[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

CN112299371A - 一种供氢系统及供氢方法 - Google Patents

一种供氢系统及供氢方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112299371A
CN112299371A CN201910700055.6A CN201910700055A CN112299371A CN 112299371 A CN112299371 A CN 112299371A CN 201910700055 A CN201910700055 A CN 201910700055A CN 112299371 A CN112299371 A CN 112299371A
Authority
CN
China
Prior art keywords
hydrogen
raw material
gas
reactor
supply system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910700055.6A
Other languages
English (en)
Inventor
周小春
鲁冠斌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou Institute of Nano Tech and Nano Bionics of CAS
Original Assignee
Suzhou Institute of Nano Tech and Nano Bionics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou Institute of Nano Tech and Nano Bionics of CAS filed Critical Suzhou Institute of Nano Tech and Nano Bionics of CAS
Priority to CN201910700055.6A priority Critical patent/CN112299371A/zh
Publication of CN112299371A publication Critical patent/CN112299371A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/22—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0266—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a decomposition step
    • C01B2203/0277—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a decomposition step containing a catalytic decomposition step
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本发明提供了一种供氢系统及供氢方法，所述供氢系统包括依次连接的原料供应单元、产氢单元和分离单元；所述供氢系统还包括用于控制氢气产生速率的控制单元，所述控制单元分别电性连接所述的原料供应单元和产氢单元。本发明基于甲酸催化制氢原理，甲酸在催化剂的作用下，分解产生二氧化碳和氢气，与利用气储罐氢的供氢系统相比，本发明提供的供氢系统通过控制单元控制氢气的产生速率，氢气即产即用，无需高压储罐存储氢气，不会出现氢气泄露或氢气储罐爆炸的危险。另外，采用原料供应单元存储产氢原料(即甲酸)，将产氢原料的存储场所与反应场所分开，在控制单元的控制下实现了氢气连续可控的生产过程。

Description

一种供氢系统及供氢方法
技术领域
本发明属于气体发生技术领域，涉及一种供氢系统及供氢方法，尤其涉及一种采用控制单元控制氢气产生速率的供氢系统及供氢方法。
背景技术
氢气是一种重要的清洁能源。但氢气难以液化，很难存储。传统的制氢方式包括电解水制氢法、水煤气制氢法、催化重整制氢法等。但这些制氢方式所用设备结构复杂，体积庞大，难以小型化，且往往需要氢气罐来配套使用。
CN206817171U公开了一种适用于燃料电池电动汽车的车载供氢系统，所述供氢系统包括用于放置气瓶的支架、包括用于控制气瓶内气体流通的第一阀体，所述第一阀体固定在所述气瓶的瓶口上，所述供氢系统还包括用于对气瓶内的气体进行减压的第二阀体，所述第二阀体固定在所述支架上；所述第一阀体包括气瓶接口、转换接口、卸荷接口，所述气瓶接口连接所述气瓶的出气口，所述转换接口通过第二三通接头连接所述第二阀体，所述卸荷接口连接一用于输送卸荷气体的第一管路；所述第二阀体包括高压入口、用于连接燃料电池电堆的低压出口、泄压口，所述高压入口连接所述转换接口，所述泄压口连接用于输送卸荷气体的第二管路。
CN206134830U公开了一种抛掷式固态硼氢化钠燃料电池供氢系统，属于航空航天器能源系统领域。该抛掷式固态硼氢化钠燃料电池供氢系统包括产氢模块、供氢模块、废罐抛掷模块和控制模块；所述产氢模块包括N组能量罐组、注水电磁阀、供水电磁阀、水泵和水罐；每组能量罐组与一个注水电磁阀连接，各个注水电磁阀与供水电磁阀连接，供水电磁阀与水泵连接，水泵与水罐连接；每组能量罐组包括至少一个固态硼氢化钠能量罐；所述供氢模块包括氢气集气接头、氢气缓冲罐、供氢减压阀、供氢电磁阀、氢气压力传感器；所述氢气集气接头设有多个进气口，每个进气口分别与一个硼氢化钠能量罐的出气管相连，所述氢气集气接头的出气口与所述氢气缓冲罐相连。
CN208368627U公开了一种燃料电池供氢系统、燃料电池系统及车辆，该燃料电池系统中设置有燃料电池供氢系统，包括一端连接气源、另一端连接电堆的供气支路，供气支路上设置有减压阀、流量调节模块和流量检测模块，控制模块连接流量检测模块，以检测实时气体流量值；控制模块用于获取整车需求功率，控制模块连接流量调节模块，调节所述流量调节模块使实时气体流量值等于需求气体流量值，实现气体流量跟随以满足燃料电池对气体流量需求。
到目前为止，市面上尚未出现一种能够在常温下可实现连续可控产氢且不需要氢气储罐的供氢系统。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种供氢系统和供氢方法，本发明特别针对甲酸催化分解制氢，通过设置控制单元，控制氢气的产生速率，从而省去了氢气储罐，有效避免了系统中出现氢气泄露或氢气储罐爆炸的安全隐患。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种供氢系统，所述供氢系统包括依次连接的原料供应单元、产氢单元和分离单元。
所述供氢系统还包括用于控制氢气产生速率的控制单元，所述控制单元分别电性连接所述的原料供应单元和产氢单元。
本发明基于甲酸催化制氢原理，甲酸在催化剂的作用下，分解产生二氧化碳和氢气，与利用气储罐氢的供氢系统相比，本发明提供的供氢系统通过控制单元控制氢气的产生速率，氢气即产即用，无需高压储罐存储氢气，不会出现氢气泄露或氢气储罐爆炸的危险。另外，采用原料供应单元存储产氢原料(即甲酸)，将产氢原料的存储场所与反应场所分开，在控制单元的控制下实现了氢气连续可控的生产过程。
本领域的技术人员应了解的是，本发明所述的供氢系统需要与用氢设备相连接，才可发挥实际的工业应用价值，但本发明对用氢设备的种类没有特殊限制和具体要求，例如：用氢设备为氢燃料电池，可以是电动小汽车、长途卡车、大巴车、潜艇或无人机等设备采用的氢燃料电池；用氢设备还可以是各类需要以氢气作为原料的化工设备。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的原料供应单元沿原料输送方向包括依次连接的原料储罐、输送泵和原料输送阀。
优选地，所述的原料储罐内储存有产氢原料。
优选地，所述的产氢原料为甲酸。
优选地，所述的原料输送阀为单向阀。
所述原料储罐用以存储甲酸，原料储罐是供氢系统的储能部分，甲酸是储能物质，整个供氢系统的产氢量取决于甲酸储罐中的甲酸含量；输送泵用以将甲酸从原料储罐输送至原料输送阀，通过调节输送泵的功率从而调节甲酸流量，原料输送阀用以使甲酸从阀门的输入端单向流至阀门的输出端。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的产氢单元包括反应装置。
优选地，所述的反应装置包括反应器和用于为所述反应器加热的加热器。
优选地，所述的加热器设置于所述反应器的底部。
优选地，所述的反应装置外侧包覆有保温层。保温层用于减少热量的散失。
优选地，所述的保温层为泡沫、隔热棉或气凝胶。
优选地，所述的反应器内装填有催化剂。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的反应器包括壳体，所述壳体顶部设置有原料入口和原料出口。
优选地，与所述原料入口连接的进料管路上设置有进料阀。
优选地，与所述原料出口连接的出料管路上设置有出料阀。
优选地，所述进料阀和出料阀均为单向阀门。单向的进料阀使产氢原料能够从外部流入反应器而不能使反应器内部的高压气体流向外部；单向的出料阀能使反应器内部的高压气体流向外部而不能使气体和液体从外部流入反应器内部，从而可以有效保证内部气体按一定方向流动，不发生回窜。
优选地，所述壳体顶部还设置有用于喷洒催化剂的喷洒装置。当反应器内的反应液中催化剂含量降低或催化剂活性降低时，通过喷洒装置向反应器内部喷洒催化剂粉末。
优选地，所述壳体内部设置有搅拌装置。搅拌装置可以使进入反应器内部的产氢原料与催化剂快速混合，特别是当催化剂粉末被喷洒入反应器内部时，搅拌装置可以使催化剂粉末迅速溶解。
优选地，所述壳体内侧涂有保护层。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的分离单元按照产物排出方向包括依次连接的气液分离装置和气体分离装置，所述气液分离装置用于分离气体产物和液体混合物，所述气体分离装置用于分离气体产物中的氢气。
反应器排出的物质中会带有液体混合物和气体产物，无法直接使用，需要进行分离。气液分离装置将气体产物和液体混合物分离，气体产物为氢气和二氧化碳的混合气体，液体产物为甲酸、水和催化剂的混合物。液体混合物将回流输送至反应器内部，既可以减少甲酸、催化剂和水向外界排放，造成污染，又可以提高甲酸和催化剂的利用率。气体分离装置将氢气和二氧化碳分离，二氧化碳通过气体分离装置的二氧化碳排出口排放到系统外部，氢气则通过所述气体分离装置的氢气排出口输送至系统外的用氢设备，供用氢设备使用。
优选地，所述的气体产物包括氢气和二氧化碳。
优选地，所述的液体混合物包括甲酸、水和催化剂中的一种或至少两种的混合。
优选地，所述气液分离装置的壳体底部设置有液体回料口，所述的液体回料口连接所述反应器壳体的原料入口。
优选地，所述的气体分离装置的氢气出口连接气体流量计。
优选地，所述的气体分离装置的壳体底部设置有二氧化碳排出口。
优选地，所述的气体分离装置为膜分离装置，所述膜分离装置用于分离氢气和二氧化碳。
作为本发明一种优选的技术方案，所述控制单元电连接所述输送泵，所述控制单元通过控制输送泵的功率进而调整产氢原料的流量。
优选地，所述控制单元电连接所述加热器，所述控制单元通过控制加热器的发热功率进而调整反应温度。
本发明通过控制单元控制输送泵的工作状态，从而调整进入反应器的甲酸流量。进入反应器的甲酸流量大小影响产氢速率的大小，单位时间内，进入反应器的甲酸的体积与催化反应消耗甲酸的体积相当时，反应器内部的甲酸浓度将保持恒定。具体地，当控制单元通过控制输送泵增大甲酸流量时，单位时间内进入反应器内部的甲酸的体积增加，单位时间内反应产生的氢气体积也就增加；当控制单元通过控制输送泵减小甲酸流量时，单位时间内进入反应器内部的甲酸的体积减少，单位时间内反应产生的氢气体积也就减少。本发明通过设置控制单元，并用于控制甲酸流量和反应温度进而控制氢气的生成速率，从而实现供氢系统内不储存氢气的目的，氢气即产即用，避免了氢气在供氢系统中发生泄露或氢气储罐发生爆炸等安全隐患。
优选地，所述控制单元电连接所述加热器，所述控制单元通过控制加热器的发热功率进而调整反应温度。
本发明提供的供氢系统中，原料供应与反应是分开的，控制单元可以控制输送泵的工作状态，从而控制进入反应器的甲酸流量，改变氢气产生速率，并且保持反应器内部甲酸浓度保持在理想范围内；控制单元还可以控制加热器的发热功率，调节反应器的温度，从而改变催化剂反应活性，改变氢气产生速率。
第二方面，本发明提供了一种供氢方法，采用第一方面所述的供氢系统连续可控地产生氢气。
所述的供氢方法具体包括：原料供应单元中储存的供氢原料输送至产氢单元中，与产氢单元中装填的催化剂发生反应，生成的气体产物经分离单元分离得到氢气。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的供氢方法具体包括如下步骤：
(Ⅰ)原料储罐中储存的供氢原料通过输送泵输送至反应器，控制单元控制供氢原料的流量；
(Ⅱ)加热器对反应器进行加热，控制单元控制加热器的加热温度，在反应器内装填的催化剂的催化作用下，供氢原料分解生成气体产物；
(Ⅲ)气体产物与部分液体混合物进入气液分离装置，分离得到的液体混合物回流至反应器中重复利用，气体产物进入气体分离装置分离得到氢气。
需要说明的是，在反应开始前向反应器内灌入水，进入反应器内部的供氢原料(特别地优选甲酸)会与水混合，改变其浓度，而供氢原料分解制氢不消耗水，因此水的总量不会减少，反应器允许使用高浓度的供氢原料甚至纯的供氢原料。
作为本发明一种优选的技术方案，步骤(Ⅰ)所述的供氢原料为甲酸溶液。
优选地，所述甲酸溶液的摩尔浓度为2～26.5mol/L，例如可以是3mol/L、4mol/L、5mol/L、6mol/L、7mol/L、8mol/L、9mol/L、10mol/L、11mol/L、12mol/L、13mol/L、14mol/L、15mol/L、16mol/L、17mol/L、18mol/L、19mol/L、20mol/L、21mol/L、22mol/L、23mol/L、24mol/L、25mol/L或26mol/L。
优选地，步骤(Ⅱ)所述供氢原料分解的温度为0～100℃且不为0℃，例如可以是10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃或100℃。催化反应可以在0℃到100℃温度范围内进行，改变温度可以改变化学反应的速率，温度低于此范围，催化剂活性低，产氢速率低，温度高于此范围时，甲酸和水易快速汽化，不利于催化反应的进行。
优选地，步骤(Ⅱ)中还包括：在供氢原料分解过程中，通过喷洒装置向反应器内喷洒催化剂。
第三方面，本发明提供了一种如第一方面所述的供氢系统的用途，所述的供氢系统用于氢燃料电池。
优选地，所述供氢系统还可用于需要以氢气作原料的化工设备。
所述系统是指设备系统、装置系统或生产装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)安全性：本发明基于甲酸催化制氢原理，甲酸在反应器中，在催化剂的作用下，分解产生二氧化碳和氢气，与利用气储罐氢的供氢系统相比，本发明的供氢系统本身不需要高压氢气罐存储氢气，而是用甲酸储罐存储甲酸，没有氢气罐泄露或爆炸的危险。
(2)系统轻量化：与利用气储罐氢的供氢系统相比，本发明的供氢系统取消了高压氢气罐，增压泵等设备，体积小巧，便于携带。
(3)连续可控：与普通的甲酸制氢装置相比，本发明的供氢系统中，甲酸的存储场所与反应场所是分开的，控制子系统可以控制泵的工作状态，从而控制进入反应器的甲酸流量，改变氢气产生速率，并且保持反应器内部甲酸浓度保持在一个理想的范围内；控制子系统可以控制加热模块的发热功率，调节反应器的温度，从而改变催化剂反应活性，改变氢气产生速率。
(4)稳定性：与普通的甲酸制氢装置相比，本发明的供氢系统中，反应器内部有催化剂粉末喷洒装置，当反应液中催化剂含量降低或催化剂活性降低时，粉末喷洒器可以向反应器内部喷洒催化剂粉末，反应器中的搅拌器可以使进入反应器内部的甲酸和催化剂快速混合。单向输入阀和单向输出阀可以保证内部气体按一定方向流动，不发生回窜。
(5)环保：与普通的甲酸制氢装置相比，本发明的供氢系统具有高效的过滤子系统，系统整体只产生二氧化碳和氢气，不产生污染性气体。
附图说明
图1为本发明一个具体实施方式提供的供氢系统结构示意图；
图2为本发明一个具体实施方式提供的反应器结构示意图；
其中，1-原料供应单元；11-原料储罐；12-输送泵；13-原料输送阀；2-产氢单元；21-反应器；211-进料阀；212-出料阀；213-喷洒装置；214-搅拌装置；215-保护层；22-加热器；23-保温层；3-分离单元；31-气液分离装置；32-气体分离装置；33-气体流量计；4-控制单元。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在一个具体实施方式中，本发明提供了一种供氢系统，所述的供氢系统如图1所示，包括依次连接的原料供应单元1、产氢单元2和分离单元3。
原料供应单元1沿原料输送方向包括依次连接的原料储罐2、输送泵12和原料输送阀13，原料输送阀13为单向阀。原料储罐2内储存有产氢原料，产氢原料为甲酸。
产氢单元2包括反应装置，反应装置包括反应器21和用于为所述反应器21加热的加热器22，反应器21内装填有催化剂，加热器22设置于反应器21底部，反应装置外侧包覆有保温层23。反应器21包括壳体，壳体顶部设置有原料入口和原料出口，与原料入口连接的进料管路上设置有进料阀211，与原料出口连接的出料管路上设置有出料阀212。壳体顶部还设置有用于喷洒催化剂的喷洒装置213，壳体内部设置有搅拌装置214，壳体内侧涂有保护层215。
分离单元3按照产物排出方向包括依次连接的气液分离装置31和气体分离装置32，气液分离装置31用于分离气体产物和液体混合物，气体分离装置32用于分离气体产物中的氢气。气液分离装置31的壳体底部设置有液体回料口，液体回料口连接所述反应器21壳体的原料入口。气体分离装置32的氢气出口连接气体流量计33，气体分离装置32的壳体底部设置有二氧化碳排出口，气体分离装置32为膜分离装置，膜分离装置用于分离氢气和二氧化碳。
供氢系统还包括控制单元4，控制单元4电连接所述原料输送阀13，通过控制输送泵12的功率进而调整产氢原料的流量；控制单元4还电连接加热器22，通过控制加热器22的发热功率进而调整反应温度。
在另一个具体实施方式中，本发明提供了一种供氢方法，采用上述供氢系统连续可控地产生氢气。
所述的供氢方法具体包括如下步骤：
(Ⅰ)原料储罐2中储存的供氢原料通过输送泵12输送至反应器21，控制单元4控制供氢原料的流量；
(Ⅱ)加热器22对反应器21进行加热，控制单元4控制加热器22的加热温度，开启搅拌装置214，在反应器21内装填的催化剂的催化作用下，供氢原料分解生成气体产物；在供氢原料分解过程中，通过喷洒装置213向反应器21内喷洒催化剂；
(Ⅲ)气体产物与部分液体混合物进入气液分离装置31，分离得到的液体混合物回流至反应器21中重复利用，气体产物进入气体分离装置32分离得到氢气。
实施例1
本实施例提供了一种供氢方法，采用具体实施方式提供的供氢系统进行甲酸催化制氢反应，所述的方法具体包括如下步骤：
(Ⅰ)原料储罐2中储存的3mol/L的甲酸通过输送泵12输送至反应器21中，控制单元4控制供氢原料的流量为1L/h；
(Ⅱ)加热器22对反应器21进行加热，控制单元4将加热器22的加热温度控制在10℃，开启搅拌装置214，在反应器21内装填的催化剂的催化作用下，供氢原料分解生成气体产物；在供氢原料分解过程中，通过喷洒装置213向反应器21内喷洒催化剂；
通过控制单元4控制甲酸的流量和反应温度，进而将氢气的生成速率控制在67.2L/h；
(Ⅲ)气体产物与部分液体混合物进入气液分离装置31，分离得到的液体混合物回流至反应器21中重复利用，气体产物进入气体分离装置32分离得到氢气。
实施例2
本实施例提供了一种供氢方法，采用具体实施方式提供的供氢系统进行甲酸催化制氢反应，所述的方法具体包括如下步骤：
(Ⅰ)原料储罐2中储存的7mol/L的甲酸通过输送泵12输送至反应器21中，控制单元4控制供氢原料的流量为1L/h；
(Ⅱ)加热器22对反应器21进行加热，控制单元4将加热器22的加热温度控制在30℃，开启搅拌装置214，在反应器21内装填的催化剂的催化作用下，供氢原料分解生成气体产物；在供氢原料分解过程中，通过喷洒装置213向反应器21内喷洒催化剂；
通过控制单元4控制甲酸的流量和反应温度，进而将氢气的生成速率控制在156.8L/h；
(Ⅲ)气体产物与部分液体混合物进入气液分离装置31，分离得到的液体混合物回流至反应器21中重复利用，气体产物进入气体分离装置32分离得到氢气。
实施例3
本实施例提供了一种供氢方法，采用具体实施方式提供的供氢系统进行甲酸催化制氢反应，所述的方法具体包括如下步骤：
(Ⅰ)原料储罐2中储存的10mol/L的甲酸通过输送泵12输送至反应器21中，控制单元4控制供氢原料的流量为1L/h；
(Ⅱ)加热器22对反应器21进行加热，控制单元4将加热器22的加热温度控制在50℃，开启搅拌装置214，在反应器21内装填的催化剂的催化作用下，供氢原料分解生成气体产物；在供氢原料分解过程中，通过喷洒装置213向反应器21内喷洒催化剂；
通过控制单元4控制甲酸的流量和反应温度，进而将氢气的生成速率控制在224L/h；
(Ⅲ)气体产物与部分液体混合物进入气液分离装置31，分离得到的液体混合物回流至反应器21中重复利用，气体产物进入气体分离装置32分离得到氢气。
实施例4
本实施例提供了一种供氢方法，采用具体实施方式提供的供氢系统进行甲酸催化制氢反应，所述的方法具体包括如下步骤：
(Ⅰ)原料储罐2中储存的15mol/L的甲酸通过输送泵12输送至反应器21中，控制单元4控制供氢原料的流量为1L/h；
(Ⅱ)加热器22对反应器21进行加热，控制单元4将加热器22的加热温度控制在80℃，开启搅拌装置214，在反应器21内装填的催化剂的催化作用下，供氢原料分解生成气体产物；在供氢原料分解过程中，通过喷洒装置213向反应器21内喷洒催化剂；
通过控制单元4控制甲酸的流量和反应温度，进而将氢气的生成速率控制在336L/h；
(Ⅲ)气体产物与部分液体混合物进入气液分离装置31，分离得到的液体混合物回流至反应器21中重复利用，气体产物进入气体分离装置32分离得到氢气。
实施例5
本实施例提供了一种供氢方法，采用具体实施方式提供的供氢系统进行甲酸催化制氢反应，所述的方法具体包括如下步骤：
(Ⅰ)原料储罐2中储存的20mol/L的甲酸通过输送泵12输送至反应器21中，控制单元4控制供氢原料的流量为1L/h；
(Ⅱ)加热器22对反应器21进行加热，控制单元4将加热器22的加热温度控制在100℃，开启搅拌装置214，在反应器21内装填的催化剂的催化作用下，供氢原料分解生成气体产物；在供氢原料分解过程中，通过喷洒装置213向反应器21内喷洒催化剂；
通过控制单元4控制甲酸的流量和反应温度，进而将氢气的生成速率控制在448L/h；
(Ⅲ)气体产物与部分液体混合物进入气液分离装置31，分离得到的液体混合物回流至反应器21中重复利用，气体产物进入气体分离装置32分离得到氢气。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种供氢系统，其特征在于，所述供氢系统包括依次连接的原料供应单元、产氢单元和分离单元；
所述供氢系统还包括用于控制氢气产生速率的控制单元，所述控制单元分别电性连接所述的原料供应单元和产氢单元。
2.根据权利要求1所述的供氢系统，其特征在于，所述的原料供应单元沿原料输送方向包括依次连接的原料储罐、输送泵和原料输送阀；
优选地，所述的原料储罐内储存有产氢原料；
优选地，所述的产氢原料为甲酸；
优选地，所述的原料输送阀为单向阀。
3.根据权利要求1或2所述的供氢系统，其特征在于，所述的产氢单元包括反应装置；
优选地，所述的反应装置包括反应器和用于为所述反应器加热的加热器；
优选地，所述的加热器设置于所述反应器的底部；
优选地，所述的反应装置外侧包覆有保温层；
优选地，所述的保温层为泡沫、隔热棉或气凝胶；
优选地，所述的反应器内装填有催化剂。
4.根据权利要求3所述的供氢系统，其特征在于，所述的反应器包括壳体，所述壳体顶部设置有原料入口和原料出口；
优选地，与所述原料入口连接的进料管路上设置有进料阀；
优选地，与所述原料出口连接的出料管路上设置有出料阀；
优选地，所述进料阀和出料阀均为单向阀门；
优选地，所述壳体顶部还设置有用于喷洒催化剂的喷洒装置；
优选地，所述壳体内部设置有搅拌装置；
优选地，所述壳体内侧涂有保护层。
5.根据权利要求1-4任一项所述的供氢系统，其特征在于，所述的分离单元按照产物排出方向包括依次连接的气液分离装置和气体分离装置，所述气液分离装置用于分离气体产物和液体混合物，所述气体分离装置用于分离气体产物中的氢气；
优选地，所述的气体产物包括氢气和二氧化碳；
优选地，所述的液体混合物包括甲酸、水和催化剂中的一种或至少两种的混合；
优选地，所述气液分离装置的壳体底部设置有液体回料口，所述的液体回料口连接所述反应器壳体的原料入口；
优选地，所述的气体分离装置的氢气出口连接气体流量计；
优选地，所述的气体分离装置的壳体底部设置有二氧化碳排出口；
优选地，所述的气体分离装置为膜分离装置，所述膜分离装置用于分离氢气和二氧化碳。
6.根据权利要求1-5任一项所述的供氢系统，其特征在于，所述控制单元电连接所述的输送泵，所述控制单元通过控制输送泵的功率进而调整产氢原料的流量；
优选地，所述控制单元电连接所述加热器，所述控制单元通过控制加热器的发热功率进而调整反应温度。
7.一种供氢方法，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述的供氢系统连续可控地产生氢气；
所述的供氢方法具体包括：原料供应单元中储存的供氢原料输送至产氢单元中，与产氢单元中装填的催化剂发生反应，生成的气体产物经分离单元分离得到氢气。
8.根据权利要求7所述的供氢方法，其特征在于，所述的供氢方法具体包括如下步骤：
(Ⅰ)原料储罐中储存的供氢原料通过输送泵输送至反应器，控制单元控制供氢原料的流量；
(Ⅱ)加热器对反应器进行加热，控制单元控制加热器的加热温度，在反应器内装填的催化剂的催化作用下，供氢原料分解生成气体产物；
(Ⅲ)气体产物与部分液体混合物进入气液分离装置，分离得到的液体混合物回流至反应器中重复利用，气体产物进入气体分离装置分离得到氢气。
9.根据权利要求8所述的供氢方法，其特征在于，步骤(Ⅰ)所述的供氢原料为甲酸溶液；
优选地，所述甲酸溶液的摩尔浓度为2～26.5mol/L；
优选地，步骤(Ⅱ)所述供氢原料分解的温度为0℃～100℃；
优选地，步骤(Ⅱ)中还包括：在供氢原料分解过程中，通过喷洒装置向反应器内喷洒催化剂。
10.一种权利要求1-6任一项所述的供氢系统的用途，其特征在于，所述的供氢系统用于氢燃料电池；
优选地，所述供氢系统还可用于需要以氢气作原料的化工设备。
CN201910700055.6A 2019-07-31 2019-07-31 一种供氢系统及供氢方法 Pending CN112299371A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910700055.6A CN112299371A (zh) 2019-07-31 2019-07-31 一种供氢系统及供氢方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910700055.6A CN112299371A (zh) 2019-07-31 2019-07-31 一种供氢系统及供氢方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112299371A true CN112299371A (zh) 2021-02-02

Family

ID=74486054

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910700055.6A Pending CN112299371A (zh) 2019-07-31 2019-07-31 一种供氢系统及供氢方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112299371A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114883610A (zh) * 2022-05-23 2022-08-09 安徽青木子德慧能源发展有限公司 一种撬装分布式燃料电池发电系统的控制系统
CN115123997A (zh) * 2022-07-15 2022-09-30 江西新节氢能源科技有限公司 一种车载制氢一体机及制氢方法
CN116121788A (zh) * 2023-02-24 2023-05-16 兰州大学 一种制备甲酸和氢的装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070000454A1 (en) * 2005-06-29 2007-01-04 Wang Hsu Y Hydrogen fuel supply system
WO2009086541A1 (en) * 2007-12-27 2009-07-09 Enerfuel, Inc. Hydrogen production system using dosed chemical hydrbdes
CN101541668A (zh) * 2006-10-18 2009-09-23 洛桑聚合联合学院 由甲酸生产氢气
US20130004800A1 (en) * 2011-06-30 2013-01-03 Formic Acid-Hydrogen Energy Development Corporation Hydrogen generation system and method for generating hydrogen for mobile and power generator
US20170197828A1 (en) * 2014-07-18 2017-07-13 Korea Institute Of Science And Technology Method and apparatus for generating hydrogen from formic acid
US20180123153A1 (en) * 2015-05-13 2018-05-03 Yissum Research Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem Ltd. Methods and Devices for Storage and Release of Hydrogen
JP2018118876A (ja) * 2017-01-25 2018-08-02 飯田グループホールディングス株式会社 ギ酸分解方法及びギ酸分解装置
CN108623457A (zh) * 2017-03-15 2018-10-09 成都汇嘉春天科技有限公司 甲酸的催化分解工艺

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070000454A1 (en) * 2005-06-29 2007-01-04 Wang Hsu Y Hydrogen fuel supply system
CN101541668A (zh) * 2006-10-18 2009-09-23 洛桑聚合联合学院 由甲酸生产氢气
WO2009086541A1 (en) * 2007-12-27 2009-07-09 Enerfuel, Inc. Hydrogen production system using dosed chemical hydrbdes
US20130004800A1 (en) * 2011-06-30 2013-01-03 Formic Acid-Hydrogen Energy Development Corporation Hydrogen generation system and method for generating hydrogen for mobile and power generator
US20170197828A1 (en) * 2014-07-18 2017-07-13 Korea Institute Of Science And Technology Method and apparatus for generating hydrogen from formic acid
US20180123153A1 (en) * 2015-05-13 2018-05-03 Yissum Research Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem Ltd. Methods and Devices for Storage and Release of Hydrogen
JP2018118876A (ja) * 2017-01-25 2018-08-02 飯田グループホールディングス株式会社 ギ酸分解方法及びギ酸分解装置
CN108623457A (zh) * 2017-03-15 2018-10-09 成都汇嘉春天科技有限公司 甲酸的催化分解工艺

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
杨座国编著: "《膜科学技术过程与原理》", 31 August 2009 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114883610A (zh) * 2022-05-23 2022-08-09 安徽青木子德慧能源发展有限公司 一种撬装分布式燃料电池发电系统的控制系统
CN115123997A (zh) * 2022-07-15 2022-09-30 江西新节氢能源科技有限公司 一种车载制氢一体机及制氢方法
CN116121788A (zh) * 2023-02-24 2023-05-16 兰州大学 一种制备甲酸和氢的装置
CN116121788B (zh) * 2023-02-24 2023-08-18 兰州大学 一种制备甲酸和氢的装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105152133B (zh) 一种用于燃料电池的在线高纯氢气制备系统及其控制方法
CA2458589C (en) Powder metal hydride hydrogen generator
CN112299371A (zh) 一种供氢系统及供氢方法
CN104555916A (zh) 连续可控的氢化镁水解制氢装置及利用该装置制氢的方法
CN109982963B (zh) 设有缓冲罐的氢气生成系统和方法
CA2553179A1 (en) Method and apparatus for reducing hazardous materials in hydrogen generation processes
CN111137858A (zh) 一种利用氢化镁水解制氢用复合材料及其制备方法
CN110217755B (zh) 一种液态储氢载体加氢系统
CN102610839B (zh) 一种安全可控的便携式电源及控制方法
CN201391742Y (zh) 节能式液化天然气撬装加液装置
KR101843725B1 (ko) 과산화수소, 디젤 연료를 이용한 수소생산장치 및 이를 이용한 연료전지 시스템
CN111668510A (zh) 一种新型低温醇类重整燃料电池系统
CN216191111U (zh) 一种氨智能合成系统
KR20090127451A (ko) 유기 수소화합물을 이용한 수소발생장치
CN212113896U (zh) 一种新型低温醇类重整燃料电池系统
CN116207309A (zh) 一种具有高效氨分解功能的氨燃料船用sofc发电装置
CN212085143U (zh) 一种可连续生氢发电装置
TWI355369B (en) Method for controlled generation of hydrogen gas
CN111609310B (zh) 移动加氢站的供氢装置及方法
KR20240034245A (ko) 즉석에서 수소를 제조하는 수소 연료 동력 시스템 및 선박
CN207377678U (zh) 一种裂解制氢装置及汽车
CN209276462U (zh) 一种超临界水催化剂在线生成及回收利用气化系统
TW201026599A (en) Method for controlled generation of hydrogen gas
CN218769638U (zh) 一种基于水解制氢单元的燃料电池电源设备
CN220474672U (zh) 一种基于铝合金实时制氢、供氢的装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210202