一種消除燃料電池氧化劑中二氧化硫的方法
2023-05-20 06:37:41 1
專利名稱：一種消除燃料電池氧化劑中二氧化硫的方法
技術領域：
本發明涉及燃料電池(氫氧)領域，尤其涉及消除進入燃料電池氧化劑(空 氣)中的二氧化硫技術。
背景技術：
質子交換膜燃料電池的氧化劑是空氣中的氧，它是通過空氣過濾器將空氣 中的顆粒物過濾掉，再由鼓風機或者空氣壓縮機將空氣輸送到電池陰極。現有 技術的不足在於空氣過濾器只具有除塵的作用，不具有脫除空氣中汙染氣體 如二氧化硫的作用。當二氧化硫進入電池陰極，很容易吸附在陰極催化劑上， 形成不可逆吸附，從而造成催化劑中毒，降低催化劑活性，使得電池性能逐漸 降低。
發明內容
本發明的目的是提供消除燃料電池氧化劑中二氧化硫的方法，將處理過的活 性碳纖維置於燃料電池系統中的空氣過慮器的過濾部件中，用活性碳纖維吸附進 入燃料電池陰極的空氣中的二氧化硫，從而保持電池穩定運行。
本發明的技術方案是 一種消除燃料電池氧化劑中二氧化硫的方法，包括 對進入燃料電池的空氣用空氣過濾器進行過濾，特徵是所述的消除燃料電池 氧化劑中二氧化硫的方法還包括在空氣過濾器的過濾部件中加入經過處理的活 性炭纖維。
本發明所述的消除燃料電池氧化劑中二氧化硫的方法，特徵在於所述的 加入空氣過濾器的過濾部件中的經過處理的活性炭纖維是將處理過的活性炭纖 維加工成碳纖維紙、碳纖維氈、碳纖維墊中的一種置於空氣過濾器中過濾部件 中。
本發明所述的消除燃料電池氧化劑中二氧化硫的方法，特徵在於所述的 經過處理的活性炭纖維的處理方法包括以下步驟 1)活性炭纖維的預處理
將要處理的活性炭纖維置於反應管中，反應管內通入高純氮氣保護，在高
純氮氣保護下並加熱至150-200°C ，保溫30-60分鐘；2) 活性炭纖維吸附有機胺
將經步驟1處理的活性炭纖維，在高純氮氣氣氛下原位降至室溫，將高純 氮氣接通裝有有機胺的鼓泡器，高純氮氣通過裝有有機胺的鼓泡器後再進入裝 有活性炭纖維反應管，用鼓泡方法使有機胺蒸汽隨高純氮氣一起進到裝有活性 炭纖維的反應管中，常溫下通氣20-90分鐘；
3) 活性炭纖維的高溫活化
將步驟2處理過的活性炭纖維在高純氮氣氣氛保護下以2TVmin 6'C/min 的速度升溫至800-90CTC ，恆溫卜2小時，恆溫後將溫度降到室溫。
本發明所述的消除燃料電池氧化劑中二氧化硫的方法，特徵在於所述的 活性炭纖維是聚丙烯基碳纖維、黏膠基碳纖維、瀝青基碳纖維、酚醛基碳纖維 中的任意一種。
本發明所述的消除燃料電池氧化劑中二氧化硫的方法，特徵在於所述的
有機胺為丙烯胺或者乙胺、乙二胺、丙胺、丁胺中的任意一種。
本發明的基本原理是當二氧化硫通過物理吸附到活性炭纖維表面後，會在 活性炭纖維表面上與空氣中的氧催化氧化成三氧化硫，在水蒸氣存在時轉變為硫 酸。活性炭纖維有比較大的比表面積和特殊的孔結構，因而具有吸附容量大，吸 附與脫附速度快，催化轉化快的特點，同時它具有可以加工成各種形狀的特性。 將其經過活化處理後，用於空氣過濾器中，使其對空氣中的二氧化硫進行吸附轉 化，達到消除進入燃料電池的氧化劑中的二氧化硫的目的。
本發明的優點是除二氧化硫活性高、採用該方法處理相比其它方法產品收 率高。具有重量輕、使用方便，價格便宜，環保，使用後能夠再生，還可以與其 它纖維複合，產生多種複合過濾的機能。
具體實施方式
實施實例1
將聚丙烯晴基(PAN)碳纖維放在反應管中，在高純氮氣氣氛下在電爐中升 溫加熱，在18(TC下恆溫60分鐘。恆溫60分鐘後在高純氮氣氣氛下將溫度降到 室溫。然後通過四通閥將高純氮氣轉換到裝有丙烯胺的鼓泡器流程上，通過高 純氮氣將丙烯胺蒸汽帶到反應管中，在聚丙烯晴碳纖維上吸附80分鐘後，再將 高純氮氣通過四通闊切換到原來高純氮氣只通過反應管氣路。10分鐘後以4°C /min的速度升溫，在溫度升到85(TC時恆溫1小時，恆溫1小時後，將溫度降到室溫後將聚丙烯晴基(PAN)碳纖維取出。將此聚丙烯晴基(PAN)碳纖維加 工成與空氣過濾器配套的形式置於空氣過濾器中。這個空氣過濾器在燃料電池 的空氣供給系統中就可消除燃料電池氧化劑中的二氧化硫。 實施實例2
將聚丙烯晴基(PAN)碳纖維放在反應管中，在高純氮氣氣氛下在電爐中升 溫加熱，在200。C下恆溫45分鐘。恆溫45分鐘後在高純氮氣氣氛下將溫度降到 室溫。然後通過四通閥將高純氮氣轉換到裝有丁胺的鼓泡器流程上，通過高純 氮氣將丁胺蒸汽帶到反應管中，在聚丙烯晴碳纖維上吸附90分鐘後，再將高純 氮氣通過四通閥切換到原來高純氮氣只通過反應管氣路。20分鐘後以4°C/min 的速度升溫，在溫度升到900'C時恆溫1.5小時，恆溫1.5小時後，將溫度降到 室溫後將聚丙烯晴基(PAN)碳纖維取出。將此聚丙烯晴基(PAN)碳纖維加工 成與空氣過濾器配套的形式置於空氣過濾器中。這個空氣過濾器在燃料電池的 空氣供給系統中就可消除燃料電池氧化劑中的二氧化硫。
權利要求
1、一種消除燃料電池氧化劑中二氧化硫的方法，包括對進入燃料電池的空氣用空氣過濾器進行過濾，特徵是所述的消除燃料電池氧化劑中二氧化硫的方法還包括在空氣過濾器的過濾部件中加入經過處理的活性炭纖維。
2、 按權利要求1所述的消除燃料電池氧化劑中二氧化硫的方法，特徵在於: 所述的加入空氣過濾器的過濾部件中的經過處理的活性炭纖維是將處理過的活 性炭纖維加工成碳纖維紙、碳纖維氈、碳纖維墊中的一種置於空氣過濾器中的 過濾部件中。
3、 按權利要求1所述的消除燃料電池氧化劑中二氧化硫的方法，特徵在於 所述的經過處理的活性炭纖維的處理方法包括以下步驟1) 活性炭纖維的預處理將要處理的活性炭纖維置於反應管中，反應管內通入高純氮氣保護，在高純氮氣保護下並加熱至150-200°C，恆溫30-60分鐘；2) 活性炭纖維吸附有機胺將經步驟1處理的活性炭纖維，在高純氮氣氣氛下原位降至室溫，將高純 氮氣接通裝有有機胺的鼓泡器，高純氮氣通過裝有有機胺的鼓泡器後再進入裝 有活性炭纖維反應管，用鼓泡方法使有機胺蒸汽隨高純氮氣一起進到裝有活性炭纖維的反應管中，常溫下通氣20-90分鐘；3) 活性炭纖維的高溫活化將步驟2處理過的活性炭纖維在高純氮氣氣氛保護下以2°C/min 6°C/min 的速度升溫至800-900°C，恆溫l-2小時，恆溫後將溫度降到室溫。
4、 按權利要求3所述的消除燃料電池氧化劑中二氧化硫的方法，特徵在於 所述的活性炭纖維是聚丙烯基碳纖維、黏膠基碳纖維、瀝青基碳纖維、酚醛基 碳纖維中的任意一種。
5、 按權利要求3所述的消除燃料電池氧化劑中二氧化硫的方法，特徵在於 所述的有機胺為丙烯胺或者乙胺、乙二胺、丙胺、丁胺中的任意一種。
全文摘要
一種消除燃料電池氧化劑中二氧化硫的方法，包括對進入燃料電池的空氣用空氣過濾器進行過濾，特徵是所述的消除燃料電池氧化劑中二氧化硫的方法還包括在空氣過濾器中加入經過處理的活性碳纖維。活性碳纖維的處理方法，包括將活性碳纖維在高純氮氣保護下恆溫預處理；用鼓泡方法使活性碳纖維吸附有機胺在高純氮氣氣氛保護下高溫活化。本發明的優點是除二氧化硫活性高、採用該方法處理相比其它方法產品收率高。具有重量輕、使用方便，價格便宜，環保，使用後能夠再生，還可以與其它纖維複合，產生多種複合過濾的機能。
文檔編號B01D53/86GK101306296SQ200810012328
公開日2008年11月19日 申請日期2008年7月14日 優先權日2008年7月14日
發明者明 侯, 侯中軍, 明平文, 林治銀, 翟俊香 申請人:新源動力股份有限公司