[实用新型]一种电解氨制氢系统

说明书

本实用新型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。本实用新型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。本实用新型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。

技术领域

本实用新型属于氢气制备技术领域，具体涉及一种电解氨制氢系统。

背景技术

能源是现代社会发展的根本保证，是人类文明的基石。然而，现有的以化石燃料为基础的能源系统不仅给我们带来了严重的环境污染问题，而且化石燃料大量开采，面临枯竭。寻找可替代化石燃料的新型能源是当今各国能源发展的重要目标。氢作为一种清洁能源载体而备受关注，氢能的开发利用必须解决氢的来源问题，开发安全、高效、经济的供氢、储氢技术是实现氢能利用的根本。如今氢有两种主要的来源，即水电解和化石燃料生产。水电解制氢的工艺过程简单、无污染，但是其成本过高，转换氢需要消耗大量的电能；利用化石燃料生产氢气则需要消耗大量的不可再生能源，同时会向环境中排放大量的温室气体，与使用氢作为能源的目的相违背，这些原因限制了氢气作为一种替代能源的广泛应用。

氨是一种含氢质量分数达17.8％的富氢物质，由于其价格低廉，同时在加压和低温环境时可以转换为液态易于储存和运输，近年来作为制氢的原料受到了关注。利用氨制氢产生的尾气是无污染且结构稳定的氮气，也是适宜如今环保的要求。由氨获取氢主要有三种方式：热分解或催化裂解氨、机械化学法分解氨以及电化学方法分解氨。

传统氨分解需要通过低浓度氨脱除和氢氮分离步骤。尤其是氢氮分离，需要通过PSA或膜分离等技术进行氢氮气分离。其中，PSA装置规模较大，且昂贵，虽然可获得99.9％的氢，但收率仅50～70％；而膜分离收率可达90％以上，但纯度仅为93～95％，为了获得高收率高纯度氢，需要复杂的提纯系统，十分昂贵。因此，亟需一种高收率且能获得高纯度氢的制氢系统。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的氨分解制备氢气时收率和纯度无法同时达到要求的缺陷，从而提供一种电解氨制氢系统。

本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供一种电解氨制氢系统，包括，

储氨罐；

制氢部件，包括壳体、置于所述壳体内的固体氧化物电解池，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。

优选地，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；

或者，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。

优选地，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。

优选地，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；