[發明專利]一種氫氣純化裝置及其純化氫氣效率的檢測方法

在審

• 申請號: 201910558828.1
• 申請日: 2019-06-26
• 公開（公告）號: CN110171805A
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 黃岳祥
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: C01B3/56
• 分類號: C01B3/56;G01M99/00
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 陳輝

本發明公開了一種氫氣純化裝置，包括裝有儲氫合金粉末的儲氫器，儲氫器一端連接有入口管道，儲氫器另一端連接有出口管道，儲氫器設有熱交換裝置。當混有雜質氣體的氫氣原料通過入口管道進入儲氫器時，氫氣被儲氫器內的儲氫合金粉末吸收；當停止氫氣原料進入儲氫器時，將儲氫器內的氣體慢慢通過出口管道排出，先排出的氣體中雜質氣體的含量較高，隨后慢慢排放純度漸高的氫氣。本發明簡化了氫氣純化裝置的復雜度，減小氫氣純化裝置的占用空間，且其操作條件溫和、安全性高、適用范圍廣泛。本發明還公開了一種氫氣純化裝置純化氫氣效率的檢測方法，通過計算雜質的含量從而得到純氫的純化效率，并提升了氫氣的純化效率的檢測精度。

技術領域

本發明涉及氫氣純化領域，特別涉及一種氫氣純化裝置及其純化氫氣效率的檢測方法。

背景技術

氫氣由于其燃燒效率高、產物無污染等優點，與太陽能、核能一起被稱為三大新能源。作為一種新能源，氫氣在航空、動力等領域得到廣泛的應用；同時，氫氣作為一種還原性氣體和載氣，在化工、電子、醫療、金屬冶煉領域都有著極為重要的應用價值。氫氣是無色并且密度比空氣小的氣體，氫氣作為一種十分重要的工業原料和一種潔凈的能源，隨著科學技術的飛速發展，各行各業對氫氣的純度都提出了越來越高的要求。

目前的工業氫氣主要來自化石燃料或煤制氫，鋼鐵或化工行業的副產氫等。工業氫以滿足工業生產的要求為目標，一般通過變壓吸附方式凈化得到所需的氫氣，考慮到應用需求指標、收率以及投資運行成本等綜合因素，該法對于雜質的脫除不夠全面，脫除深度一般難以滿足燃料電池用高純氫氣的要求，變壓吸附技術還需要復雜的且有針對性的脫除雜質工藝，另一方面，工業氫氣所含雜質種類復雜，根據原料氣源的不同，雜質含量也有很大區別，特別對于一些弱吸附雜質，如N2、Ar、O2、CO等，常規變壓吸附無法很好的脫除。

目前常用的氫氣提純技術主要有低溫分離技術、鈀膜分離技術、變壓吸附技術、催化脫氧及分子篩等技術。低溫分離技術的產氫純度僅98％左右，鈀膜分離技術對原料氣中的雜質含量要求很嚴，催化脫氧及分子篩技術僅適用于電解水產氫等場合，但電解水裝置往往體積較大，不適合移動。變壓吸附技術需要復雜的且有針對性的脫除雜質工藝，方可實現5N純度的氫氣輸出，如果要達到6N純度的氫氣輸出，還需要額外配套裝置，全套裝置體積龐大、重量大，不適合大規模使用。

而現有技術中常用氫氣傳感器檢測氫氣濃度含量，但是氫氣傳感器僅適用于檢測氫氣濃度含量，并不適用于檢測純氫純度，且其檢測精度也有待提高，對于一些高純度氫氣的檢測，氫氣傳感器顯然難以達到要求。故對于純化氫氣效率的檢測，在目前也有待研發。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術的不足，提供一種氫氣純化裝置及其純化氫氣效率檢測方法。

本發明解決上述技術問題采用的技術方案是：

一種氫氣純化裝置，包括裝有儲氫合金粉末的儲氫器，儲氫器一端連接有入口管道，儲氫器另一端連接有出口管道，儲氫器設有熱交換裝置。以上技術方案中，當混有雜質氣體的氫氣原料通過入口管道進入儲氫器時，封閉出口管道，此時熱交換裝置對儲氫器起到冷卻作用，從而氫氣被儲氫器的儲氫合金粉末吸收，而雜質氣體仍氣態存在于儲氫器內；當停止氫氣原料進入儲氫器時，熱交換裝置對儲氫器起到加熱作用，被儲氫器的儲氫合金粉末吸收的氫氣在加熱過程中慢慢釋放，且儲氫器內的氣體慢慢通過出口管道排出，隨著加熱過程的進行，最先排出的氣體中雜質氣體的含量較高，排放過程中雜質氣體越來越少，隨后慢慢排放純度漸高的氫氣，當氫氣的純度到的預定值時，收集出口管道排放的氫氣，即收集到達到要求范圍純度的氫氣。通過以上技術方案可以制得純氫，且其純化方法和工藝流程簡單實用，成本較低且提升了純氫的純度，且簡化了氫氣純化裝置的復雜度，使得氫氣純化裝置占用的體積空間小，且其操作條件溫和、安全性高、適用范圍廣泛。