[实用新型]一种氢气在线纯化装置

说明书

本实用新型涉及一种氢气在线纯化装置，属于气体纯化技术与装置领域。该装置包括钯触媒除氧纯化系统、精脱硫纯化系统、合金纯化系统和安全与控制系统；钯触媒除氧纯化系统采用钯触媒脱除氢气中的O₂；精脱硫系统采用复合金属氧化物脱除氢气中的含硫杂质；合金纯化系统采用合金纯化材料对氢气进行深度纯化；安全与控制系统采用电线和气管连接于钯触媒除氧纯化系统、精脱硫纯化系统和合金纯化系统。本实用新型专利实现了长管拖车输运至加氢站的氢气的深度提纯，降低氢气中O₂、H₂O、N₂、CO、CO₂、H₂S和CH₄杂质含量至车载燃料电池用氢标准，保证车用燃料电池用氢品质需求。

技术领域

本实用新型涉及一种氢气在线纯化装置，属于气体纯化技术与装置领域。

背景技术

燃料电池核心部件对氢源中杂质含量要求极高，氢源中H₂S、CO、CO₂、N₂等杂质气体会严重影响燃料电池的使用性能和寿命，比如含硫杂质会使燃料电池催化剂和膜电极中毒且不可逆，大幅降低电池的使用寿命，是燃料电池难以解决的问题之一。国际标准ISO14687-2:2012和国家标准GB/T 37244-2018对燃料电池用氢气中杂质含量进行了明确的限制，规定氢燃料电池用氢气中总硫含量＜4ppb、CO含量≤0.2ppm、CO₂含量≤2ppm、H₂O含量≤5ppm等。目前，燃料电池加氢站所用的氢气主要是由长管拖车输运的工业高纯氢，而工业高纯氢中H₂S等杂质含量无法满足燃料电池使用标准，因此急需开发一种应用于加氢站的氢气在线纯化装置，对长管拖车输运至加氢站的氢气进行深度提纯，有效降低氢气中H₂S、CO、CO₂、N₂等杂质气体含量，以满足燃料电池用氢品质要求。

实用新型内容

针对上述已有技术存在的不足，本实用新型提供一种氢气在线纯化装置，该装置应用于燃料电池车用加氢站，位于长管拖车与加氢站高压储氢罐之间，用以提纯长管拖车输运至加氢站的氢气，以满足燃料电池用氢需求。

本实用新型是通过以下技术方案实现的。

一种氢气在线纯化装置，该装置包括钯触媒除氧纯化系统、精脱硫纯化系统、合金纯化系统和安全与控制系统。钯触媒除氧纯化系统采用管路与长管拖车连接，合金纯化系统采用管路与加氢站高压储氢罐连接，钯触媒除氧纯化系统、精脱硫纯化系统与合金纯化系统采用管路和阀门连接；安全与控制系统采用电线和气管连接于钯触媒除氧纯化系统、精脱硫纯化系统与合金纯化系统的电控和气动部分，用于控制钯触媒除氧纯化系统、精脱硫纯化系统、合金纯化系统的工作状态，并监测系统周边氢气浓度。长管拖车输运至加氢站高压罐的氢气依次经过钯触媒除氧纯化系统、精脱硫纯化系统和合金纯化系统进行氢气提纯，达到车载燃料电池用氢标准，而后存储于加氢站高压储氢罐。

所述的钯触媒除氧纯化系统中包含钯触媒，采用钯触媒催化除氧生成水，将氢气中的O₂含量降低至1ppm以下，同时保护后级纯化系统中的纯化材料，提高后级纯化材料的使用寿命。

所述的精脱硫纯化系统中包含复合金属氧化物精脱硫剂，采用复合金属氧化物精脱硫剂与氢气中的含硫杂质发生化学反应脱除含硫杂质，将氢气中的总硫含量降低至4ppb以下。

所述的合金纯化系统以合金纯化材料为氢气纯化介质，采用合金纯化材料与氢气中的杂质发生化学反应，深度脱除氢气中的杂质气体，以满足车载燃料电池用氢品质需求。氢气经合金纯化系统深度纯化后O₂≤10ppb，CO≤10ppb，CO₂≤10ppb，H₂O≤10ppb，N₂≤10ppb，CH₄≤10ppb，H₂S≤4ppb。