[发明专利]一种纯氢纯氧高温电池系统的制氢模块

说明书

技术领域

本发明涉及甲醇燃料电池领域，特别涉及一种纯氢纯氧高温电池系统的制氢模块。

背景技术

现有技术的纯氢纯氧高温电池系统中，纯氢以及纯氧的制取多是独立进行，这样的制取过程效率不高而且不够节能环保。特别是在纯氢气的制取过程中，其需要利用氢气分离器进行提纯分离，现有技术的方法需要设计单独的热源来满足分离氢气时需要的温度要求，大概在480℃左右，其成本很高而且效率低。因此如何设计出一种成本低并且节能高效的纯氢制取模块正是本发明人所要解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的主要目的在于提供一种利用纯氧在甲醇重整器中发生部分氧化以及氧化重整放热反应来制得纯氢的制氢模块。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种纯氢纯氧高温电池系统的制氢模块，包括重整制氢器、氢气分离器、纯甲醇以及纯氧气，所述纯甲醇由甲醇水经过提纯制得，所述纯氧气由氧气发生器制得，所述纯氧气与纯甲醇在甲醇重整室中发生部分氧化以及氧化重整反应产生氢气、一氧化碳以及二氧化碳组成的气体产物，所述气体产物经过氢气分离器提纯制得纯氢气。

优选的，所述氢气分离器中设置有钯复合膜。

优选的，所述氧气发生器利用空气制得纯氧气。

优选的，所述纯甲醇通过甲醇过滤器采用先蒸发然后冷凝的方式制得。

本发明相对于现有技术具有如下优点，氧气发生器产生的纯氧进入甲醇重整室与纯甲醇发生部分氧化以及氧化重整放热反应，产生的气体产物主要是氢气、一氧化碳以及二氧化碳，气体产物通过氢气分离器的分离提纯得到纯氢气，纯氢气与纯氧气再进入电堆进行高效率的发电。本发明中，氧气发生器制得的纯氧气与纯甲醇在甲醇重整室中发生部分氧化以及氧化重整放热反应，放出的热量又可以提供氧气发生器中进行纯氧的提纯以及提供给氢气分离器进行氢气的提纯。现有技术中多是采用甲醇水与空气在甲醇过滤器中发生吸热反应，达不到本发明的要求。

附图说明

图1为本发明的一种纯氢纯氧高温电池系统的制氢模块的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种纯氢纯氧高温电池系统的制氢模块，包括重整制氢器、氢气分离器、纯甲醇以及纯氧气，所述纯甲醇由甲醇水经过提纯制得，所述纯氧气由氧气发生器制得，所述纯氧气与纯甲醇在甲醇重整室中发生部分氧化以及氧化重整反应产生氢气、一氧化碳以及二氧化碳组成的气体产物，所述气体产物经过氢气分离器提纯制得纯氢气。

本发明的工作原理是，氧气发生器产生的纯氧进入甲醇重整室与纯甲醇发生部分氧化以及氧化重整放热反应，产生的气体产物主要是氢气、一氧化碳以及二氧化碳，气体产物通过氢气分离器的分离提纯得到纯氢气，纯氢气与纯氧气再进入电堆进行高效率的发电。本发明中，氧气发生器制得的纯氧气与纯甲醇在甲醇重整室中发生部分氧化以及氧化重整放热反应，放出的热量又可以提供氧气发生器中进行纯氧的提纯以及提供给氢气分离器进行氢气的提纯。现有技术中多是采用甲醇水与空气在甲醇过滤器中发生吸热反应，达不到本发明的要求。

改进的，所述氢气分离器中设置有钯复合膜。钯复合膜具有很高的透氢速率和透氢选择性以及良好的化学和热稳定性，非常适合氢气的提纯。

改进的，所述氧气发生器利用空气制得纯氧气。氧气发生器的结构以及工作原理为本领域技术人员公知内容，本发明在此不做赘述，其中氧气发生器的型号以及类型本发明不做限定，只要能够满足纯氧的制取以及提纯的氧气发生器皆可。

改进的，所述纯甲醇通过甲醇过滤器采用先蒸发然后冷凝的方式制得。本发明的甲醇过滤器可以过滤不纯的甲醇原料，甲醇经过受热蒸发再通过冷凝即可制得纯甲醇，在该部分中，对甲醇过滤器进行加热的热能同样可以采用甲醇重整器中产生的热能，节能环保，效率也非常高。传热部件可以采用纳米级传热原件进行精确控制传热温度，甲醇的蒸发温度在60~70℃之间。可以先蒸发甲醇，杂质以及水溶液则一般不会蒸发，再对甲醇蒸汽进行冷凝即可制得纯甲醇溶液。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。