[实用新型]一种保障野外作业电力与二氧化碳供应的装置

说明书

本实用新型属于气体分离技术领域，具体保障野外作业电力和二氧化碳供应的装置。本实用新型包括：至少一套甲醇/水重整制氢装置、膜分离器、二氧化碳提纯装置、加压/制冷液化装置、二氧化碳储存装置、氢/空燃料电池、电池组、控制系统以及电力管理模块，以及连接管线、布线电缆；所有部件集成在一个集装箱内，并配套有相应的控制、检测设备，以及散热通风、减震降噪设施，形成一个完整的现场保障机具，全面满足野外现场施工所需的电力、二氧化碳需求。本实用新型结构简单，使用方便，所用原料来源广泛，价格便宜，易于推广使用。

技术领域

本实用新型属于气体分离技术领域，具体涉及一种适用野外焊接等保作业的电力与二氧化碳供应装置。

背景技术

焊接施工作业，需要有二氧化碳保护。在野外进行焊接施工作业场景，或者远离工业供应链时的焊接施工作业场景，二氧化碳(CO₂)难以即时保障，往往需要从数千公里转运，非常不便；而同时，施工过程还需要必要的电力。因此急需一种能够简单、可行、可现场保障电力和二氧化碳需求的解决方案。

实用新型内容

鉴于以上情况，本实用新型的目的在于提供一种简单、方便、可保障野外作业电力和二氧化碳供应的装置。

本实用新型提供的保障野外作业电力和二氧化碳供应的装置，首先，将现场资源甲醇、水源为原料（该原料较为容易取得），通过甲醇/水重整工艺产生氢气与二氧化碳的混合气；然后，采用膜分离器从混合气中提取纯氢，以氢/空燃料电池输出电力，以满足野外现场施工的电力需求；同时，采用基于变压吸附技术的二氧化碳提纯工艺，从混合气中提取高纯度的二氧化碳气体；然后将高纯度二氧化碳气体通过加压液化成液态二氧化碳，以满足野外现场施工所需的二氧化碳需求。

本实用新型中，甲醇/水重整工艺中，甲醇输入压力为3～10bar，温度200～300℃，重整气体（产生的混合气体）输出压力为3～8bar；产生的混合气中，氢气含量为75%左右，二氧化碳含量为25% 左右，还有少量一氧化碳等杂质气体。

本实用新型中，所述膜分离器从混合气中提取纯氢，优选工作温度为400～900℃，经由镍基膜分离器提取纯氢，可降低后级燃料电池电极一氧化碳腐蚀，降低电极的材料选型要求，并且更具有效率，但不排除采用钯膜类分离器或者采用变压吸附工艺的氢气分离装置。优选采用镍氢膜分离器。

本实用新型中，所述基于变压吸附技术的二氧化碳提纯工艺，具体采用二氧化碳吸附剂的二氧化碳提纯工艺，提取的高纯度二氧化碳气体，二氧化碳的含量为70～90%。

本实用新型中，所述加压液化成液态二氧化碳，具体压力为3～6.5MPa，温度为10～20℃；得到液态二氧化碳送储槽，备用。

本实用新型中，在所述高纯度二氧化碳气体通过加压液化成液态二氧化碳过程中，不凝气体主要为氢气，将其全部闭式返回至前级作为燃料电池的原料气。

本实用新型中，工艺本身所需的电力来自甲醇重整制氢燃料电池供电，富余电力输出供现场其它施工机具使用。

基于上述原理，本实用新型提供的保障野外作业现场电力和二氧化碳供应的装置，包括：

（1）至少一套甲醇/水重整制氢装置，用于将甲醇转化为氢气与二氧化碳的混合气；

（2）至少一套膜分离器，用于从上述含氢混合气提取纯氢气，为燃料电池提供纯氢燃料；所述膜分离器优选采用镍基膜分离器，具有较好的经济性，但不排除采用钯膜类分离器,或者采用变压吸附方法的氢气纯化装置；

（3）至少一套二氧化碳提纯装置，用于将膜分离器提取纯氢之后的含少量氢气与二氧化碳的混合气提纯至更高纯度的二氧化碳混合气；

（4）至少一套加压/制冷液化装置，用于将上述高纯度的二氧化碳混合气制冷、加压液化为液态二氧化碳；