【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及绿氨合成，尤其涉及一种基于外磁场调控的电解水制氢合成绿氨耦合系统。
技术介绍
1、氢能作为全球能源转型中的重要组成部分，其技术发展日益受到重视。但由于其安全性差、储运难度大等劣势，当前氢能大规模推广应用仍面临巨大挑战。氨作为工业和农业化肥的重要化工原料，也是理想的无碳能源载体和储氢介质，其含氢比例高达17.6wt％，液氨和液氢的体积储氢密度分别约为102kg/m3和70kg/m3，氨的能量密度是液氢的1.5倍。此外在标准大气压下，只需-33℃的温度条件便可将氨液化，比天然气液化还容易，而氢气液化则需降至-253℃，能耗相差巨大，所以氨在储运方面的成本比氢低得多，直接决定了用氨储氢运氢优于高压氢的直接储运。安全性方面，氢气易燃易爆的特性导致其密封存储条件较为苛刻，而氨的爆炸极限范围更窄(16％～25％)，沸点更高，爆炸可能性更低。因此，由于氨能具有安全性好、易压缩液化、便于储运等优势，面对长时间、季节性、大规模的储能需求，开发绿氨合成工艺势在必行。
2、目前合成氨工艺以哈伯-博施法为主，将氢气和氮气通入氨合成塔在...
【技术保护点】
1.一种基于外磁场调控的电解水制氢合成绿氨耦合系统，其特征在于，包括可再生能源电源系统、电解水制氢系统、合成氨系统、磁场控制系统、系统热管理模块；其中：可再生能源电源系统包括变压器、整流器，利用绿电连接电解水系统制得氢气和氧气，其中发电单元采用太阳能、风力、水力、生物能、地热能、海水温差、海潮能中的一种或多种；电解水制氢系统与所述可再生能源电源系统相连，至少包括碱性电解槽、碱液过滤循环单元、气液分离单元、补水补碱单元；所述碱性电解槽与气液分离单元连接，用于纯化收集氢气和氧气；合成氨系统包括空气分离洗涤单元、氨合成塔、氨纯化装置；所述氨合成塔进氢气端与所述电解水制氢系统...
【技术特征摘要】
1.一种基于外磁场调控的电解水制氢合成绿氨耦合系统，其特征在于，包括可再生能源电源系统、电解水制氢系统、合成氨系统、磁场控制系统、系统热管理模块；其中：可再生能源电源系统包括变压器、整流器，利用绿电连接电解水系统制得氢气和氧气，其中发电单元采用太阳能、风力、水力、生物能、地热能、海水温差、海潮能中的一种或多种；电解水制氢系统与所述可再生能源电源系统相连，至少包括碱性电解槽、碱液过滤循环单元、气液分离单元、补水补碱单元；所述碱性电解槽与气液分离单元连接，用于纯化收集氢气和氧气；合成氨系统包括空气分离洗涤单元、氨合成塔、氨纯化装置；所述氨合成塔进氢气端与所述电解水制氢系统出氢气端连接；磁场控制系统包括磁铁装置、磁场控制器、磁场测量仪，所述碱性电解槽和所述氨合成塔均与所述磁场控制系统相连，通过外磁场作用调控所述电解水制氢系统和所述合成氨系统中的催化反应；系统热管理模块分别与所述电解水制氢系统中的氢气换热器、氧气换热器和所述合成氨系统中氨换热器连接，通过所述电解水制氢和所述合成氨系统余热交换与冷却水回用，控制热量分配和余热管理，耦合所述电解水制氢和所述合成氨系统。
2.如权利要求1所述的基于外磁场调控的电解水制氢合成绿氨耦合系统，其中，所述磁场控制系统中所述磁铁装置经导线与所述磁场控制器连接，调控磁场强度和方向，所述磁场测量仪与所述磁场控制器连接，对系统运行过程中的磁场进行测量。
3.如权利要求1所述的基于外磁场调控的电解水制氢合成绿氨耦合系统，其中，所述电解水制氢系统中的碱性电解槽和所述合成氨系统中的氨合成塔均包含铁磁性过渡金属催化剂。
4.如权利要求3所述的基于外磁场调控的电解水制氢合成绿氨耦合系统，其中，所述铁磁性过渡金属催化剂通过所述磁场控制系统作用下调控电子自旋态，促进催化剂铁磁-顺磁相变，以突破催化速度限制。
5.如权利要求4所述的基于外磁场调控的电解水制氢合成绿氨耦合系统，其中，在所述外磁场调控作用下碱性电解槽单位能耗w(kw·h/nm3)包括直流电耗wd与交流电耗wa之和减去磁效应节能wm，表示为：
6.如权利要求1所述的基于外磁场调控的电解水制氢合成绿氨耦合系统，其中，所述电解水制氢系统气液分离单元中氢气换热器和氧气换热器的冷却水出口与所述氨合成塔中的氨换热器冷却水进水口相连，辅助冷却合成氨；所述氨合成塔出口余热与所述电解水制氢系统中碱液过滤循环单元相连，为碱液预热提供热...
【专利技术属性】
技术研发人员：高雅，鲁雄刚，张玉文，张存满，邹星礼，祝凯，李光石，武文合，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：
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