一种氢燃料电池的二氧化碳捕集系统技术方案

本申请涉及氢燃料电池的技术领域，一种氢燃料电池的二氧化碳捕集系统，包括前处理装置、二氧化碳处理装置、后处理装置以及储存装置；所述前处理装置包括分离件，所述分离件内设置有一氧化碳吸附剂和甲醇膜分离器；所述二氧化碳处理装置包括依次连通设置的第一部件、第二部件和第三部件；所述第一部件包括和分离件通过管道连接的反应筒，所述反应筒内盛装有能够和二氧化碳反应的反应液，所述第二部件包括吸附筒，所述吸附筒通过管道和反应筒相连接，所述吸附筒内填充有能够和二氧化碳反应的填料，所述第三部件和吸附筒相连通，且所述第三部件中的温度小于

【技术实现步骤摘要】
一种氢燃料电池的二氧化碳捕集系统


[0001]本申请涉及氢燃料电池的
，尤其是涉及一种氢燃料电池的二氧化碳捕集系统。

技术介绍

[0002]随着清洁能源的发展，氢能已经逐渐成为当前最理想的能源，主要是因为在燃烧相同重量的煤、汽油和氢气的情况下，氢气产生的能量最多，并且氢气的燃烧产物是水，不会污染环境。氢能的用途广，适用性强，特别是在燃料电池中，也已经占据越来越大的比例，因此氢气用于燃料电池也逐渐成为研究的重点方向。
[0003]传统的氢气制备中主要通过电解水的方式，但是这种方式耗能大，产率低。而甲醇和水蒸气在一定的温度和压力条件下，在催化剂的作用下能够生成氢气和二氧化碳，总反应式如下：CH3OH+H2O
→
CO2+3H2，目前已经逐渐取代电解的方式制备氢气。但是，甲醇水蒸气反应的产物中不仅含有氢气，还含有其他的气体，目前在一些生产中主要通过一套变压吸附装置，一次性分离除去所有杂质，得到氢气。在该方案中制备得到的氢气还会掺杂有部分二氧化碳气体，得到的氢气纯度一般在85%
‑
88%左右，纯度还不够满足现在的要求。

技术实现思路

[0004]为了进一步的提高制备得到的氢气的纯度,并且减少对环境温室效应的 影响，本申请提供一种氢燃料电池的二氧化碳捕集系统。
[0005]本申请提供采用如下的技术方案：一种氢燃料电池的二氧化碳捕集系统，包括前处理装置、二氧化碳处理装置、后处理装置以及储存装置；所述前处理装置包括分离件，所述分离件内设置有一氧化碳吸附剂和甲醇膜分离器，混合气体能够自分离件的一端进入另一端排出；所述二氧化碳处理装置包括依次连通设置的第一部件、第二部件和第三部件；所述第一部件包括和分离件通过管道连接的反应筒，所述反应筒内盛装有能够和二氧化碳反应的反应液，所述第二部件包括吸附筒，所述吸附筒通过管道和反应筒相连接，所述吸附筒内填充有能够和二氧化碳反应的填料，所述第三部件和吸附筒相连通，且所述第三部件中的温度小于
‑
80℃，所述分离件排出的混合气体依次进入反应筒、吸附筒和第三部件，所述储存装置和第三部件相连通，所述第三部件中液化的二氧化碳流入储存装置中；所述后处理装置和第三部件相连通，所述第三部件排出的气体进入后处理装置后再排出，且后处理装置中填充有一氧化碳吸附剂。
[0006]通过采用上述技术方案，甲醇和水蒸气反应中产物主要包括有二氧化碳和氢气，还会有部分的甲醇和一氧化碳，通过分离件中的一氧化碳吸附剂和甲醇膜分离器，能够去除混合气体中的一氧化碳和甲醇，接着混合气再进入到反应筒中，反应筒中的反应液能够和二氧化碳反应，从而除去混合气体中的大部分二氧化碳，接着反应筒中的气体进入到吸附筒中，吸附筒中的填料能够和二氧化碳反应，从而又进一步的提高二氧化碳的去除效果，
接着气体进入到第三部件中，在低温的环境下二氧化碳液化成液体，并流到储存装置中集中，氢气则进入到后处理装置中，后处理装置中的一氧化碳吸附剂能够进一步吸附一氧化碳，氢气从后处理装置排出，进行后续的储存或者直接送至燃料电池中进行使用，通过本申请的多重吸附，氢气的纯度可以达到99%以上，氢气纯度大大提高，并且二氧化碳能够被消耗掉或者液化储存起来，减少排放到环境中。
[0007]可选的，所述吸附筒内设置有环板，所述环板内腔形成第一空间，所述环板外壁和吸附筒内壁之间形成第二空间；所述第一空间和第二空间均和反应筒之间通过管道连通，所述第一空间和第二空间中填充有氧化钙，所述吸附筒连接有用于向第一空间供水的第一补充件；所述吸附筒连接有用于加热第二空间的加热装置，且所述环板上开设有开孔，以连通第一空间和第二空间。
[0008]通过采用上述技术方案，反应筒和第一空间和第二空间均连接有管道，第一补充件向第一空间中供水，氧化钙能够和水生成氢氧化钙，氢氧化钙即可以和二氧化碳反应，从而吸附二氧化碳，加热装置加热第二空间，使得氧化钙在高温下也能够和二氧化碳反应，从而使得第一空间和第二空间均能够消耗二氧化碳。
[0009]可选的，所述后处理装置的温度设置小于
‑
80℃，且所述后处理装置和储存装置通过管道连通。
[0010]通过采用上述技术方案，后处理装置的温度低于二氧化碳的沸点，因此即使最后还含有少量的二氧化碳，也能够在后处理装置中液化，从而进一步再提高氢气的纯度。
[0011]可选的，所述反应液为氢氧化钠，所述反应筒中设置有pH检测装置，且所述反应筒连接有用于向反应筒添加氢氧化钠的第二加料件。
[0012]通过采用上述技术方案，氢氧化钠和二氧化碳反应较快，对二氧化碳的去除效果更好，并且pH检测装置更容易了解反应情况，可以根据情况补充氢氧化钠溶液。
[0013]可选的，所述反应筒内壁转动连接有挡板，所述挡板的一端和反应筒内壁存在有间隙，且所述挡板沿竖直方向交替设置，所述反应筒上安装有用于驱动挡板转动的动力件，所述挡板之间形成供氢氧化钠流动的通道，所述挡板能够在倾斜向上和倾斜向下之间来回切换，所述反应筒进入气体的位置低于最下方的挡板和反应筒内壁的连接位置，且第二加料件和反应筒的连接位置位于反应筒的上端；所述反应筒侧壁还连接有出液管，所述出液管远离反应筒的一端连接有盛放装置，所述出液管和反应筒的连接位置低于最下方的挡板的连接位置。
[0014]通过采用上述技术方案，挡板都倾斜向上时，混合气体进入到反应筒中，气体的路径能够形成弯折，从而提高气体在氢氧化钠溶液中的反应时间，从而提高二氧化碳的去除效率；需要更换反应液时，挡板都转动至倾斜向下，从上方加料，下方出料，挡板有助于反应液的流动，在更换反应液时气体也可以同时进行进气，不需要停止进气而更换反应液。
[0015]可选的，所述挡板为内部中空结构，所述反应筒内壁球铰接有延伸杆，所述延伸杆和反应筒内壁之间还设置有复位件，所述复位件用于提供延伸杆垂直于反应筒内壁的作用力，所述延伸杆延伸于挡板内腔中，所述延伸杆侧壁设置有向下延伸的凸块，所述挡板下表面对应凸块的位置开设有让位槽，所述挡板倾斜向下时所述凸块能够从让位槽中延伸出挡板小表面，所述挡板倾斜向下时所述凸块能够收纳于挡板内腔中。
[0016]通过采用上述技术方案，挡板倾斜向上时，凸块能够延伸出挡板下表面，从而使得
气体经过时凸块能打破气泡，促进二氧化碳和反应液的反应；挡板倾斜向下时凸块能够收纳于挡板中，使得反应液更换时反应液更好的流动。
[0017]可选的，所述挡板为内部中空结构，所述反应筒内壁球铰接有延伸杆，所述延伸杆和反应筒内壁之间还设置有复位件，所述复位件用于提供延伸杆垂直于反应筒内壁的作用力，所述延伸杆延伸于挡板内腔中，所述延伸杆侧壁设置有向下延伸的凸块，所述挡板下表面对应凸块的位置开设有让位槽，所述挡板倾斜向下时所述凸块能够从让位槽中延伸出挡板小表面，所述挡板倾斜向下时所述凸块能够收纳于挡板内腔中。
[0018]通过采用上述技术方案，在弹簧的弹力作用下延伸杆能够处于水平状态，从而通过转动挡板即可以实现凸块延伸出挡板本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢燃料电池的二氧化碳捕集系统，其特征在于：包括前处理装置（1）、二氧化碳处理装置（2）、后处理装置（3）以及储存装置（4）；所述前处理装置（1）包括分离件（101），所述分离件（101）内设置有一氧化碳吸附剂（104）和甲醇膜分离器（105），混合气体能够自分离件（101）的一端进入另一端排出；所述二氧化碳处理装置（2）包括依次连通设置的第一部件（21）、第二部件（22）和第三部件（23）；所述第一部件（21）包括和分离件（101）通过管道连接的反应筒（211），所述反应筒（211）内盛装有能够和二氧化碳反应的反应液，所述第二部件（22）包括吸附筒（221），所述吸附筒（221）通过管道和反应筒（211）相连接，所述吸附筒（221）内填充有能够和二氧化碳反应的填料，所述第三部件（23）和吸附筒（221）相连通，且所述第三部件（23）中的温度小于
‑
80℃，所述分离件（101）排出的混合气体依次进入反应筒（211）、吸附筒（221）和第三部件（23），所述储存装置（4）和第三部件（23）相连通，所述第三部件（23）中液化的二氧化碳流入储存装置（4）中；所述后处理装置（3）和第三部件（23）相连通，所述第三部件（23）排出的气体进入后处理装置（3）后再排出，且后处理装置（3）中填充有一氧化碳吸附剂（104）。2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池的二氧化碳捕集系统，其特征在于：所述吸附筒（221）内设置有环板（222），所述环板（222）内腔形成第一空间（223），所述环板（222）外壁和吸附筒（221）内壁之间形成第二空间（224）；所述第一空间（223）和第二空间（224）均和反应筒（211）之间通过管道连通，所述第一空间（223）和第二空间（224）中填充有氧化钙，所述吸附筒（221）连接有用于向第一空间（223）供水的第一补充件（5）；所述吸附筒（221）连接有用于加热第二空间（224）的加热装置（6），且所述环板（222）上开设有开孔（225），以连通第一空间（223）和第二空间（224）。3.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池的二氧化碳捕集系统，其特征在于：所述后处理装置（3）的温度设置小于
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80℃，且所述后处理装置（3）和储存装置（4）通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷玲，高梦涵，许澎，
申请(专利权)人：福建久策气体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：