[实用新型]氯碱氢气纯化耦合燃料电池电堆发电系统

说明书

本实用新型公开了一种氯碱氢气纯化耦合燃料电池电堆发电系统，其包括氢气纯化单元、氢燃料电池发电单元和能量回馈单元；所述氢气纯化单元包括依次串连设置的脱氯机构、压缩机、脱氧机构、水冷却机构、汽水分离机构和终端净化机构，所述燃料电池发电单元包括依至少一个氢燃料电池堆，所述能量回馈单元包括并网逆变机构，所述脱氯机构与氯碱工业放空尾气气源连接，所述终端净化机构与所述氢燃料电池堆连接，所述并网逆变机构分别与所述氢燃料电池堆和交流电网连接。本实用新型结构简单、组装方便且便于日常维护和检修，且能够直接将对含氢尾气的纯化和燃料电池电堆发电过程进行耦合，从而大大节约了氢气再利用的成本。

技术领域

本实用新型特别涉及一种氯碱氢气纯化耦合燃料电池电堆发电系统，属于氢气回收利用技术领域。

背景技术

氢气以其来源广、热值高、零污染等特点，长期以来一直被认为是最具发展潜力的清洁能源之一，氢燃料电池是当今氢能应用的重要领域。目前，国内主要氢气来源是煤制氢、天然气、甲醇重整制氢、工业副产氢和电解水制氢，其中，电解水制氢的氢气品质最好，但成本也是最高的。

为了降低燃料氢气的成本和解决大规模储运问题，将工业副产氢气作为燃料电池的氢源，真正做到变废为宝。氯碱行业是工业副产氢的来源之一，目前，国内大多数氯碱企业生产采用电解饱和氯化钠溶液来获取烧碱、氯气，副产品为氢气，从国内调研数据来看，氢气放空率居高不下，每年至少浪费25万吨氢气。这部分氢气具有纯度高，杂质组分简单等特点，一般情况H₂含量大于90％，甚至达到98％以上，因此，分离、回收、纯化高纯氢并且耦合燃料电池电堆发电具有很高的商业价值。

氯碱工业副产氢是现阶段最适合的制氢方式，主要基于以下两点判断：从制氢工艺的成本和环保性能角度来看，氯碱制氢的工艺成本最为适中，且所制取的氢气纯度高达99.99％，环保和安全性能也较好，是目前较为适宜的制氢方法；从理论储备和经济储备的角度来看，氯碱工业副产氢的经济储备能够满足长三角地区对于氢气的需求，全国范围来看也储备充足。

目前，制备高纯氢的方法主要有冷凝-低温吸附法、钯膜扩散法、变压吸附法、金属氢化物法等；然，低温吸附法要求原料氢体积分数≥95％，需要精脱CO₂、H₂S、H₂O等成分，具有投资高、能耗大、操作复杂、占地面积大并且消耗液氮等缺点，其对氢气的回收净化率为90～95％；钯膜扩散法要求原料氢体积分数50～90％，需要精脱硫化物，具有投资较低、能耗高、操作简单、占地面积小、靶膜易中毒开裂等特点，其对氢气的回收净化率95％；变压吸附法要求原料氢体积分数40～90％，不需要预处理，具有投资低、能耗低、操作简单、适用各种规模原料气等特点，其对氢气的回收净化率70～96％；金属氢化物法要求原料氢体积分数50～98％，需要精脱O₂、CO₂、硫化物等成分，具有投资较低、能耗低、操作简单、占地面积中小，生产能力小、工业化程度低等特点，其对氢气的回收净化率70～95％；

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种氯碱氢气纯化耦合燃料电池电堆发电系统，以克服现有技术中的不足。

为实现前述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案包括：

本实用新型实施例提供了一种氯碱氢气纯化耦合燃料电池电堆发电系统，其包括氢气纯化单元、氢燃料电池发电单元和能量回馈单元，所述氢气纯化单元至少用于对氯碱工业放空尾气进行纯化处理并将分离获得的氢气输送至燃料电池发电单元，所述氢燃料电池发电单元至少用于以所述氢气为原料进行发电，所述能量回馈单元至少用于将所述氢燃料电池发电单元产生的直流电转换为交流电后接入交流电网；