[发明专利]一种基于太阳燃料甲醇水重整制氢系统

说明书

本申请公开了一种基于太阳燃料甲醇水重整制氢系统，所述系统包括太阳燃料甲醇合成系统、太阳燃料甲醇制氢系统和气体收集系统，其中，所述太阳燃料甲醇合成系统包括：可再生能源发电模块，电解水产氢模块和甲醇合成模块，所述太阳燃料甲醇制氢系统包括：甲醇水重整模块、二氧化碳与氢气分离模块、水汽变换模块和二氧化碳分离模块，所述气体收集模块包括：氢气收集模块、二氧化碳收集模块；所述太阳燃料甲醇合成系统、太阳燃料甲醇制氢系统和气体收集系统之间直接或间接连接。该基于太阳燃料甲醇水重整制氢系统，实现了全产业链的二氧化碳零排放，实现人类社会可持续发展和生态文明建设。

技术领域

本发明属于清洁能源储能与利用领域，具体涉及一种基于太阳燃料甲醇水重整制氢系统。

背景技术

氢能作为一种清洁燃料，是目前比较理想的一种燃料，在同等质量下，氢气的能量密度分别是天燃气、汽油、煤的2.5倍、3倍和6.2倍。最重要的是氢气燃烧最终产物是水，不产生任何污染。在氢能的应用端，除了大规模的工业应用，燃料电池汽车是未来最被看好的大规模氢能民用产业。利用氢能的燃料电池汽车是唯一能够全面达到汽车性能指标的环保车型，避免传统燃油汽车的污染排放以及锂电池汽车的大规模电池后处理问题。氢燃料电池汽车的优点虽然很多，氢能大规模进入市场的主要障碍之一是包括生产、运输和加注在内的供氢基础设施的缺乏，也就是氢产业链上游和中游的不够成熟。就目前技术发展程度而言，氢的使用成本远大于等能量水平下的汽柴油成本。其中加氢站中氢气的成本接近70％。根据不同工艺和输送距离，其中氢气的储存和输送占氢气成本的25％～50％，同时长距离高压氢气储存和运输存在巨大安全隐患。因此如何低成本制氢以及克服氢气的运输成本成为加氢站建设和普及的重要因素。目前加氢站运输氢气的方式主要有气态氢气的长管拖车运输、液氢运输以及管道输送。液氢运输和管道运输由于相应配套设施前期投资较大，如果作为加氢站的供氢主要方式必然会遇到较大的阻力。如果利用长管拖车运输，其运输成本与输送距离成反比，当输送距离过远，输送成本急剧上升，毫无经济性可言。因此加氢站比较经济的模式是在用户群体较近的距离现场制氢，并利用长管拖车辐射一定数量的加氢站，这样可以有效的降低氢气储存和运输的成本。

目前大规模制氢的方式主要是基于化石资源(天然气、焦炉气、煤等)制氢，这些方式在制氢过程中，不可避免产生大量二氧化碳，这与发展氢燃料电池的目的背道而驰，不符合目前节能减排的趋势，不能实现真正意义上的可持续发展和生态文明建设。最近太阳燃料合成技术实现突破，太阳燃料甲醇可以以二氧化碳为载体，以可再生能源为能源供体，形成二氧化碳的闭合循环，实现全周期的零碳排放。而其他原料合成的甲醇不能可持续的循环，不可避免要产生额外的二氧化碳。本质上二氧化碳作为可再生能源的“搬运工”，实现人类社会的真正意义上的可持续发展。而甲醇水重整制氢过程中，氢的质量分数约为18.5wt％，远高于通常的储氢材料，同时甲醇为液体，便于运输和储存，因此以太阳燃料甲醇水重整制氢可以有效的解决加氢站用氢过程中的储存、运输和安全等问题。

目前文献和专利技术ZL201310340475.0，ZL201520233240.6披露甲醇水蒸气重整制氢，但是这些配套的甲醇主要来自化石资源，无法实现全产业链上的零碳排放要求。同时在甲醇重整以及纯化工艺上还存在很多不足

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种基于清洁能源/可再生能源的甲醇水重整制氢的工艺设备及其配套氢气纯化工艺，这种系统尤其适合近距离满足社区加氢站制氢和供氢需求。同时本发明还提供了一种全产业链的碳闭合循环的甲醇水重整制工艺流程，该制氢系统在满足加氢站制氢的需求，同时二氧化碳可以的循环利用，实现全过程的零碳排放。本发明的该构思如图1所示。

本发明提供了一种基于太阳燃料甲醇水重整制氢系统，所述系统包括太阳燃料甲醇合成系统、太阳燃料甲醇制氢系统和气体收集系统，

其中，所述太阳燃料甲醇合成系统包括：可再生能源发电模块、电解水产氢模块和甲醇合成模块，

所述太阳燃料甲醇制氢系统包括：甲醇水重整模块、二氧化碳与氢气分离模块、水汽变换模块和二氧化碳分离模块，