[发明专利]微波辅助烃蜡分解析氢用于氢燃料电池车的系统及方法

说明书

本发明涉及一种微波辅助烃蜡分解析氢用于氢燃料电池车的系统及方法，该系统包括烃蜡制备装置、微波发生装置、微波辅助烃蜡分解装置、产物分离装置、C1～C4收集装置、氢气纯化装置和燃料电池汽车系统；烃蜡制备装置连接微波辅助烃蜡分解装置，微波发生系统发出的微波通过调控单元输出到微波辅助烃蜡分解装置，C1～C4有机物通过产物分离装置的C1～C4出口进入C1～C4收集装置，氢气通过产物分离装置的氢气出口进入氢气纯化装置，氢气纯化装置的氢气出口连接燃料电池汽车系统的氢气入口；本发明能够实现安全高效的制氢、储氢和燃料电池能量转换，进而驱动燃料电池车，减少内燃机对环境的污染，实现了能源的高效转化和利用，推动氢燃料电池车产业的发展，应用前景十分广阔。

技术领域

本发明涉及一种氢气绿色高效储存和析出的方法，具体涉及一种微波辅助烃蜡分解析氢用于氢燃料电池车的系统及方法。

背景技术

随着科学技术的不断发展和人民生活水平的不断提升，对能源的需求大幅提高，我国现已成为世界第二大能源消费国。数据显示，2017年我国石油净进口量突破4亿吨，较2016年增长10.1％。当前，化石燃料特别是以煤炭、石油、天然气为代表的传统能源的日益枯竭。各国都开始实行了新能源多样化战略，加大对新能源研发的力度，其中氢能因能量密度大，转化效率高、零污染、零排放等优点，被认为是最具发展前景的新能源和驱动人类社会发展的终极能源。要实现能源的零污染利用，必须追溯氢能的生产方式。最为理想的制氢方式是利用可再生能源电解水制氢，如太阳能制氢、风电制氢等。

作为能源消费大国，我国机动车的保有量持续快速增长。截至2017年底，全国汽车保有量2.17亿辆，与2016年相比，增加2304万辆。“喝”油机动车保有量持续增长，不仅使我国原油对外依存度持续攀升，而且汽车尾气的排出，严重污染了大气环境、危及人民群众的生命健康安全。解决汽车带来的环境能源难题，加快开发和应用清洁无害的新能源车成为当前的研究重点和热点。近年来，燃料电池汽车的迅猛发展和商业化的推进席卷了整个世界，氢燃料电池由于其无污染、无噪声、效率高、响应性好等特点被加拿大著名科学家斯科特比喻为能源系统的“芯片”。氢能源汽车正在开启并引领一个新的汽车革命时代。早在1839年，William Robert Grove爵士通过将水的电解过程逆转从而发现了燃料电池的原理即从氢气和氧气中获取电能。经过百年的发展历程，现今以燃料电池为发电装置的清洁型电站发展迅速，以燃料电池为动力的汽车也进入了试验与推广阶段，2014年12月15日世界第一款真正实现商业化大量销售的氢燃料电池车“MIRAI”在日本发售，激发了人们对氢燃料电池车的兴趣。大力发展氢燃料电池车首先需要提供稳定的氢源。对于可再生能源制氢，由于可再生能源自身的波动性导致其难以实现稳定的现场制氢供给，必须采取一定的方式将制得的氢气储存起来。对于应用于燃料电池汽车的储氢方式，储氢密度、安全性和成本是核心的关注点。

现有的储氢方式包括高压气态储氢、低温液态储氢、固体储氢等。其中，高压储氢安全性较差，储氢密度较低；液态储氢能量损耗大，成本较高；固体储氢合金本身重量较大，导致储氢密度较低。烃蜡是由一氧化碳和氢气反应合成的合成烃，由Fischer和Tropsch发现，因此又称FT蜡。烃蜡是一种长链脂肪烃(碳原子数大于等于20)，其侧链较少，不含有硫、氮、芳烃等，其化学性质稳定，不易燃烧，安全性高。烃蜡本身含氢量很高，价格低廉，是一种良好的潜在储氢材料。然而，目前烃蜡在储氢方面的应用前景尚未引起广泛关注。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种微波辅助烃蜡分解析氢用于氢燃料电池车的系统及方法，是一种绿色高效的氢气存储和析出方法，利用合成烃蜡实现氢气存储，并通过可控的微波辅助析氢实现氢气的释放，从而将制氢、储氢与燃料电池技术相结合，实现了能源的高效转化和利用。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：