[发明专利]一种用于热化学硫碘循环制氢的新型硫酸分解装置和方法

说明书

本发明涉及热化学硫碘循环水分解制氢技术领域，具体涉及一种可用于热化学硫碘循环制氢系统的新型硫酸分解装置和方法。装置包括套筒形的反应器主体；反应器主体，侧壁外包裹有保温棉；反应器主体内底端设有固定筛板，中部设有催化剂层，催化剂层上下方均为SiC层，内部沿轴向设有硫酸进料管和热电偶套管；硫酸进料管底端穿出反应器主体，顶端延伸至上部的SiC层上方的反应器主体内部空间中；反应器主体侧壁顶端与底端均开设有通孔，反应器主体底端连接的法兰上开设有通孔，用于连接外接的生成物排料管。本发明采用高温气冷堆氦气或锅炉高温烟气等外部热源为分解装置提供热量，可大大节约能耗。

技术领域

本发明涉及热化学硫碘循环水分解制氢技术领域，具体涉及一种可用于热化学硫碘循环制氢系统的新型硫酸分解装置和方法。

背景技术

近年来，随着化石能源的日渐枯竭以及环境污染的日益严重，寻求新能源的发展迫在眉睫。而氢能由于存在热值高、清洁、可再生、可存储、用途广等优点，被誉为“21世纪的能源”。目前常见的制氢技术主要包括化石燃料制氢、可再生能源制氢和水制氢。考虑到地球水资源极为丰富，且水分解后仅生成H₂和O₂，不产生二次污染，是最为理想的制氢原材料。而水制氢中热化学硫碘循环制氢技术因其热效率高、易实现大规模应用且过程无污染，被众多研究者认为是最有研究意义和极大市场潜力的制氢技术。

热化学硫碘循环制氢系统分为本生(Bunsen)反应、H₂SO₄分解、HI分解三大模块，其基本反应组成如下：

其中硫酸分解又分为两步：

硫酸分解需要1123K的高温，是整个系统能耗最高的部分，且高温下硫酸腐蚀性极强，对反应器材料要求高，如何实现硫酸的高效稳定分解成为热化学硫碘循环制氢技术的一个关键。目前公开的硫酸分解装置存在结构单一，内部换热不均，未引入外部热源加热，催化剂易失活等不足。因此设计一种换热效果好、耐腐蚀性强、可满足实际工业应用的新型硫酸分解装置迫在眉睫。

发明内容

为了克服背景技术存在的问题，本发明提供了一种可用于热化学硫碘循环制氢的新型硫酸分解装置和方法。

本发明的一种可用于热化学硫碘循环制氢的新型硫酸分解装置，包括套筒形的反应器主体；

反应器主体顶端底端均连接有法兰，侧壁外包裹有保温棉；反应器主体内底端设有固定筛板，中部设有催化剂层，催化剂层上下方均为SiC层，内部沿轴向设有硫酸进料管和热电偶套管；硫酸进料管底端穿出反应器主体，顶端延伸至上部的SiC层上方的反应器主体内部空间中，热电偶套管内部装有活动式热电偶；

反应器主体侧壁顶端与底端均开设有通孔，分别作为高温气体入口和高温气体出口，反应器主体底端连接的法兰上开设有通孔，用于连接外接的生成物排料管。

作为一种改进，高温气体为700～1200℃的高温气冷堆氦气或锅炉高温烟气。

作为一种改进，反应器主体材料为SiC、800HT或C-276。

作为一种改进，硫酸进料管顶端开有4列90°均布的孔。

作为一种改进，SiC层由碳化硅小球堆积而成，其小球直径为5～20mm，空隙率30～50％。

作为一种改进，催化剂采用SiC、Al₂O₃等做载体，负载Pt等贵金属或Fe₂O₃、CeO₂等金属氧化物。