‑
阴极背压阀；62
‑
阳极背压阀；71
‑
氢气纯化装置；72
‑
气液分离器；73本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解有机物制氢系统，其特征在于，包括：电解液储罐，用于储存电解液；电解单元，用于将所述电解液电解并得到氢气和阳极产物；气液分离器，用于将来自所述电解单元的阳极产物进行气液分离；阳极产品处理装置，用于将所述气液分离器分离得到的液相物料进行后处理得到阳极产品；混合器，用于混合来自所述气液分离器的气相物料和来自所述阳极产品处理装置的回收液；所述电解液储罐的出口与升压供液泵的入口连通，所述升压供液泵的出口与换热器的冷端进口连通，所述换热器的冷端出口与分液装置的入口连通，所述分液装置的出口分别与所述电解单元的阳极和阴极的入口连通，所述电解单元的阳极产物出口与所述换热器的热端进口连通，所述换热器的热端出口与所述气液分离器的入口连通，所述气液分离器的液相出口与所述阳极产品处理装置连通，所述气液分离器的气相出口和所述阳极产品处理装置的液相出口分别与所述混合器连通，所述混合器的出口与所述电解液储罐连通。2.根据权利要求1所述的电解有机物制氢系统，其特征在于，还包括氢气纯化装置，所述氢气纯化装置的入口与所述电解单元的阴极产物出口连通。3.根据权利要求2所述的电解有机物制氢系统，其特征在于，所述氢气纯化装置与所述电解单元的阴极产物出口之间的管路上设置有阴极背压阀。4.根据权利要求1所述的电解有机物制氢系统，其特征在于，所述阳极产品处理装置包括冷凝器和结晶器；所述冷凝器的入口与所述气液分离器的液相出口连通，所述冷凝器的出口与所述结晶器的原料入口连通，所述结晶器的产物出口用于输出所述阳极产品，所述结晶器的循环回收液相物料出口与所述混合器的入口连通。5.根据权利要求4所述的电解有机物制氢系统，其特征在于，所述阳极产品处理装置还包括二氧化碳捕集器，所述二氧化碳捕集器用于向所述结晶器内输入二氧化碳。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的电解有机物制氢系统，其特征在于，还包括用于向所述电解液储罐补充物料的电解质补充单元；所述电解质补充单元包括一个或多个补充物料储罐，所述补充物料储罐与所述混合器连通；所述的气相出口通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：张祺，
申请(专利权)人：小衍北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：