[發明專利]一種高溫電解直接制備干燥純氫的裝置

在審

• 申請號: 202110050810.8
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112680742A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 王建強;杜賢龍;洪春峰;高娜;嚴慧娟;呂欣婷;馬亞飛;魏高泰;肖國萍
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海應用物理研究所
• 主分類號: C25B1/042
• 分類號: C25B1/042;C25B9/70
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 宋麗榮

1.一種高溫電解直接制備干燥純氫的裝置，其特征在于，該裝置包括純水箱(1)、水蒸氣發生器(3)、質子傳導型SOEC電解槽(5)和儲氫裝置(13)，其中，水蒸氣發生器(3)連接在純水箱(1)和質子傳導型SOEC電解槽(5)之間以將來自于純水箱(1)的水蒸發為水蒸氣并向質子傳導型SOEC電解槽(5)提供水蒸氣，質子傳導型SOEC電解槽(5)由多個電解單元串聯組成，每個電解單元包括位于質子傳導型高溫固體電解質的相對兩側的氧側通道和氫側通道，水蒸氣進入氧側通道電解后失去電子產生氧氣，電解出的氫離子通過質子傳導型高溫固體電解質進入氫側通道獲得電子直接得到干燥的氫氣，儲氫裝置(13)和質子傳導型SOEC電解槽(5)的氫側通道連接以接收存儲氫氣。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，質子傳導型SOEC電解槽(5)在氧側通道具有緊挨質子傳導型高溫固體電解質的非貴金屬氧電極，在氫側通道具有緊挨質子傳導型高溫固體電解質的鎳基氫電極。

3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，該裝置還包括氣體冷卻組件(6)，氣體冷卻組件(6)具有氧冷卻通道和氫冷卻通道，氧冷卻通道與質子傳導型SOEC電解槽(5)的氧側通道連通以冷卻氧氣，氫冷卻通道與質子傳導型SOEC電解槽(5)的氫側通道連通以冷卻氫氣。

4.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，該裝置還包括氣水分離器(7)，其與氣體冷卻組件(6)的氧冷卻通道連通以脫除氧氣中的水份。

5.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，該裝置還包括連接在氣體冷卻組件(6)和儲氫裝置(13)之間的增壓裝置(10)，增壓裝置(10)與氣體冷卻組件(6)的氫冷卻通道連通以將氫氣進行增壓后充入儲氫裝置(13)。

6.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，該裝置還包括連接在氣體冷卻組件(6)和增壓裝置(10)之間的純化裝置(8)，純化裝置(8)與氣體冷卻組件(6)的氫冷卻通道連通以提高氫氣的純度。

7.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，該裝置還包括連接在水蒸氣發生器(3)和質子傳導型SOEC電解槽(5)之間的氣體預熱組件(4)，氣體預熱組件(4)具有與水蒸氣發生器(3)連通的水蒸氣加熱通道以使得進入質子傳導型SOEC電解槽(5)的水蒸氣過熱。

8.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，該裝置還包括連接在儲氫裝置(13)和氣體預熱組件(4)之間的控制閥(12)，氣體預熱組件(4)具有與儲氫裝置(13)連通的氫氣加熱通道以加熱作為保護氣進入質子傳導型SOEC電解槽(5)的氫氣。

9.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，該裝置還包括加熱爐(9)和直流電源(11)，質子傳導型SOEC電解槽(5)位于加熱爐(9)的內部以通過加熱爐(9)確保質子傳導型SOEC電解槽(5)的工作溫度，直流電源(11)通過正負極接線和質子傳導型SOEC電解槽(5)連接以向質子傳導型SOEC電解槽(5)提供直流電源。

10.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，該裝置還包括連接在純水箱(1)和水蒸氣發生器(3)之間的水泵(2)。