[发明专利]安全节能无污染的氢、氧混合气体分离设备及分离方法

说明书

本发明涉及一种安全节能无污染的氢、氧混合气体分离设备及分离方法，属于新能源领域。设备主体为一个体积不变的密闭容器，主体内的温度恒定在‑45℃~‑35℃，压强为4~5Pa；主体的中部两侧分别设有氢氧混合气体进口和氮气进口，主体的上部设有氢气出口，下部设有氧气出口，所述氢氧混合气体进口、氮气进口分别安装进气阀门，所述氢气出口、氧气出口分别安装出气阀门；主体的内部设有密封的活塞一、塞二，在气压的作用下沿主体的内壁上下移动。在氢气、氧气的混合气体中，加入一定比例的氮气，在一定大气压下，通过改变温度的方式，可以分离出氢气，这种方法不但安全，而且节能、无污染。

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，特别涉及多种混合气体分离领域，尤指一种安全节能无污染的氢、氧混合气体分离设备及分离方法。

背景技术

传统的氢气分离方法主要有：低温冷凝法、变压吸附法、金属氢化物法、催化脱氧法等几种方法。

低温冷疑法：基于氢与其它气体沸点差异大的原理，在操作温度下，使除氢以外所有高沸点组分冷凝为液体的分离方法·适合氢含量30-80%的原料气回收氢。产氢纯度90-98%。冷凝法的最大弊端是耗能，氢气的标准沸点为-256.75℃,氧气-118.57℃，达到这样的温度需要的能耗非常巨大并且安全度很低。

变压吸附（PSA）：是以特定的吸附剂（多孔固体物质）内部表面对气体分子的物理吸附为基础，利用吸附剂在相同压力下易吸附高沸点组分、不易吸附低沸点组分和高压下吸附量增加、低压下吸附量减少的特性，将原料气在一定压力下通过吸附床，相对于氢的高沸点杂质组分被选择性吸附，低沸点的氢气不易被吸附而穿过吸附床，达到氢和杂质组分的分离，此方法由于吸附剂的使用，污染环境严重，不符合节能环保的要求。

金属氢化物法：利用贮氢合金对氢的选择性，生成金属氢化物，氢中的其它杂质浓缩于氢化物之外，随着废气排出。金属氢化物分离放出氢气。从而使氢气纯化，此方法也是污染高，不符合节能环保要求。

催化脱氧法：用钯或铂作催化剂，氧和氢反应生成水，用分子筛干燥脱水，特别适用于电解氢的脱氧纯化，可制得高纯氢，但由于钯或铂的使用，此方法也是高污染，高消耗的方案。

综上所述，传统的制氢方法存在诸多问题，急需改造出一种安全节能无污染的氢、氧混合气体分离方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种安全节能无污染的氢、氧混合气体分离设备及分离方法，解决了现有氢气低温分离技术存在的上述问题。本发明采用增加氮气的方式，在高压低温情况下进行高纯度氢气提存，能够达到安全、节能、无污染的提纯目的。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

安全节能无污染的氢、氧混合气体分离设备，主体1为一个体积不变的密闭容器，主体1内的温度恒定在-45℃~ -35℃，压强为4~5Pa；主体1的中部两侧分别设有氢氧混合气体进口2和氮气进口3，主体1的上部设有氢气出口4，下部设有氧气出口5，所述氢氧混合气体进口2、氮气进口3安装进气阀门，所述氢气出口4、氧气出口5分别安装出气阀门；主体1的内部设有密封的活塞一6、活塞二7，活塞一6、活塞二7在气压的作用下沿主体1的内壁上下移动。

所述的氢气出口4的出气阀门内安装氢气分子筛网。

所述的氧气出口5的出气阀门内安装氧气分子筛网。

本发明的另一目的在于提供一种安全节能无污染的氢、氧混合气体分离方法，包括如下步骤：

步骤一、准备氢、氧混合气体分离设备；

步骤二、通过氮气进口3向主体1加压注入1/5体积的氮气，并保持主体1内的压强、温度不变；