用于由铵生产电能的方法技术

本发明专利技术提供一种用于由含铵(NH4+)水性液体生产电能的方法，包括(a)从该含铵水性液体中作为铵盐或浓的包含铵盐的溶液分离所述铵的至少一部分，(b)使所述铵盐或盐溶液的至少一部分分解成包含氨(NH3)的气体和一种或多种其他分解产物，以及(c)将该包含氨的气体的至少一部分供料给燃料电池。

【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由含铵水性液体(含铵水成液或含铵水液，ammonium containingaqueous liquid)生产电能的方法以及一种用于由这样的含铵水性液体生产电能的装置(设备，apparatus)。本专利技术还涉及氨用来产生电能的用途。
技术介绍
作为用于固态氧化物燃料电池(SOFC)的燃料的氨(NH3)看起来是非常引人关注的。相比于含碳供燃料系统，用氨提供燃料的SOFC系统相对简单，因为不必对燃料进行增湿以防止碳分解。而且，吸热的NH3裂解反应消耗由燃料电池产生的热的一部分，由此相比于H2供燃料系统，对于电池组(stack)的冷却所需的阴极流(cathode flow)更少。因此，用于NH3供燃料的SOFC的系统将具有相对较低的寄生功率损耗以及更小的热交换器。例如，US2008248353描述了一种能量转换系统，包含用于向SOFC组提供燃料以产生电力的氨以及富氢尾气。在SOFC组中，氨被裂解成氢和氮。氨被储存在金属卤化物复合物中并通过来自SOFC的废热作为气态氨从那里释放。热交换器沿(横跨，across) SOFC阴极被定位以使进气(incoming air)通过阴极废气进行调和(temper)。在两级能量转换系统中，来自SOFC的富氢尾气作为燃料供应给二次能量转换装置，其可以例如是内燃机或燃气涡轮发动机，它们可以操作例如用于产生额外电流的发电机或用于机动动力的交通工具，或二次燃料电池组。US2007207351描述了一种电功率发生设备(单元或装置，unit)，包括(i)容器形式的氨储存装置，包含下式的氨吸附和释放盐=Ma(NH3)nXz，其中M是选自碱金属、碱土金属和过渡金属如Li、K、Mg、Ca、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu或Zn中的一种或多种阳离子，X是选自氟化物、氯化物、溴化物、碘化物、硝酸盐、硫氰酸盐、硫酸盐、钼酸盐、磷酸盐、和氯酸盐离子中的一种或多种阴离子，a是每个盐分子的阳离子的数目，Z是每个盐分子的阴离子的数目，而η是2至12的配位数，(ii)用于加热所述容器以及氨吸附和释放盐以释放氨气体的装置，以及(iiia)用于将氨直接转换成电功率的燃料电池；或(iiibl)用于使氨离解成氢和氮的反应器和(iiib2)对于大型固定能量生产设施(facility)很有用的用于将氢转换成电功率的燃料电池，不仅用于大型固定能量生产设施，而且用于小型可再充电和/或可更换的用于微制造或小型化氨分解反应器的电源设备，其用于移动设备和便携式装置，可以用于大型能量生产设施，并且通过使用小型可再充电和/或可更换的氨储存分解反应器，也有可能为移动设备和便携式装置提供能量。US2003219371描述了一种用于由包含脲和水的组合物产生能量的方法和装置。一种实施方式中的方法包括(a)使脲与水发生反应以形成氨；以及(b)氧化步骤(a)中形成的氨以形成水和氮气，从而产生能量。一种实施方式中的装置包含用于提供所述组合物的第一容器；(b)用于使脲与水发生反应以形成氨的第二容器，其中该第二容器通过用于将所述组合物从第一容器递送至该第二容器的装置连接于第一容器；(c)用于提供氨的第三容器，其中该第三容器通过用于将氨从第三容器递送至该第二容器的装置连接于第二容器；以及(d)用于氧化氨以形成水和氮气从而产生能量的第四容器，其中该第四容器通过用于将氨从第二容器递送至该第四容器的装置连接于第二容器。所述方法和装置用来产生用于固定和移动应用的能量。Dekker 等人在标题为“Highly efficient conversion of ammonia inelectricity by solid oxide fuel cells”(第6届欧洲固态氧化物燃料电池论坛，2005年1月1日，第15M-1534)中描述了，用氨提供燃料的SOFC系统相比于含碳供应燃料系统而言是相对简单的，因为不需要燃料的增湿以防止碳分解。而且，吸热的NH裂解反应消耗由燃料电池产生的热的一部分，由此相比于H供应燃料系统而言，对于电池组的冷却所需的阴极流更小。因此，用于NH供应燃料的SOFC的系统将具有相对较低的寄生功率损耗以及较小的热交换器。W02009091959描述了用于在透析系统中从使用过的透析液除去和处理氨的方法。使用过的透析液中存在的铵离子通过在第一反应器中升高该使用过的透析液的PH而被转化成气态氨。气态氨扩散通过在该第一反应器的出口处的半透性疏水膜并经由气体通道而进入第二反应器。该第二反应器将气态氨转化成易于处理的铵化合物。W02005035444描述了一种用于在碱性介质中氧化氨的电催化剂；该电催化剂是贵金属，其与对氨氧化是活性的一种或多种其他金属共沉积在载体上。在一些实施方式中，该载体是钼、金、钽或铱。在一些实施方式中，该载体在催化剂沉积之前具有沉积在其上的兰尼金属(Raney metal)的层。还描述了已在其上沉积了电催化剂的电极、氨电解槽、氨燃料电池、氨传感器，以及一种用于从污染的流出物中除去氨污染物的方法。
技术实现思路
氨(NH3)的使用可能是相对昂贵的，并且从环境和气候变化的角度看，可能并不总是期望的。氨的使用是否是期望的取决于氨的来源。而且，期望从氨或铵(NH4+)中纯化气体或废水物流(废水液流或废水流，waste water stream)。因此，本专利技术的一个方面是提供一种使用氨(优选地源自废物来源)来产生电能的替代方法。在第一方面，本专利技术提供了一种用于由含铵水性液体生产电能的方法，包括a、从含铵水性液体中作为铵盐或浓的包含铵盐的溶液分离该铵的至少一部分；b、使该铵盐的至少一部分分解成包含氨的气体以及一种或多种其他分解产物；C、将该包含氨的气体的至少一部分供料给燃料电池。这样的方法，一方面，可以有利地纯化废物流(waste stream)并从这样的物流中除去铵或氨，而在另一方面，可以有益地使用在除去铵或氨时获得的铵盐，不作为用于肥料的原料，而是作为电能的来源。因此，本专利技术的方法可以减少水污染、绿色气体排放并且可以产生可持续的能量。例如，来自工厂的废水物流，该物流包含铵，可以进行铵的结晶并且获得的铵盐可以与该废水物流分离。这种盐可以发生分解，由此至少产生氨，其在可选的纯化之后，可以供料给燃料电池。在另一个实施方式中，所述方法可以涉及从含铵水性液体中作为浓的包含铵盐的溶液分离该铵的至少一部分。这样的实施方式可以涉及例如将含铵水性液体浓缩或纯化成纯液体和浓的包含铵盐的溶液。后者可以经过分解，这例如可以是热分解或化学分解。化学分解例如可以暗含向铵盐中加入碱并由此释放NH3。浓铵盐溶液优选包含至少5wt. %，甚至更特别地至少IOwt. %的铵盐。这样的方法可以进一步减少运输成本和能量，因为该铵盐依据盐的类型可以被再使用，如肥料，不需要被运输至可再用铵盐的使用者。现在，在氨或铵的来源处或附近，可以由该氨或铵产生能量。在一个具体实施方式中，本专利技术提供一种用于由含铵水性液体生产电能的方法，包括a、使从该液体可得到(可利用，available)的铵的至少一部分结晶成铵盐并且从该液体中作为铵盐分离该铵的至少一部分；b、使该铵盐的至少一部分分解成氨和一种或多种其他分解产物；C、将该氨的至少一部分供料给燃料电池。在又一个实施方式中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡特里恩·黑默斯，兰伯特·霍伊弗尔德，
申请(专利权)人：DHV有限公司，
类型：发明
国别省市：