[实用新型]一种可再生能源电解水制氢直接合成绿氨系统

说明书

本实用新型涉及一种可再生能源电解水制氢直接合成绿氨系统，属于能源技术领域。本实用新型提供了一种可再生能源电解水制氢直接合成绿氨系统，包括电解水制氢装置、合成氨装置和氮气输送装置，电解水制氢装置和合成氨装置之间设有压缩装置，压缩装置包括第一压缩机和氢气高压储罐，第一压缩机的进气端与电解水制氢装置相连通，出气端与氢气高压储罐的进气端相连通，氢气高压储罐的出气端与合成氨装置相连通，氮气输送装置的出气端与合成氨装置相连通。所述系统通过压缩装置将电解水制氢装置和合成氨装置结合，使得电解水制氢装置生成的氢气可作为原料直接在合成氨装置合成绿氨，不仅可以实现新能源的本地化有效消纳，也是化工绿色转型的重要途径。

技术领域

本实用新型涉及一种可再生能源电解水制氢直接合成绿氨系统，属于能源技术领域。

背景技术

氢能是一种来源广泛、清洁无碳、灵活高效且应用场景丰富的二次能源，可以解决可再生电力能源消纳和储存的问题。由于氢具有密度小、扩散能力强、易燃易爆(在空气中爆炸极限为4～75％)、氢脆和储存难等特殊的物理性质，因此，安全高效的储运及应用技术是氢能产业大规模发展的关键所在，也是制约氢能产业经济性发展的瓶颈。而解决氢能储运问题是氢能安全高效使用的必要前提，也是氢能全产业链降低成本的关键一环。

电解水制氢是指在直流电的作用下，通过电化学过程将水分子分解为氢气和氧气，分别在阴、阳极析出。目前，氢能主要通过电解水制氢生产。若能使用可再生能源电解水制取绿氢作为原料直接合成绿氨不仅可以实现新能源的本地化有效消纳，也是化工绿色转型的重要途径，可显著降低化工行业的碳排放，规模化应用潜力巨大。

实用新型内容

为解决上述缺陷，本实用新型提供了一种可再生能源电解水制氢直接合成绿氨系统，所述电解水制氢直接合成绿氨系统包括电解水制氢装置、合成氨装置以及氮气输送装置；所述电解水制氢装置和合成氨装置之间设有压缩装置；所述压缩装置包括第一压缩机和氢气高压储罐；所述第一压缩机的进气端与电解水制氢装置相连通，出气端与氢气高压储罐的进气端相连通，使得电解水制氢装置产生的氢气能够在高压的状态下进入氢气高压储罐；所述氢气高压储罐的出气端与合成氨装置相连通，所述氮气输送装置的出气端与合成氨装置相连通，使得氢气高压储罐中的高压氢气以及氮气能够进入合成氨装置中，在合成氨催化剂(电解水制氢产生的氢气中不可避免地掺杂少量的氧气，此处采用抗氧性合成氨催化剂可无需使用纯化装置对掺杂少量的氧气的氢气进行脱氧处理，直接将其作为原料直接合成绿氨，此处抗氧性合成氨催化剂为负载型的抗氧性合成氨催化剂，活性组分采用CoMoNi非贵金属或钌基贵金属，载体采用碳纳米材料、氧化铝或分子筛，活性助剂采用Ca、Mg等金属氧化物)的作用下进行反应，生成液氨。

在本实用新型的一种实施方式中，所述电解水制氢装置包括电解池、氧气纯化装置以及氢气纯化装置；所述氧气纯化装置的进气端与电解池的阳极槽相连通，出气端与大气或氧气储罐相连通，用于收集并纯化电解池产生的氧气；所述氢气纯化装置的进气端与电解池的阴极槽相连通，出气端与第一压缩机的进气端相连通，用于收集并纯化电解池产生的氢气，并将纯化后的氢气输送至第一压缩机。

在本实用新型的一种实施方式中，所述氢气纯化装置包括依次相连的氢气侧换热器、氢气气液分离器以及氢气洗涤塔；所述氢气侧换热器的进气端与电解池的阴极槽相连通，所述氢气洗涤塔的出气端与第一压缩机的进气端相连通，使得电解池产生的氢气能够先经氢气侧换热器降温，再经氢气气液分离器和氢气洗涤塔纯化，然后经第一压缩机压缩后，在高压的状态下进入氢气高压储罐。

在本实用新型的一种实施方式中，所述氧气纯化装置包括依次相连的氧气侧换热器、氧气气液分离器以及氧气洗涤塔；所述氧气侧换热器的进气端与电解池的阳极槽相连通，所述氧气洗涤塔的出气端与大气或氧气储罐相连通，使得电解池产生的氧气能够先经氧气侧换热器降温，再经氧气气液分离器和氧气洗涤塔纯化后，排放至大气或进入氧气储罐。

在本实用新型的一种实施方式中，所述电解池为碱性(AWE)电解池或质子交换膜(PEM)电解池。