[发明专利]一种氢气纯化和储存的一体化装置

说明书

本申请属于能源利用技术领域，尤其涉及一种氢气纯化和储存的一体化装置。本申请提供了一种氢气纯化和储存的一体化装置，包括：容器、储氢材料模块、压力检测器、控制器和阀门；储氢材料模块置于至容器中，并在容器中形成气体通道；容器设有气体进口和气体出口；压力检测器与容器连接；压力检测器与控制器连接；阀门分别与气体进口和气体出口连接，阀门与控制器连接，控制器通过阀门控制气体进口和气体出口的开启或关闭。本申请提供了一种氢气纯化和储存的一体化装置，将氢气纯化过程和储存过程结合成一个过程，可以减少系统的体积和成本，简化系统的控制，使系统更加节能高效。

技术领域

本申请属于能源利用技术领域，尤其涉及一种氢气纯化和储存的一体化装置。

背景技术

氢气是实现零碳排放的理想能源载体，尤其是通过电解水制取的氢气。这个过程通常采用碱性电解、质子交换膜电解和高温固体氧化物电解。随后，电解得到的氢气被运输或者储存起来，以在不同地点和/或不同时间使用。在运输或者储存之前，氢气通常需要进行纯化，因为电解过程中产生的氢气通常含有水蒸气、氮气、二氧化碳等杂质，有时还会含有氧气。氢气通常以压缩、液化或化学/物理结合的形式储存和运输。这些储存方法的有效实现需要高纯度的氢气，且许多氢气的应用也需要高纯度的氢气。例如ISO14687 I/D和II/D中规定：对于燃料电池汽车使用的氢气，水和氧气的含量均要低于5ppm。这意味着，电解产生的氢气需要经过干燥和纯化，才能用于储存和使用。干燥和纯化的结果是，在氢气变得适合储存和使用之前，会损失一定量的氢气(限制了电解过程的氢气产率)，同时增加了设备的成本。因此，传统的氢气处理过程复杂且低效。

因此，研发一种结构简单且高效的可同时纯化和储存氢气的装置是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种氢气纯化和储存的一体化装置，能有效解决现有氢气处理方法中存在的复杂低效的技术缺陷。

本申请第一方面提供了一种氢气纯化和储存的一体化装置，包括：

容器、储氢材料模块、压力检测器、控制器和阀门；

所述储氢材料模块置于至所述容器中，并在所述容器中形成气体通道；

所述容器设有气体进口和气体出口；

所述压力检测器与所述容器连接；所述压力检测器与所述控制器连接；

所述阀门分别与所述气体进口和所述气体出口连接，所述阀门与所述控制器连接，所述控制器通过所述阀门控制所述气体进口和所述气体出口的开启或关闭。

具体的，本申请所述阀门为现有常规的可开启或关闭气体进口和气体出口的阀门。压力检测器实时监测容器中的压力，控制器可根据压力检测器反馈的压力信息，控制阀门开启或关闭气体进口和气体出口。

进一步的，当气体从气体进口通入容器中，气体中的氢气被储氢材料模块中的储氢材料吸收而储存在储氢材料中，非氢气的气体如O₂、N₂和CO₂等杂质气体被收集在容器中，压力检测器检测容器压力并将压力信息反馈至控制器，控制器判断压力信息超过预设值后，控制器控制阀门打开气体出口，从而将非氢气的气体配方，进而实现氢气与杂质气体的分离纯化，以及氢气的储存，显著提高现有氢气处理的效率。

另一实施例中，所述控制器可以为时间控制器，所述阀门与所述时间控制器连接，所述时间控制器通过所述阀门控制所述气体进口和所述气体出口的开启或关闭。

另一实施例中，所述储氢材料模块中的储氢材料选自固态储氢材料或/和液态储氢材料。

具体的，氢气可与固态储氢材料结合以将氢气储存在容器中；氢气可与液态储氢材料结合以将氢气储存在容器中。