[实用新型]一种氢气制备及纯化装置

说明书

本实用新型提供了一种氢气制备及纯化装置，所述装置包括依次连接的电解水单元、预纯化单元、吸附‑解吸单元和压缩单元。本实用新型所述装置采用不同的组合单元，依次进行水的电解、氢气除杂以及吸附提纯，实现了绿氢的制备，解吸后氢气纯度可达到99.9999％以上；所述装置结构简单，降低了氢气的运输难度，无需高压储运，不受运输半径限制，可有效降低氢气制备和运输成本。

技术领域

本实用新型属于新能源技术领域，涉及一种氢气制备及纯化装置。

背景技术

近年来，氢气作为一种洁净高效的二次能源载体，具有清洁、无污染、效率高、应用形式多等优点，而且能够缓解当前化石能源所带来的环境污染和温室效应等重大问题，因此，氢能作为21世纪最具发展潜力的能源载体之一得到了广泛认可。氢燃料电池汽车是氢能产业的重要应用领域，相比传统燃油、天然气汽车，具有无污染的优势；相比电动汽车，具有高续航、加注时间短的优势，由此决定了氢燃料电池汽车有望成为交通领域新的发展趋势。

氢气作为氢燃料电池最重要的原料，国际上对氢气分类包括灰氢、蓝氢和绿氢，灰氢是石化燃料制氢，如石油天然气、煤炭制氢，C-H键脱开就有碳排放；蓝氢是指使用石化燃料制氢，同时使用碳捕集和碳封存；绿氢是可再生能源，如风电、水电、太阳能等制氢，制氢过程完全没有碳排放。然而目前氢气的制备使用较多的仍是石化燃料，属于灰氢的范畴，所得氢气中杂质含量高，影响电池效率和寿命，同时氢气的应用还存在运输成本高等问题。

CN 108147365A公开了一种氢气分离及纯化的方法，该氢气纯化材料为合金材料粉末，将该合金材料置于含氢气的气氛中进行氢气吸附，然后将吸附氢气后的合金材料进行氢气脱附和氢气收集；合金材料由稀土元素与其它金属元素组成，该合金中的稀土元素含量为30～95wt％，该方法通过对氢气进行选择性吸附来进行提纯，但该方法的重点在于氢气吸附剂种类的选择以及吸附条件，并未涉及氢气的制备以及应用问题，且纯化处理也只采用了吸附-解吸这一种方式。

CN 206692740U公开了一种电解水制氢收集器，包括原料水罐，原料水罐的顶部设有进水管，原料水罐的出水口连接至电解槽，电解槽的出气口与分离罐相连接，分离罐的氢气出口连接至洗涤罐，洗涤罐与脱水柱相连接，脱水柱的出气口连接至过滤器，过滤器的出气口与纯化器相连接，纯化器与氢气储存装置相连接；所述收集器以电解水制氢，并将氢气进行洗涤、脱水、过滤、纯化等多种操作，处理过程较为复杂，涉及装置较多，且未明确可将氢气提纯到何种程度以及后续的应用。

综上所述，对于氢气的制备与提纯，尤其是绿氢，需要选择合适的装置组合，以达到优异的提纯效果，并实现氢气的强吸附，便于氢气的运输，且能够简化操作，降低成本。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种氢气制备及纯化装置，所述装置采用不同的组合装置，依次进行水的电解、氢气除杂以及吸附提纯，需要时再将氢气解吸，压缩后使用；采用该装置氢气制备及纯化效果好，氢气中杂质少，储存后运输方便，无需高压储运，极大降低了氢气的制备及运输成本。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供了一种氢气制备及纯化装置，所述装置包括依次连接的电解水单元、预纯化单元、吸附-解吸单元和压缩单元。

本实用新型中，对于氢气的制备与纯化，依次选择电解、预纯化除杂以及吸附纯化和储存，实现了绿氢的制备，所含杂质少，纯化操作简单但效果明显，氢气需要使用时解吸释放，经压缩可用于氢燃料电池系统，或者用于其他用途；该吸附纯化操作同样降低了氢气的运输难度，无需高压储运，不受运输半径限制；所述装置结构简单，操作简便，制备成本较低。

以下作为本实用新型优选的技术方案，但不作为本实用新型提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本实用新型的技术目的和有益效果。

作为本实用新型优选的技术方案，所述电解水单元的原料水包括碱性水或纯水。