[發(fā)明專利]一種氨分解制氫系統(tǒng)及加氫站系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2020-09-03
• 公開（公告）號: CN111957270A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 江莉龍;羅宇;林立;陳崇啟;蔡國輝
• 申請（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)化肥催化劑國家工程研究中心
• 主分類號: B01J8/00
• 分類號: B01J8/00;C01B3/04
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11250
• 代理人: 劉林濤

本發(fā)明提供的氨分解制氫系統(tǒng)及加氫站系統(tǒng)，氨分解裝置包括氨分解單元以及作用在氨分解單元上的燃燒單元，氨氣從第一凈化氣進(jìn)口進(jìn)入氨分解單元進(jìn)行氨分解反應(yīng)，生成的混合氣從第二凈化氣出口排出后通過第二凈化氣進(jìn)口進(jìn)入到燃燒單元中，混合氣中包括氮氣、氫氣及未分解氨氣，混合氣進(jìn)入燃燒單元可以為氨分解單元的氨分解反應(yīng)提供熱量，實現(xiàn)了氨分解制氫系統(tǒng)中熱量的自給自足，不需要額外的燃料進(jìn)行供能，從而降低了氨分解制氫系統(tǒng)的成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及制氫技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氨分解制氫系統(tǒng)及加氫站系統(tǒng)。

背景技術(shù)

燃料電池是一種把燃料所具有的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)裝置，又稱電化學(xué)發(fā)電器，它是繼水力發(fā)電、熱能發(fā)電和原子能發(fā)電之后的第四種發(fā)電技術(shù)。燃料電池具有效率高、噪音小、無污染的優(yōu)點。目前氫能源汽車的主流發(fā)展方面正是氫燃料電池汽車。氫燃料電池車的工作原理大致為，氫氣經(jīng)過電池的陽極板在鉑的催化劑下電離出氫離子(質(zhì)子)，電子通過外電路產(chǎn)生電流供汽車使用，而氫離子則穿過質(zhì)子交換膜到達(dá)陰極與空氣中的氧原子重新結(jié)合為水。與傳統(tǒng)汽車相比，燃料電池車能量轉(zhuǎn)化效率高達(dá)60～80％，為內(nèi)燃機的2～3倍。燃料電池的燃料是氫和氧，生成物是清潔的水，它本身工作不產(chǎn)生一氧化碳和二氧化碳，也沒有硫和微粒排出。因此，氫燃料電池汽車是真正意義上的零排放、零污染的汽車。加氫站是給燃料電池汽車提供氫氣的燃?xì)庹尽?/p>

氨分解制氫是一種化學(xué)反應(yīng)，是指液氨加熱至800～850℃，在鎳基催化劑作用下，將氨進(jìn)行分解，可以得到含75％H₂、25％N₂的氫氮混合氣體。原料氨容易得到，價格低廉，原料消耗較少。因此通過氨催化分解制氫為燃料電池供氫是一條高效、可靠的途徑。然而由于氨分解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，為了提供熱量，反應(yīng)過程中需要提供燃料罐，燃料罐中設(shè)置有燃料，燃料燃燒后產(chǎn)生的熱量用來提供氨分解所需的熱量?，F(xiàn)有技術(shù)中的氨分解制氫系統(tǒng)中，均需要在燃料罐中供給額外的燃料進(jìn)行反應(yīng)，導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)雜，最終的成本相對較高。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有氨分解制氫系統(tǒng)需要采用額外的燃料進(jìn)行供能、導(dǎo)致成本相對較高的缺陷，從而提供一種氨分解制氫系統(tǒng)及加氫站系統(tǒng)。

本發(fā)明提供一種氨分解制氫系統(tǒng)，包括氨分解裝置，包括氨分解單元以及作用在所述氨分解單元上的燃燒單元，所述氨分解單元設(shè)置有第一凈化氣進(jìn)口和第一凈化氣出口，所述燃燒單元上設(shè)置有第二凈化氣進(jìn)口和第二凈化氣出口，通過所述第一凈化氣出口流出的混合氣形成第一支路，并通過所述第二凈化氣進(jìn)口進(jìn)入到所述燃燒單元中。

進(jìn)一步地，所述氨分解制氫系統(tǒng)還包括與所述第一支路彼此并聯(lián)的第二支路，所述第二支路上設(shè)置有氨氣吸附裝置，沿混合氣的流動方向，所述氨氣吸附裝置下游設(shè)置有氮氣吸附裝置，氣體通過所述氮氣吸附裝置后形成第三支路和第四支路，所述第三支路連接有儲氫裝置，所述第四支路連接膜分離裝置，通過所述膜分離裝置形成第五支路和第六支路，所述第五支路連接有所述燃燒單元，所述第六支路連接作用在所述第二支路上并位于所述氮氣吸附裝置的上游。

進(jìn)一步地，所述第二支路上位于所述氮氣吸附裝置與所述氨氣吸附裝置之間的部位設(shè)置有混合器，所述第六支路連接在所述混合器上。

進(jìn)一步地，所述氨分解制氫系統(tǒng)還包括液氨儲存裝置，所述液氨儲存裝置與所述氨分解裝置之間形成第七支路，所述第七支路與所述第二支路相交匯的位置上設(shè)置有第一換熱裝置，以使來自所述液氨儲存裝置的液氨在第一換熱裝置中換熱汽化，并由所述第一凈化氣進(jìn)口進(jìn)入所述氨分解單元。

進(jìn)一步地，混合氣通過所述燃燒單元后形成第八支路，所述第八支路與所述氨氣吸附裝置相連接，用于氨氣吸附裝置的再生。

進(jìn)一步地，所述氨分解制氫系統(tǒng)還包括第二換熱裝置，設(shè)置在所述第七支路上與所述第八支路交匯的部位，通過所述第一換熱裝置的氨氣在第二換熱裝置內(nèi)與來自燃燒單元的燃燒廢氣換熱后進(jìn)入所述第一凈化氣進(jìn)口。