使用磷酸膜池的新型电化学氢分离装置

摘要

现行的在常温或接近常温下操作的氢分离工艺对含氢浓度低的原料气(如煤气)一般认为是不太有效的,而且对诸如H_2S、H_2O和NH_3等普通杂质十分敏感。能源研究股份有限公司正在开发一种通用的替代工艺,可以从任何含氢气体中分离氢。这种新工艺包括在气体扩散阳极让氢氧化(失去电子)成氢离子,并在电场作用下向阴极转移,在阴极还原放出氢气。该装置具有许多特点,包括氢收率高(>90％),产品纯度高(>99％),可容许各种杂质存在,产品压力可灵活变化,可有效地处理稀薄的原料气,压力损失很小,操作压力范围宽(包括大气压)等。能源研究股份有限公司已经使用高达75％(转化气),低达10％(工艺弛放气)的含氢原料气对该电化学氢分离装置作了可行性证明试验。本文对该工艺的操作原理、设计和装置性能(电流一电压关系、产品气的纯度、原料气氢浓度对收率的影响,能耗等)进行了描述。