【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种改进的气体模块，用于处理来自电解槽的气流，例如氢气的气流。
技术介绍
1、氢气有许多应用，从能源储存到化肥生产。氢可以从许多来源获得。其中一些来源，如化石燃料，由于明显的原因是不可取的。因此，需要能够以可靠和可持续的方式生产氢气。
2、电解槽是通过分解水来产生氢气和氧气的装置。例如，可以用过量的可再生能源为这些设备供电，使用氢气作为储能手段，而不是电池。电解槽通常采用目前可用的三种主要技术之一，即阴离子交换膜（aem）、质子交换膜（pem）和液体碱性系统。液体碱性系统是最成熟的技术，pem在一定程度上已经建立起来。aem电解槽是一种相对较新的技术。其他技术，如固体氧化物电解槽，也是可用的。
3、aem和pem电解槽依赖于离子从一个半电池转移到另一个半电池以产生氢气。aem系统依赖于氢氧根离子oh-的运动，而pem系统依赖于氢离子h+的运动。
4、虽然某些形式的电解槽允许生产相对纯的氢气，例如具有干阴极的aem电解槽，但有时有必要在压缩、使用或储存之前对氢气进行进一步处理以将其纯化。
5、目前，这种用于纯化的装置是用于不同污染物的单独单元，例如用于去除水的干燥器，以及用于去除其他潜在污染物的其他装置，例如来自降解膜的胺，或由上游组分降解产生的其他产物。
6、本专利技术的目的是提供一种用于从主要含有氢气的气流中去除多种污染物的改进的组合装置。
技术实现思路
1、本专利技术的一些方面和实施例在所附权利要求中阐述
2、根据本文所述的至少一个方面，提供了一种用于从来自电解槽的气流中去除多种污染物的气体模块，包括：至少一个入口，其用于接收来自电解槽中的气流；以及至少两个出口，其中第一出口构造成用于从气体模块去除液体，并且第二出口构造成从气体模块释放气流，其中第一去除室沿着气流的流动路径位于至少一个入口与第一出口之间，第一去除室用于从气流中去除液体和/或蒸汽，第二去除室沿着气流的流动路径位于第一去除室和第二出口之间，第二去除室（位于第一去除室的下游）用于从气流中去除污染物。
3、根据本文所述的另一个方面，提供了一种用于从来自电解槽的气流中去除至少一种污染物的气体模块，包括：至少一个入口，其用于接收来自电解槽中的气流；以及至少一个用于从气体模块释放气流的出口，其中去除室沿着气流的流动路径位于至少一个入口和至少一个出口之间，去除室用于从气流中去除至少一种污染物（优选液体和/或蒸汽和/或降解产物）。因此，在这种情况下，上述方面的第一去除室和第二去除室可以组合以形成单个去除室，其间没有分界（例如屏障、过滤器、界面或膜）。
4、因此，与使用用于不同污染物的单独单元的现有净化装置相比，气体模块有利地提供了用于从来自电解槽的气流中去除多种不同污染物的组合装置。
5、优选地，气体模块的第一出口位于气体模块的底部，使得在使用中液体在重力作用下经由第一出口从气体模块去除。
6、优选地，该至少一个入口位于气体模块的上部。
7、优选地，气体模块包括用于在第一出口上游使氢气和氧气再结合的附加去除室。
8、可替换地，气体模块可以包括用于在第一出口下游使氢气和氧气再结合的附加去除室。
9、优选地，至少一个去除室，通常是第一个，涂覆有疏水层或亲水层，或者表面处理为具有疏水层或亲水层。优选地，所述层是以涂层的形式添加的、以激光烧蚀的形式消减的或通过其他常规处理形成的。
10、优选地，亲水或疏水层设置在比表面积达5000m2/g、优选地在1m2/g至5000m2/g之间、更优选地在50m2/g至4000m2/g之间的基材上。虽然可能需要更高的比表面积，但可以设想，在1m2/g至10m2/g之间的表面积也可能是有益的，或在1m2/g~5m2/g之间，或1m2/g，最佳比表面积由所需的亲水性或疏水性决定。或者，亲水层或疏水层可以设置在这样的表面上，其通过飞秒激光实现期望的效果。这样的表面可以形成在去除室的内壁自身上，或者形成在放置在壁前面的插入物上。如果需要插入物，则应为第一去除室提供用于插入和移除片材插入物的装置。
11、在一个实施例中，凝聚式过滤器位于第一去除室中。或者，凝聚式过滤器（或其他多孔材料）形成第一和第二去除室之间的边界。
12、优选地，第一去除室包括海绵状结构，或用于表面积最大化的其他结构，以允许热交换和/或提供用于冷凝/液滴形成的成核位点。
13、优选地，海绵状结构包括用于排出液体的多个空隙、井状空隙或毛细管。这些空隙、井状空隙或毛细管可以使用任何已知的方式提供，例如3d打印。
14、在一个实施例中，第一去除室包括其内壁中的凹槽。
15、优选地，第二去除室适于容纳用于从气流中去除降解产物的产品或物质。
16、优选地，第二去除室是胺捕集器，其包括用于从气流中去除胺的产品或物质。
17、优选地，用于从气流中去除胺的产品或物质是阳离子交换树脂。
18、优选地，第二去除室通过屏障（优选凝聚式过滤器或膜）与第一去除室分离，其中屏障具有允许气流从第一去除室进入第二去除室内的装置。
19、优选地，屏障对气流是可渗透的，以提供用于将气流从第一去除室传输到第二去除室的途径。
20、优选地，屏障的与至少一个入口和/或第二出口相邻的部分对气流是不可渗透的。
21、优选地，气体模块包括用于调节气体模块中和/或电解槽上游的压强的气体压强调节器。气体压强调节器优选地位于第二出口上。该调节器可以设置为预定值，并且优选地低于50巴（bar）。
22、优选地，气体模块还包括第三出口，其包括压力释放阀，该压力释放阀被配置为当超过气体模块内部的阈值压强时从气体模块释放气体。
23、优选地，第二去除室在壁的下部具有u形截面。
24、优选地，第二去除室被第一去除室围绕。还可以设想，流动方向可以颠倒，使得气体从第二去除室流动到第一去除室。
25、优选地，气体模块适于处理在1巴至1000巴、更优选地2巴至100巴、并且更优选地在20巴至50巴之间的压强。
26、优选地，为气体模块的一些部分或全体提供主动冷却装置。
27、优选地，在至少一个入口的上游提供热交换器。或者，热交换器可以放置在气体模块的主体或主体的一部分上。主体是去除室的外壁。
28、优选地，至少一个入口连接到一个或多个电解槽或其他电化学装置，例如电化学压缩机。
29、优选地，所称电解槽是/是aem电解槽。
30、如本文所用，术语“气体模块”是指包含入口和出口的装置，入口和出口是与其中的去除室能够流体连通的孔，用于处理包含氢气的气流。气体模块也可以被称为气体歧管。气体模块可以与正在使用的系统的其他部分独立地进行测试、安装和替换。
31、如本文所用，术语“气流”是指包本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于从来自电解槽的气流中去除多种污染物的气体模块，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的气体模块，其特征在于，第一出口位于所述气体模块的底部，使得在使用中液体在重力作用下经由第一出口从所述气体模块中去除。
3.如权利要求1或2所述的气体模块，其特征在于，所述至少一个入口位于所述气体模块的上部。
4.如前述权利要求中任一项所述的气体模块，其特征在于，具有附加去除室，用于在第一出口上游使氢气和氧气再结合。
5.如权利要求1-3中任一项所述的气体模块，其特征在于，具有附加去除室，用于在第一出口下游使氢气和氧气再结合。
6.如前述权利要求中任一项所述的气体模块，其特征在于，第一去除室涂覆有以下之一：疏水层；或亲水层。
7.如权利要求6所述的气体模块，其特征在于，所述疏水或亲水层位于比表面积达5000m2/g的基材上。
8.如前述权利要求中任一项所述的气体模块，其特征在于，第一去除室中设置有凝聚式过滤器。
9.如前述权利要求中任一项所述的气体模块，其特征在于，第一去除室包括海绵状结构
10.如权利要求9所述的气体模块，其特征在于，所述海绵状结构包括用于排出液体的多个井状空隙。
11.如前述权利要求中任一项所述的气体模块，其特征在于，第一去除室包括位于腔室内壁中的凹槽。
12.如前述权利要求中任一项所述的气体模块，其特征在于，在第二去除室中从所述气流中去除的所述另外的污染物是降解产物。
13.如权利要求12所述的气体模块，其特征在于，第二去除室适于容纳用于从所述气流中去除降解产物的物质。
14.如前述权利要求中任一项所述的气体模块，其特征在于，第二去除室是胺捕集器，其包含用于去除胺的物质。
15.如权利要求14所述的气体模块，其特征在于，用于去除胺的物质是阳离子交换树脂。
16.如前述权利要求中任一项所述的气体模块，其特征在于，第二去除室通过屏障与第一去除室分隔开，其中，所述屏障具有用于将所述气流从第一去除室传输到第二去除室的途径。
17.如权利要求16所述的气体模块，其特征在于，所述屏障对所述气流是可渗透的，以提供将所述气流从第一去除室传输到第二去除室的途径。
18.如权利要求16或17所述的气体模块，其特征在于，所述屏障的邻近所述至少一个入口和/或第二出口的部分对所述气流是不可渗透的。
19.如前述权利要求中任一项所述的气体模块，其特征在于，还包括第三出口，所述第三出口包括压力释放阀，所述压力释放阀被配置为当超过所述气体模块内部的阈值压强时从所述气体模块释放气体。
20.如前述权利要求中任一项所述的气体模块，其特征在于，包括气体压强调节器，用于调节所述气体模块中和/或所述气体模块上游至电解槽或同等装置的压强，所述气体压强调节装置位于第二出口上。
21.如前述权利要求中任一项所述的气体模块，其特征在于，第二去除室在其壁的下部具有u形截面。
22.如前述权利要求中任一项所述的气体模块，其特征在于，第二去除室被第一去除室包围。
23.如前述权利要求中任一项所述的气体模块，其特征在于，所述气体模块适于处理2巴至100巴范围内的压强。
24.如前述权利要求中任一项所述的气体模块，其特征在于，为所述气体模块的部分或全部提供主动冷却装置。
25.如前述权利要求中任一项所述的气体模块，其特征在于，在所述至少一个入口的上游设置热交换器。
26.如前述权利要求中任一项所述的气体模块，其特征在于，所述至少一个入口连接到一个或多个电解槽。
27.如前述权利要求中任一项所述的气体模块，其特征在于，所述电解槽是AEM电解槽。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于从来自电解槽的气流中去除多种污染物的气体模块，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的气体模块，其特征在于，第一出口位于所述气体模块的底部，使得在使用中液体在重力作用下经由第一出口从所述气体模块中去除。
3.如权利要求1或2所述的气体模块，其特征在于，所述至少一个入口位于所述气体模块的上部。
4.如前述权利要求中任一项所述的气体模块，其特征在于，具有附加去除室，用于在第一出口上游使氢气和氧气再结合。
5.如权利要求1-3中任一项所述的气体模块，其特征在于，具有附加去除室，用于在第一出口下游使氢气和氧气再结合。
6.如前述权利要求中任一项所述的气体模块，其特征在于，第一去除室涂覆有以下之一：疏水层；或亲水层。
7.如权利要求6所述的气体模块，其特征在于，所述疏水或亲水层位于比表面积达5000m2/g的基材上。
8.如前述权利要求中任一项所述的气体模块，其特征在于，第一去除室中设置有凝聚式过滤器。
9.如前述权利要求中任一项所述的气体模块，其特征在于，第一去除室包括海绵状结构。
10.如权利要求9所述的气体模块，其特征在于，所述海绵状结构包括用于排出液体的多个井状空隙。
11.如前述权利要求中任一项所述的气体模块，其特征在于，第一去除室包括位于腔室内壁中的凹槽。
12.如前述权利要求中任一项所述的气体模块，其特征在于，在第二去除室中从所述气流中去除的所述另外的污染物是降解产物。
13.如权利要求12所述的气体模块，其特征在于，第二去除室适于容纳用于从所述气流中去除降解产物的物质。
14.如前述权利要求中任一项所述的气体模块，其特征在于，第二去除室是胺捕集器，其包含用于去除胺的物质。
15.如权利要求14所述的气体模块，其特征在于，用...
【专利技术属性】
技术研发人员：拉尔夫·卡尔德科特，肖恩·克劳福德·查普曼，维托·品托，拉瑟鲁斯·黛尔蒙德，迈克尔·索纳，索本·布什，
申请(专利权)人：因纳普特公司，
类型：发明
国别省市：
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