一种电解氨制氢系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110273161A(43)申请公布日2019.09.24(21)申请号201910540176.9(22)申请日2019.06.21(71)申请人福州大学化肥催化剂国家工程研究中心地址350002福建省福州市工业路523号(72)发明人江莉龙罗宇陈崇启詹瑛瑛(74)专利代理机构北京三聚阳光知识产权代理有限公司11250代理人李亚南(51)Int.Cl.C25B1/02(2006.01)C25B9/06(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称一种电解氨制氢系统(57)摘要本发明公开一种电解氨制氢系统，包括储氨罐、氢气收集装置和制氢部件，所述制氢部件包括壳体、设置于所述壳体内电解质层及设置于所述电解质层相对两侧的阳极层和阴极层，所述阳极层与电源的负极连接，所述阴极层与电源的正极连接。本发明使用的电解氨制氢系统制备氢气，在阴极层产生氢气，阳极层产生氮气，从而有效地分离制备出的氮气和氢气，直接获得高收率高纯度的氢气。本发明剩余氨气从阳极出气口经过管道回流至阳极进气口，不会和阴极产生的氢气混杂。CN110273161ACN110273161A权利要求书1/2页1.一种电解氨制氢系统，其特征在于，包括，储氨罐；制氢部件，包括壳体、设置于所述壳体内固体氧化物电解池，所述固体氧化物电解池包括电解质层及设置于所述电解质层相对两侧的阳极层和阴极层，所述阳极层与电源的负极连接，所述阴极层与电源的正极连接，并且所述阳极层和阴极层分别与负载相连；靠近所述阳极层的所述壳体侧壁上设置阳极进气口，所述阳极进气口与所述储氨罐连通，靠近所述阴极层且与所述阳极层相对的所述壳体侧壁上设置阴极出气口；氢气收集装置，与所述阴极出气口连通，以收集氢气。2.根据权利要求1所述的电解氨制氢系统，其特征在于，所述固体氧化物电解池为阳极支撑型，所述阳极支撑型中电解质层厚度为10-30μm；阳极层厚度为300-1000μm；所述阴极层厚度为10-50μm。3.根据权利要求1所述的电解氨制氢系统，其特征在于，所述固体氧化物电解池为电解质支撑型，所述电解质支撑型中电解质层厚度为300-1000μm；阳极层厚度为10-50μm；所述阴极层厚度为10-50μm。4.根据权利要求3所述的电解氨制氢系统，其特征在于，还包括，阳极出气口，设置于靠近所述阳极层的所述壳体侧壁上，且与所述阳极进气口同侧设置，以将所述制氢部件内残余的氨气及分解产生的氮气引出。5.根据权利要求4所述的电解氨制氢系统，其特征在于，还包括，膨胀器、第一换热器和第二换热器，所述储氨罐、所述膨胀器和第一换热器依次连通设置；所述电解质层为氧离子导体电解质层时，所述第一换热器分别与所述阳极进气口和阳极出气口连通，以使氨气与来自所述制氢部件内残余的氨气及分解产生的氮气在所述第一换热器内间接换热；所述第二换热器与干燥器连通，所述第二换热器与所述阴极出气口连通，所述干燥器与所述氢气收集装置连通，以使来自所述阴极出气口的氢气经过第二换热器与干燥器换热后进入所述氢气收集装置内；或者，所述电解质层为质子导体电解质层时，所述膨胀器依次与所述第二换热器、第一换热器和阳极进气口连接，所述阴极出气口依次与所述第二换热器和氢气收集装置连接，所述阳极出气口与所述第一换热器连接，以使来自所述储氨罐中的氨气在所述第二换热器内与氢气换热，再进入所述第一换热器内与来自所述制氢部件内残余的氨气及分解产生的氮气换热。6.根据权利要求5所述的电解氨制氢系统，其特征在于，所述电解质层为氧离子导体电解质层时，还包括，阴极进气口，设置于靠近所述阴极层的所述壳体侧壁上，且与所述阴极出气口同侧设置；依次连通水罐和蒸发器，所述蒸发器的水蒸气出口依次与所述第二换热器和阴极进气口连接，以使水蒸气在所述第二换热器内与来自所述阴极出气口的氢气换热后，进入所述阴极进气口内。7.根据权利要求6所述的电解氨制氢系统，其特征在于，所述阳极出气口和所述阳极进气口在制氢部件外部连通，以将所述制氢部件内残余的部分氨气回用于所述制氢部件。2CN110273161A权利要求书2/2页8.根据权利要求7所述的电解氨制氢系统，其特征在于，还包括包覆在阳极层外侧的阳极气体流道，所述阳极进气口和阳极出气口在制氢部件内部与所述阳极气体流道连通，以使氨气进入在阳极层处进行反应并使得氮气和残余氨气通过阳极出气口离开制氢部件。9.根据权利要求8所述的电解氨制氢系统，其特征在于，还包括包覆在阴极层外侧的阴极气体流道，当所述电解质层为氧离子导体电解质层时，阴极进气口和阴极出气口在制氢部件内部与所述阴极气体流道连通，以使水蒸气进入阴极层处进行反应并使得氢气和残余水蒸气通过阴极出气口离开制氢部件；或者，当所述电解质层为质子导体