[发明专利]一种氢分离设备的工作方法

说明书

本发明公开了一种氢分离设备的工作方法，包括：步骤S1，将氨气与氢气的混合气体分别通入第一、第二净化塔中以滤除氨气；步骤S2，当第一、第二净化塔吸附氨气至饱和状态后，通过气流速度传感器检测氢气排出时的流速减缓，并将流速减缓信号发送给主控模块；步骤S3，主控模块接收到流速减缓信号后，闭合第一、第二净化塔的进气口和出气口，分别并对第一、第二净化塔加热，以使第一、第二净化塔分别恢复活性，进而第一净化塔和第二净化塔交替使用吸附氨气，提高了氨气的吸附率，提高制氢纯度，且该方法适用于自动设备进行氨氢分离。

技术领域

本发明涉及燃料电池的领域，尤其涉及一种氢分离设备的工作方法。

背景技术

当今世界矿物燃料燃烧使得CO2排放量剧增,导致全球气候变暖等问题日益加剧。这些问题正受到各国人民的关注。氢是一种极佳的新能源,其优点主要有燃烧热值高,每千克氢燃烧后的热量约为汽油的3 倍,酒精的3.9倍,焦炭的4.5倍,其燃烧产物是世界上最干净的水适用范围广,氢燃料电池既可用于汽车、飞机,又可用于分布式电源等其它场合, 如代替煤气、电力管线走进家庭。氢能将是本世纪汽车最理想的能源, 也是人类长远的战略能源。

燃料电池的出现与发展,将给便携式电子设备带来很大的变化,并且还会影响到住宅,汽车业以及社会上各方面的集中供电系统。太阳能供电虽然可以替代部分能源,但它的使用受气候制约,核能利用存在安全问题,唯有燃料电池供电时没有CO2排放,可减轻温室效应,也解决了火力发电污染环境的问题,它是一个纯正的绿色清洁能源。它的低温操作、及时性、高效性等使其成为移动发电的首选设备,特别是在汽车用燃料电池方面有更为广阔的应用前景。

现有技术中，制氨业是一种遍布全球的基础产业,它的制造技术成熟、产品成本低,将氨重整分解成氢气和氮气也相对容易,过程中没有碳的存在,可有效减少碳的排放量。氨气本身是低毒的物质,只有在高浓度下才会产生毒性,但此时氨气的味道足以提醒人们紧急防范。氨气的储存比较安全,运输方便,另外其储氢密度也较大。氨分解后制得的纯氢作为PEMFCS的氢源,是移动便携设备的首选原料。

商业上目前使用了多年的吸附材料为活性炭颗粒。其成本低,且对很多物质的吸附技术已被证实,故而被广泛应用于纯化受污染的流体中。然而,活性炭颗粒受限于它较低的选择性、较慢的吸附动力学、较昂贵的控制系统、低于的100％吸附容量和较高的活化成本。也就是说, 活性炭颗粒缺乏对孔尺寸和吸附的化学物质的综合联系,而这些关联可以很好的帮助我们去控制活性炭吸附特定尺寸的污染物。

但是通过活性炭吸附氨气存在饱和状态，一旦活性炭达到饱和状态，对于氨气就失去了吸附效果，传统的情况下一般采用人工更换活性炭的方式，这样的人工方式耗费大量人力物力财力，不仅降低了氨吸附率，且制得的氢气不纯。

发明内容

基于此，本发明提出了一种氢分离设备的工作方法，该方法适用于自动运行，无需人工操作，能够有效地提高氢气的纯度，并直接持续产出稳定的氢气，且操作的安全性高，适用于氢燃料电池的氢气制备。

为解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种氢分离设备的工作方法，包括以下步骤，

步骤S1：将氨气与氢气的混合气体从设置在净化塔底部的进气口分别通入第一、第二净化塔中以滤除氨气，并通过设置在净化塔顶部的出气口收集氢气；

步骤S2：当第一、第二净化塔吸附氨气至饱和状态后，通过气流速度传感器检测氢气排出时的流速是否减缓，当检测到第一、第二净化塔的氢气流速是随时间变化的减函数时或者氢气流速低于某一个设定的阈值时，将流速减缓信号发送给主控模块；

步骤S3：主控模块接收到流速减缓信号后，控制位于第一、第二净化塔之间的触发机构进行移动，以闭合对应的第一、第二净化塔的进气口和出气口，并打开另外一个净化塔的进气口和出气口以滤除氨气，在排出第一、第二净化塔的塔内残余氢气后，再分别对第一、第二净化塔进行加热脱附，以使第一、第二净化塔内的活性炭层分别恢复活性。