[發明專利]一種水制氫裝置及其方法

在審

• 申請號: 201710515693.1
• 申請日: 2017-06-29
• 公開（公告）號: CN107128874A
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: 李衛教
• 申請（專利權）人: 李衛教
• 主分類號: C01B3/02
• 分類號: C01B3/02
• 代理公司: 深圳市中聯專利代理有限公司44274
• 代理人: 李俊

技術領域

本發明涉及化工基礎原料技術領域，具體涉及一種水制氫裝置及其方法。

背景技術

早在1874年出版的幻想小說《神秘島》中就寫到：“水會成為將來的燃料”。

20世紀20年代，人們就利用水電站的多余電力來生產氫氣氧氣，進而用于合成氨和金屬切割，幾乎同時，工程師們試驗氫氣作燃料，用于拖拉機、汽車、火車及其它內燃機驅動器，在這種情況下，“氫能源”這個詞出現了。

氫的生產，目前采用的方法有：

(1)由化石能源資源制氫：這個途徑是當前制氫的主要手段和氫氣的主要來源，分為天然氣和石油產品制氫；煤炭制氫。

(2)生物質制氫和微生物制氫。

(3)水分解制氫：

①水分解制氫：

電解水制氫就是用電能將水直接裂解為氫和氧，它在技術上是成熟的。目前因為電能價格比較高，所以電解水制氫的主要問題是成本比較高，生產1.0kg氫氣約需要57kw.n的電能。電能按0.35元/kw.n計算，生產1.0kg的氫氣需要20元/kg左右，與天然氣、煤炭重整制氫相比成本要高出3倍左右。

②熱值方法制氫：

熱化學法制氫就是提供2500℃以上的溫度，把水裂解為氫和氧，這樣的高溫不僅耗能多，而且需要耐高溫材料和良好的設備設計，很不現實。

③光解水制氫：

在催化劑的作用下，利用光能可以將水分解為氫和氧，產生氫氣的效率達到12％，氫氣的效率有待提高。

由此可見，目前科學技術采用化石能源制氫，除成本高外，需要依賴地球下的化石資源。熱化學法制氫，能耗大，不現實。光解水制氫，氫氣的效率有待提高。

發明內容

本發明的目的是提供一種反應過程中消耗資源是水，產生資源是氫氣的水制氫裝置及其方法。

為了解決背景技術所存在的問題，本發明是采用以下技術方案：一種水制氫裝置，它包含二氧化碳催化合成新能源碳氫物質裝置和CO+2H₂+水蒸氣變換裝置，二氧化碳催化合成新能源碳氫物質裝置和水循環泵均與CO+2H₂+水蒸氣變換裝置連接，CO+2H₂+水蒸氣變換裝置通過水冷器與氣液分離器連接，氣液分離器的水出口與水循環泵連接；氣液分離器的氣體出口與混合氣分離器連接，混合氣分離器的二氧化碳出口通過氣體循環泵與二氧化碳催化合成新能源碳氫物質裝置連接。

作為本發明的進一步改進，所述的CO+2H₂+水蒸氣變換裝置采用甲醇水蒸氣重整制氫裝置。

一種水制氫方法，它包含如下步驟：

來自二氧化碳催化合成新能源碳氫物質裝置生產的CO+2H₂原料氣與水蒸氣混合進入CO+2H₂+水蒸氣變換裝置，在反應溫度≥250℃，壓力為0.1－1.0MPa變換為CO₂+3H₂混合氣，CO₂+3H₂混合氣經水冷器冷卻，冷卻后通過氣液分離器分離出反應水和混合氣，反應水通過水循環泵進入CO+2H₂+水蒸氣變換裝置內循環使用；混合氣經混合氣分離器分離出CO₂和H₂氫氣，CO₂通過氣體循環泵供給二氧化硫催化合成碳氫物質裝置，氫氣作為產品。

采用上述技術方案后，本發明具有以下有益效果：

本發明以二氧化碳(CO₂)為原料，通過催化、合成轉化為所需要碳氫比的碳氫化合物——CO+2H₂混合氣，然后通過變換制成CO₂+3H₂混合氣，分離出水后，水循環使用，CO₂+3H₂經分離，CO₂返回作原料使用。這樣，反應過程中消耗資源是水，產生資源是氫氣。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明所提供的實施例的裝置結構示意圖；

附圖標記：