一种海水直接电解制氢联合脱碳系统技术方案

本发明专利技术公开了一种海水直接电解制氢联合脱碳系统，属于电解水制氢技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种海水直接电解制氢联合脱碳系统


[0001]本专利技术属于电解水制氢
，具体涉及一种海水直接电解制氢联合脱碳系统
。

技术介绍

[0002]氢能具有来源广泛
、
清洁无碳
、
灵活高效
、
应用场景丰富等优点，被认为是实现能源结构转型以及碳达峰碳中和目标的重要途径
。
电解水制氢是一种绿色环保
、
生产工艺较为简单灵活的制取氢气的方法
。
主流的电解水制氢技术包括碱性电解水制氢
、
质子膜电解水制氢和固体氧化物电解水制氢，均对原料水的水质有较高要求，在制氢应用前通常需对其予以纯化
。
这使得制氢成本增加，限制了电解水制氢的进一步应用
。
地球上的海水资源丰富，在地球全部水量中占比超过
90
％，同时海水具有丰富的风能
、
太阳能和潮汐能等可再生能源，因此以海水作为原料直接电解制氢技术受到越来越多的关注
。
然而，海水直接电解制氢仍存在较大挑战
。
海水的含盐量很高，且含有多种离子，海水中存在的钙和镁离子在电解水制氢反应过程中会在电极与隔膜等部件表面发生结垢，造成电解水制氢活性的下降；同时高浓度氯离子会对电极材料产生腐蚀作用，造成电极材料的失活与电解制氢活性的下降
。

技术实现思路

[0003]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种海水直接电解制氢联合脱碳系统，用于解决现有采用海水直接电解制氢会对电极等部件产生硬性造成电解制氢活性下降等技术问题
。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0005]本专利技术公开了一种海水直接电解制氢联合脱碳系统，包括用于去除海水中钙离子和镁离子的海水预处理单元
、
电解单元和气体收集单元；
[0006]所述海水预处理单元的出水口和电解单元的入水口连接；所述电解单元的出气口和气体收集单元连接；所述电解单元中设置有耐氯电极，实现对海水的电解
。
[0007]进一步地，所述海水预处理单元通过通入二氧化碳与其中的海水进行反应，实现海水中钙离子和镁离子的去除
。
[0008]进一步地，所述海水预处理单元与产生二氧化碳的出口连接
。
[0009]进一步地，所述产生二氧化碳为工业产生的废气二氧化碳
。
[0010]进一步地，所述海水预处理单元的出水口处还设置有过滤器，随后再与电解单元的入水口连接
。
[0011]进一步地，所述气体收集单元包括氢气收集单元和氧气收集单元；所述氢气收集单元和氧气收集单元分别与电解单元的出气口连接用于储存氢气和氧气
。
[0012]进一步地，所述耐氯电极由基体
、
催化层及保护层组成；所述基体表面依次包覆催化层和保护层
。
[0013]进一步地，所述基体为导电金属材料
。
[0014]进一步地，所述催化层为层状双金属氢氧化物，由基体经过海水腐蚀获得
。
[0015]进一步地，所述保护层是通过在催化层上采用化学沉积金属硫酸盐获得
。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0017]本专利技术公开了一种海水直接电解制氢联合脱碳系统，通过对海水进行预处理去除海水中钙离子和镁离子的同时实现工业脱碳，避免在海水电解制氢过程中钙离子和镁离子沉积于电极表面形成水垢导致电极失活；采用耐氯电极进行电解，有效阻挡了氯离子对电极催化层的攻击，大大延长了电极在海水制氢应用中的使用寿命，实现了高效海水制氢与工业脱碳，为碳达峰碳中和的实现提供了保障
。
[0018]进一步地，本专利技术采用通过对工业废气二氧化碳回收利用，并将其应用于海水净化，该方法绿色环保，操作简便，具有较大应用前景
。
附图说明
[0019]图1为本专利技术公开的海水直接电解制氢联合脱碳系统的示意图；
[0020]图2为实施例1公开的海水直接电解制氢联合脱碳系统的示意图；
[0021]图3为实施例2公开的海水直接电解制氢联合脱碳系统的示意图；
[0022]其中：1‑
海水预处理单元；2‑
电解单元；3‑
氢气收集单元；4‑
氧气收集单元
。
具体实施方式
[0023]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例
。
基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围
。
[0024]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序
。
应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施
。
此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程
、
方法
、
系统
、
产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程
、
方法
、
产品或设备固有的其它步骤或单元
。
[0025]下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：
[0026]如图1所示，本专利技术公开了一种海水直接电解制氢联合脱碳系统，包括用于去除海水中钙离子和镁离子的海水预处理单元
1、
电解单元2和气体收集单元；其中电解单元对经过海水预处理单元1的海水进行电解，实现海水直接电解制氢
。
其中，电解单元2中引入独特结构的耐氯电极，有效阻挡了氯离子对电极催化层的攻击，实现高效制氢
。
[0027]所述海水预处理单元1与工业产生的废气二氧化碳出口相连，用于去除海水中的钙离子和镁离子，海水流经海水预处理单元1时，海水中的钙离子和镁离子与海水预处理单元中的二氧化碳发生化学反应，生成碳酸钙及碳酸镁沉淀，最终使海水中钙离子和镁离子
得以去除；所述海水预处理单元1的出水口设有过滤器，并与第一电解单元2的进水口相连
。
所述第一电解单元2用于进行电解水反应，并于氢气收集单元3入口和氧气收集单元4入口相连，电解水反应产生的氢气及氧气分别通过氢气收集单元3和氧气收集单元4进行收集
、
纯化和储存
。
[0028]所述耐氯电极由基体
、
催化层及保护层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种海水直接电解制氢联合脱碳系统，其特征在于，包括用于去除海水中钙离子和镁离子的海水预处理单元
(1)、
电解单元
(2)
和气体收集单元；所述海水预处理单元
(1)
的出水口和电解单元
(2)
的入水口连接；所述电解单元
(2)
的出气口和气体收集单元连接；所述电解单元
(2)
中设置有耐氯电极，实现对海水的电解
。2.
根据权利要求1所述的一种海水直接电解制氢联合脱碳系统，其特征在于，所述海水预处理单元
(1)
通过通入二氧化碳与其中的海水进行反应，实现海水中钙离子和镁离子的去除
。3.
根据权利要求2所述的一种海水直接电解制氢联合脱碳系统，其特征在于，所述海水预处理单元
(1)
与产生二氧化碳的出口连接
。4.
根据权利要求3所述的一种海水直接电解制氢联合脱碳系统，其特征在于，所述产生二氧化碳为工业产生的废气二氧化碳
。5.
根据权利要求1所述的一种海水直接电解制氢联合脱碳系统，其特征在于，所述海水预处理单元
(1)<...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘树昌，郝小会，郝延，王振兴，李纪龙，张国珍，刘丽萍，王金意，任志博，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司华能集团技术创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：