[實(shí)用新型]一種含碳漿料氧化液制氫用電解器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201721406758.0
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN207699678U
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 隋升;孫志剛;柳楊;馮亮杰;曹孟常;邢濤;向康;楊宏泉;郭強(qiáng);蔣超
• 申請（專利權(quán)）人: 中石化寧波工程有限公司;上海交通大學(xué);中石化煉化工程(集團(tuán))股份有限公司
• 主分類號: C25B1/10
• 分類號: C25B1/10;C25B13/08;C25B11/08;C25B9/00
• 代理公司: 寧波誠源專利事務(wù)所有限公司 33102
• 代理人: 劉鳳欽

本實(shí)用新型涉及一種含碳漿料氧化液制氫用電解器，包括制氫單元(10)，其特征在于所述制氫單元(10)沿反應(yīng)液的流向包括依次密封連接的陽極板(5)、流場板(4)、半膜電極(3)、疏水碳紙和集氣板(1)；其中，所述流場板(4)上設(shè)有反應(yīng)液流道(41)，所述反應(yīng)液流道(41)的入口連接反應(yīng)液源，所述反應(yīng)液流道(41)的出口連接界外，并且所述反應(yīng)液流道(41)貫通所述流場板(4)；所述集氣板(1)上設(shè)有氣體流道(11)，所述氣體流道(11)連通集氣管(6)；所述集氣板(1)、半膜電極(3)、流場板(4)和陽極板(5)依次電連接；所述集氣板(1)通過負(fù)極集電板(71)連接電源負(fù)極，所述陽極板(5)通過正極集電板(72)連接電源正極。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及到煤制氫領(lǐng)域，具體指一種含碳漿料氧化液直接制氫用電解器。

背景技術(shù)

世界煤炭存儲豐富，煤炭被認(rèn)為是地球上可獲得的最廉價能源，長期以來在能源消費(fèi)中占有重要地位，但是由此也帶來了對環(huán)境和生態(tài)造成極大損害的空氣污染和二氧化碳排放問題。同樣，煤炭在我國一次能源的消耗中占比例高達(dá)75％，且存在著利用效率低，浪費(fèi)嚴(yán)重等問題。基于環(huán)境保護(hù)及未來能源安全的考慮，研究新型的煤炭利用方式以及提高煤炭利用效率有著極大的積極意義。

CN201310096085.3公開了《一種從煤生產(chǎn)純凈氫氣和二氧化碳的工藝方法》，采用氧化劑化學(xué)氧化煤粉漿液，生成二氧化碳，然后生成的還原態(tài)氧化劑再通過電化學(xué)氧化而恢復(fù)再生，并產(chǎn)生氫氣。在本發(fā)明的工藝方法中，煤粉漿液的化學(xué)氧化和氧化劑電化學(xué)氧化再生分別在密閉的反應(yīng)釜和電化學(xué)反應(yīng)池中進(jìn)行：煤粉在硫酸水溶液中被三價鐵離子氧化，三價鐵離子則還原變成二價鐵離子，二價鐵離子再在電化學(xué)反應(yīng)池中轉(zhuǎn)化(再生)成三價鐵離子，從而實(shí)現(xiàn)氧化劑循環(huán)利用。該技術(shù)避免了煤顆粒會磨損貴金屬電極，導(dǎo)致產(chǎn)氫的成本高；電極與煤粉顆粒之間是固相-固相反應(yīng)，反應(yīng)速率極低，電流密度一般不超過10mA/cm²，無法工業(yè)化生產(chǎn)。但是，該申請所使用的電解器由陽極室、陰極室和夾在兩室之間的質(zhì)子交換膜構(gòu)成，工作時，陽極室和陰極室都要有電解液，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，電解液中反應(yīng)物濃度下降，反應(yīng)速率隨之下降；陽極和陰極距離較大，增大了離子傳導(dǎo)的阻力，降低了電能利用效率和產(chǎn)氫速率。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀提供一種高效且能避免陽極催化劑磨損、易于工業(yè)化生產(chǎn)的含碳漿料氧化液制氫用電解器。

本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：該含碳漿料氧化液制氫用電解器，包括制氫單元，其特征在于所述制氫單元沿反應(yīng)液的流向包括依次密封連接的陽極板、流場板、膜電極、疏水碳紙和集氣板；

其中，所述流場板上設(shè)有反應(yīng)液流道，所述反應(yīng)液流道的入口連接反應(yīng)液進(jìn)液總管道，所述反應(yīng)液流道的出口連接出液總管道，并且所述反應(yīng)液總管道貫通所述流場板；

所述集氣板上設(shè)有氣體流道，所述氣體流道連通集氣總管道；

所述集氣板、半膜電極、流場板和陽極板依次電連接；

所述集氣板通過負(fù)極集電板連接電源負(fù)極，所述陽極板通過正極集電板連接電源正極。

所述反應(yīng)液流道在所述流場板上蛇形布置；或者所述反應(yīng)液流道有多條平行布置；

所述反應(yīng)液流道的寬度為3～6mm、深度為3～8mm。

所述氣體流道為細(xì)長的流道，沿所述集氣板的表面蛇形設(shè)置，所述氣體流道的寬度為1～3mm，深度為1～2mm。

所述制氫單元有多個，各制氫單元依次串聯(lián)布置；

正極集電板連接位于上游的制氫單元的所述陽極板，負(fù)極集電板連接位于下游的制氫單元的所述集氣板；所述負(fù)極集電板連接電源負(fù)極，所述正極集電板連接電源正極；并且所述正極集電板的外側(cè)連接第一絕緣端板，所述負(fù)極集電板的外側(cè)連接第二絕緣端板。