高溫電解水蒸氣制氫反應(yīng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及新能源領(lǐng)域，特別是涉及一種高溫電解水蒸氣制氫反應(yīng)器的結(jié) 構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 能源是人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要條件之一，其可持續(xù)發(fā)展歷來受到世界各國(guó)的重 視。隨著社會(huì)的發(fā)展，人類對(duì)能源的需求也越來越大?；剂腺Y源的日益減少以及化石 燃料使用過程中產(chǎn)生的大量溫室氣體，使得人類正面臨著日益嚴(yán)重的能源危機(jī)以及環(huán)境保 護(hù)這兩個(gè)問題。尋找可替代油、氣等化石能源的新型能源載體，開發(fā)清潔能源，已經(jīng)成為當(dāng) 今世界能源發(fā)展的重要目標(biāo)和大勢(shì)所趨。
[0003] 氫能是一種理想的無污染和可再生的能源載體。作為一種具有可儲(chǔ)可輸送特點(diǎn)新 型能源，氫能與清潔一次能源構(gòu)成的能源系統(tǒng)，被認(rèn)為是最有希望替代化石燃料的能源體 系，氫能經(jīng)濟(jì)也日益受到廣泛的關(guān)注和重視。但是，只有當(dāng)氫氣能有以經(jīng)濟(jì)的、可持續(xù)的、非 化石原料并且不產(chǎn)生溫室氣體的方式制備時(shí)，氫能經(jīng)濟(jì)才具有顯著意義。
[0004] 現(xiàn)有制氫方法主要為礦物燃料轉(zhuǎn)化制氫，這是一種能量密集型過程，在制氫過程 中消耗大量化石燃料，同時(shí)排放大量二氧化碳?xì)怏w，帶來嚴(yán)重的環(huán)境問題，因此該工藝是 不可持續(xù)且不可取的。水電解制氫是目前應(yīng)用較廣且比較成熟的方法之一，只要提供一 定形式的一定能量，則可使水發(fā)生分解。公開號(hào)為CN102965687的中國(guó)實(shí)用新型專利申 請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N解決電解水過程中散熱效率較低問題的電解水制氫氧氣裝置。專利號(hào)為 CN102758212的中國(guó)實(shí)用新型專利以及公開號(hào)為CN104099635的中國(guó)實(shí)用新型專利申請(qǐng)則 提供了一種在超低電壓下通過電解水制氫的方法及其裝置。雖然水電解制氫工藝過程簡(jiǎn) 單、無污染，并且制得的氫氣純度比較高，但該過程消耗電量大，對(duì)于成熟的堿性電解水制 氫技術(shù)，制氫的單位電耗甚至高達(dá)5kWh/Nm3,因此其應(yīng)用受到一定的限制。
[0005] 高溫水蒸氣電解制氫技術(shù)（HTSE)采用高溫固體氧化物電解池 （Solid Oxide Electrolysis Cell，S0EC)，并結(jié)合高效的一次能源，如高溫氣冷堆（HTGR)等進(jìn)行制氫，具 有很高的制氫效率，同時(shí)能減少甚至消除溫室氣體的排放，完全有能力應(yīng)對(duì)未來氫能經(jīng)濟(jì) 的需求，是最理想的大規(guī)模制氫技術(shù)之一。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種高溫電解水蒸氣制氫反應(yīng)器，它可以提 高電解制氫的效率，簡(jiǎn)化工藝，降低電解制氫的能耗和成本。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的高溫電解水蒸氣制氫反應(yīng)器，包括：氧極電流 收集板、氧極流動(dòng)槽道、氧極流動(dòng)槽道密封條、氧電極、電解質(zhì)層、氫電極、絕緣包裹層、氫極 流動(dòng)槽道、氫極流動(dòng)槽道密封條和氫極電流收集板；其中，
[0008] 氧極電流收集板位于反應(yīng)器的頂部，并與外部電源的正極連接；
[0009] 氫極電流收集板位于反應(yīng)器的低部，并與外部電源的負(fù)極連接；
[0010] 氧極流動(dòng)槽道位于氧極電流收集板下方，氧極流動(dòng)槽道外側(cè)和氧極電流收集板相 連，氧極流動(dòng)槽道的流動(dòng)方向的兩側(cè)被氧極流動(dòng)槽道密封條封閉；
[0011] 氫極流動(dòng)槽道位于氫極電流收集板上方，氫極流動(dòng)槽道外側(cè)和氫極電流收集板相 連，氫極流動(dòng)槽道的流動(dòng)方向的兩側(cè)被氫極流動(dòng)槽道密封條封閉；
[0012] 氧電極位于氧極流動(dòng)槽道下方，氧電極外側(cè)與氧極流動(dòng)槽道相連；
[0013] 氫電極位于氫極流動(dòng)槽道上方，氫電極外側(cè)與氫極流動(dòng)槽道相連；
[0014] 電解質(zhì)層位于氧電極和氫電極之間，并與氧電極和氫電極緊密結(jié)合為一個(gè)整體；
[0015] 絕緣包裹層包圍在由氧電極、電解質(zhì)層和氫電極組成的整體的外面。
[0016] 較佳的，所述氧極流動(dòng)槽道和氫極流動(dòng)槽道的流動(dòng)方向呈正交錯(cuò)流方式。
[0017] 較佳的，可以在所述氧極流動(dòng)槽道和氫極流動(dòng)槽道的內(nèi)部布置隔板。
[0018] 較佳的，所述氧電極和氫電極可以采用多孔材料制備。
[0019] 所述反應(yīng)器運(yùn)行時(shí)的環(huán)境溫度為600~1000°C，與入料混合氣體的溫度相同。所 述反應(yīng)器運(yùn)行時(shí)施加的電壓在熱中性電壓附近。
[0020] 本實(shí)用新型通過改進(jìn)高溫電解水蒸氣制氫反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)，在槽道內(nèi)部布置適當(dāng)數(shù) 量及型式的隔板，抑制流動(dòng)的徑向擴(kuò)散，降低了紊流發(fā)生的可能性，還降低了極化損失，在 高溫環(huán)境下電解水蒸氣時(shí)更多地使用熱量能耗，顯著降低了電解制氫的電耗，大大提高了 制備氫氣的效率，從而降低了制備氫氣的成本。
【附圖說明】
[0021] 圖1是本實(shí)用新型的高溫電解水蒸氣制氫反應(yīng)器的外部整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖2是本實(shí)用新型的高溫電解制氫反應(yīng)器的左視剖面圖。
[0023] 圖3是本實(shí)用新型的高溫電解制氫反應(yīng)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分解示意圖。
[0024] 圖中附圖標(biāo)記說明如下：
[0025] 1 :氧極電流收集板
[0026] 2、3 :氧極流動(dòng)槽道密封條
[0027] 4 :氧極流動(dòng)槽道
[0028] 5:氧電極
[0029] 6:電解質(zhì)層
[0030] 7 :絕緣包裹層
[0031] 8:氫電極
[0032] 9 :氫極流動(dòng)槽道
[0033] 10、12 :氫極流動(dòng)槽道密封條
[0034] 11 :氫極電流收集板
【具體實(shí)施方式】
[0035] 為對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)與功效有更具體的了解，現(xiàn)結(jié)合附圖，詳述如 下：
[0036] 如圖1、2和圖3所示，本實(shí)用新型的高溫電解水蒸氣制氫反應(yīng)器，包括：氧極電流 收集板1，氧極流動(dòng)槽道4及氧極流動(dòng)槽道密封條2、3,氧電極5,電解質(zhì)層6,絕緣包裹層7， 氫電極8,氫極流動(dòng)槽道9及氫極流動(dòng)槽道密封條10、1