[发明专利]电化学式氢气处理系统

说明书

本发明提供了电化学式氢气处理系统，涉及氢能利用技术中氢气输运提纯增压处理技术领域，本发明主要通过纯化装置中并联设置的多个纯化单元来对氢气进行预处理。其中，由于多个纯化单元并联设置，各个纯化入口彼此独立地同时接收含有杂气的氢气，所以整个纯化装置能够产生较大体量的纯化后的氢气，从而有效地适用于所输入的氢气含杂量较高的场合，生成具备符合使用条件的压力、纯度的氢气。本申请还能够解决微小浓度的氢气混杂在煤气、天然气等管线供气系统中，从低浓度到高纯度过程中的富集、分离、提纯、加压的问题。

技术领域

本发明涉及氢能利用技术中氢气输运提纯增压处理技术领域，具体涉及电化学式氢气处理系统。

背景技术

近些年来，以氢作为燃料的各种燃料电池逐渐得到了普及和推广。尤其是在车辆技术领域，各种与燃料电池相配套的基础设备设施的建设已经被提上日程。电化学式氢气加压泵因具有升压效率高、体积小、噪音低的优势，而被视为压缩机的可行替代品。对于上述氢气加压泵而言，其在工作时，主要用于输入已经具有一定压力的氢气，然后再将上述氢气加压至符合使用条件的状态。上述氢气加压泵能够实现氢气的分离提纯及加压，但其提纯的效率较低，难以直接适用于所输入的氢气含杂量较高的环境。

发明内容

本申请提供了电化学式氢气处理系统，其能够适用于所输入的氢气含杂量较高的场合。

本申请提供了电化学式氢气处理系统，包括：

加压装置，所述加压装置包括加压单元，所述加压单元包括用于对氢气进行加压的第一膜电极接合体，所述加压单元上形成有加压入口和加压出口；

纯化装置，所述纯化装置包括多个纯化单元，所述纯化单元包括用于对氢气进行纯化的第二膜电极接合体，所述纯化单元上形成有纯化入口和纯化出口，多个所述纯化单元并联设置，并且各所述纯化单元的纯化入口被配置成能够彼此独立地接收氢气；

其中，各所述纯化单元的纯化出口与所述加压装置中的加压入口相连通。

在本申请部分实施例中，各所述第二膜电极接合体的通流面积之和大于所述第一膜电极接合体的通流面积。

在本申请部分实施例中，各所述第二膜电极接合体的通流面积之和与所述第一膜电极接合体的通流面积呈比例关系。

在本申请部分实施例中，各所述第二膜电极接合体的通流面积之和与所述第一膜电极接合体的通流面积之比为2：1至35:1。

在本申请部分实施例中，各所述第二膜电极接合体的通流面积之和为2500cm²，所述第二膜电极接合体的通流面积为125cm²。

在本申请部分实施例中，所述加压单元的数量为多个，多个所述加压单元依次串联；沿所述氢气输送方向，处于最前侧的所述加压单元中的加压入口用于与各所述纯化单元的纯化出口相连通。

所述加压单元包括阳极隔板和阴极隔板，所述阳极隔板和所述阴极隔板分别连接在所述第一膜电极接合体的两面上，所述加压入口设于所述阳极隔板上，所述加压出口设于所述阴极隔板上；

在采用如上设置后，即可实现现氢气的连续的、累进的加压作业，以使氢气压力能够满足于燃料电池车辆等应用场景下氢气加注设备的使用条件。

在本申请部分实施例中，所述第一膜电极接合体包括沿所述阳极隔板至所述阴极隔板的方向依次垒叠的第一阳极扩散层、第一阳极催化层、第一质子交换膜、第一阴极催化层和第一阴极扩散层。

在本申请部分实施例中，所述第二膜电极接合体包括：

第二质子交换膜，

第二阳极催化层和第二阴极催化层，所述第二阳极催化层和所述第二阴极催化层分别连接在所述第二质子交换膜的两面上；