[發(fā)明專利]固態(tài)儲氫制氫裝置及燃料電池系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011068594.1
• 申請日: 2020-10-06
• 公開（公告）號: CN112265959A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳銳
• 申請（專利權(quán)）人: 鄂爾多斯市國科能源有限公司
• 主分類號: C01B3/06
• 分類號: C01B3/06;H01M8/0606
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開一種固態(tài)儲氫制氫裝置，包括儲氫材料存儲裝置、儲氫材料溶解裝置、儲氫材料催化反應(yīng)裝置、儲氫材料催化反應(yīng)廢液回收裝置和儲水裝置；儲氫材料存儲裝置、儲氫材料溶解裝置、儲氫材料催化反應(yīng)裝置、儲氫材料催化反應(yīng)廢液回收裝置和儲水裝置依次連通，儲水裝置與儲氫材料溶解裝置連通。本發(fā)明公開了包含上述固態(tài)儲氫制氫裝置的燃料電池系統(tǒng)。本發(fā)明的固態(tài)儲氫制氫裝置具有污染物零排放、制氫純度高、催化劑用量低、系統(tǒng)兼容性高、操作安全、副產(chǎn)品可回收的優(yōu)點(diǎn)，燃料電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，儲氫密度高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氫能及燃料電池領(lǐng)域，具體涉及一種固態(tài)儲氫制氫裝置及燃料電池系統(tǒng)。

背景技術(shù)

當(dāng)前，道路上運(yùn)行的大部分機(jī)動車仍然由內(nèi)燃機(jī)燃燒汽油或燃油驅(qū)動。在大多數(shù)工業(yè)化國家中，機(jī)動車輛內(nèi)燃機(jī)貢獻(xiàn)超過25％的二氧化碳總排放量，二氧化碳是一種溫室氣體，會導(dǎo)致全球變暖，嚴(yán)重影響全球環(huán)境。另外，內(nèi)燃機(jī)中的汽油機(jī)還會排放CO(一氧化碳)、NOx(氮氧化物)和HC(碳?xì)浠衔?等污染物，燃用含鉛汽油還會產(chǎn)生鉛污染，柴油機(jī)還會排放微粒和NOx等污染物。

目前，控制內(nèi)燃機(jī)污染物排放主要是通過廢氣后處理實(shí)現(xiàn)的，這種廢氣后處理通常需要犧牲燃油經(jīng)濟(jì)性。研究表明，如果將一部分氫燃料(氫氣、液氫等)引入機(jī)動車輛內(nèi)燃機(jī)的燃料中燃燒，可以顯著改善機(jī)動車輛內(nèi)燃機(jī)的二氧化碳排放問題，同時提高內(nèi)燃機(jī)效率。由于氫燃料獲取容易，并且與汽油燃料具有相似性，在遠(yuǎn)期運(yùn)輸解決方案(例如氫燃料電池技術(shù))逐漸成熟的同時，可以使用氫作為內(nèi)燃機(jī)的至少一部分燃料，從而促進(jìn)氫燃料基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和發(fā)展。

氫燃料電池作為動力裝置，對二氧化碳的排放為零，從長期來看是一種理想的用于驅(qū)動汽車的動力裝置。應(yīng)用氫燃料和/或燃料電池技術(shù)促進(jìn)汽車節(jié)能減排的困難之一在于氫氣密度極低導(dǎo)致的車載氫氣的存儲問題。

美國能源部(DoE)氫能計(jì)劃制定了車載儲氫技術(shù)的理想密度：儲存的氫重量與儲氫系統(tǒng)重量之比不低于6.5wt％，體積密度不低于62kg H₂/m³。目前有許多潛在的儲氫技術(shù)，例如壓縮氫技術(shù)、液化氫技術(shù)、氫吸附技術(shù)、天然氣重整技術(shù)、醇及碳?xì)浠镏卣夹g(shù)、水與金屬催化還原技術(shù)以及泥氫(slush H₂)技術(shù)等。另外，有研究已經(jīng)證明了將硼氫化鈉用作車載H₂儲存的潛力，可使用高度稀釋的硼氫化鈉水溶液來避免催化劑堵塞并保持反應(yīng)效率。但是，由于硼氫化鈉在水中不穩(wěn)定，會以低速連續(xù)產(chǎn)生H₂，溶解硼氫化鈉的過量水會顯著儲氫密度，并引起安全隱患。迄今為止發(fā)表的研究結(jié)果表明，除存在其它潛在的問題(如儲氫安全性、成本等)外，以上儲氫技術(shù)都沒有達(dá)到美國能源部(DoE)氫能計(jì)劃制定的理想密度：儲存的氫重量與儲氫系統(tǒng)重量之比不低于6.5wt％，體積密度不低于62kg H₂/m³。因此，需要一種儲氫效率更高且對環(huán)境影響較小的氫存儲技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種儲氫密度高的固態(tài)儲氫制氫裝置以及包含該固態(tài)儲氫制氫裝置的燃料電池系統(tǒng)。

技術(shù)方案：本發(fā)明提供一種固態(tài)儲氫制氫裝置，包括儲氫材料存儲裝置、儲氫材料溶解裝置、儲氫材料催化反應(yīng)裝置、儲氫材料催化反應(yīng)廢液回收裝置和儲水裝置；儲氫材料存儲裝置、儲氫材料溶解裝置、儲氫材料催化反應(yīng)裝置、儲氫材料催化反應(yīng)廢液回收裝置和儲水裝置依次連通，儲水裝置與儲氫材料溶解裝置連通。