[發(fā)明專利]一種天然氣重整聯(lián)合二氧化碳制氫發(fā)電系統(tǒng)及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110253073.1
• 申請(qǐng)日: 2021-03-03
• 公開（公告）號(hào): CN112813454A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚輝超;張超;王秀林;侯建國(guó);吳青;陳海平;穆祥宇;宋鵬飛;王成碩;張瑜;王夕友;隋依言;王睿;侯海龍;王斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中海石油氣電集團(tuán)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): C25B5/00
• 分類號(hào): C25B5/00;C25B1/02;C25B9/00;C01B3/48;H01M8/0612
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 王春霞

1.一種天然氣重整聯(lián)合二氧化碳制氫發(fā)電系統(tǒng)，包括天然氣蒸汽重整制氫系統(tǒng)和二氧化碳電池系統(tǒng)；

所述天然氣蒸汽重整制氫系統(tǒng)與所述二氧化碳電池系統(tǒng)連通，所述天然氣蒸汽重整制氫系統(tǒng)產(chǎn)生的氫氣和二氧化碳通過連通的管路進(jìn)入所述二氧化碳電池系統(tǒng)中正極室中的導(dǎo)電介質(zhì)中；

所述二氧化碳電池系統(tǒng)中正極和負(fù)極通過導(dǎo)線連接，對(duì)外供電；

所述二氧化碳電池系統(tǒng)中所述正極室內(nèi)產(chǎn)生氫氣。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制氫發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：所述二氧化碳電池系統(tǒng)中，所述正極為貴金屬/碳組成的復(fù)合電極材料，所述負(fù)極為金屬鈉。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制氫發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：所述二氧化碳電池系統(tǒng)中，所述正極室內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)為凈化后的海水或水，負(fù)極室內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)為非水基導(dǎo)電有機(jī)溶液。

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的制氫發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：所述正極室與所述負(fù)極室通過導(dǎo)電隔板隔開，所述導(dǎo)電隔板只允許鈉離子通過。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的制氫發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：所述正極室與一氣液分離器Ⅰ連通，所述氣液分離器Ⅰ的氣體出口得到氫氣產(chǎn)品。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的制氫發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：所述天然氣蒸汽重整制氫系統(tǒng)包括依次連接的天然氣預(yù)熱器、天然氣加熱器和天然氣轉(zhuǎn)化制氫裝置；

所述天然氣轉(zhuǎn)化制氫裝置的水蒸汽入口與一蒸汽發(fā)生器連接；

所述天然氣轉(zhuǎn)化制氫裝置的重整氣出口與一氧化碳變換裝置連接；

所述一氧化碳變換裝置的氣體出口與所述二氧化碳電池系統(tǒng)連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制氫發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：所述天然氣預(yù)熱器與所述天然氣加熱器之間設(shè)有脫硫裝置；

所述蒸汽發(fā)生器的入口依次與脫鹽水加熱器和除氧裝置連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制氫發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：所述天然氣轉(zhuǎn)化制氫裝置的重整氣出口依次連接所述蒸汽發(fā)生器、所述天然氣加熱器和所述一氧化碳變換裝置；

所述一氧化碳變換裝置的氣體出口依次連接所述脫鹽水加熱器、所述天然氣預(yù)熱器、冷卻換熱裝置、氣液分離裝置Ⅱ和所述二氧化碳電池系統(tǒng)。

9.一種天然氣重整聯(lián)合二氧化碳制氫發(fā)電方法，包括如下步驟：

S1、將天然氣通入至權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述天然氣重整聯(lián)合二氧化碳制氫發(fā)電系統(tǒng)中的所述天然氣蒸汽重整制氫系統(tǒng)中，通過天然氣蒸汽重整和一氧化碳變換得到氫氣和二氧化碳；

S2、步驟S1得到的所述氫氣和所述二氧化碳通入至所述二氧化碳電池系統(tǒng)中，所述二氧化碳在原電池的作用下產(chǎn)生電能并制取氫氣。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于：所述天然氣預(yù)熱至200℃～250℃，經(jīng)脫硫后加熱至380℃～480℃，然后進(jìn)行所述天然氣蒸汽重整得到重整氣；

所述重整氣加熱至250℃～320℃后進(jìn)行所述一氧化碳變換得到所述氫氣和所述二氧化碳；

所述氫氣和所述二氧化碳經(jīng)冷卻換熱和氣液分離后的壓力為0.1MPa～4.0MPa，溫度為20℃～30℃。