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燃料电池的水处理装置及燃料电池的水处理方法

发布时间:2018-9-25 18:22:52  中国污水处理工程网

  申请日2010.10.13

  公开(公告)日2014.02.19

  IPC分类号C02F1/42

  摘要

  本发明提供一种不依赖于离子交换树脂就能处理包含在被处理水中的碳酸气体的燃料电池用的水处理装置以及燃料电池的水处理方法。本发明提供使用离子交换树脂的燃料电池的水处理装置,其在所述离子交换树脂的上游侧设置包含不具有离子交换基的疏水性粒子的气液分离部。

  权利要求书 [支持框选翻译]

  1.一种燃料电池的水处理装置,其使用离子交换树脂,其特征在于,

  在所述离子交换树脂的上游侧设置有包含不具有离子交换基的疏水 性粒子的气液分离部,其中,不具有离子交换基的疏水性粒子是与被处理 水中的杂质离子不进行离子交换的物质。

  2.如权利要求1所述的燃料电池的水处理装置,其特征在于,

  所述不具有离子交换基的疏水性粒子和所述离子交换树脂被填充在 同一填充塔内。

  3.如权利要求1所述的燃料电池的水处理装置,其特征在于,

  所述不具有离子交换基的疏水性粒子和所述离子交换树脂分别被填 充在不同的填充塔内。

  4.如权利要求2所述的燃料电池的水处理装置,其特征在于,

  所述不具有离子交换基的疏水性粒子的比重比含有二氧化碳的液体 还轻。

  5.如权利要求4所述的燃料电池的水处理装置,其特征在于,

  所述不具有离子交换基的疏水性粒子的真比重是1.04以下。

  6.如权利要求1~5中任意一项所述的燃料电池的水处理装置,其特 征在于,

  所述不具有离子交换基的疏水性粒子的对于水的接触角是68°以上。

  7.如权利要求1~5中任意一项所述的燃料电池的水处理装置,其特 征在于,

  所述不具有离子交换基的疏水性粒子的表面积/体积是0.5m-1以上。

  8.如权利要求2~5中任意一项所述的燃料电池的水处理装置,其特 征在于,

  填充了所述不具有离子交换基的疏水性粒子的填充塔内的被处理水 的滞留时间是0.5分钟~100分钟的范围。

  9.如权利要求2~5中任意一项所述的燃料电池的水处理装置,其特 征在于,

  具有对填充了所述不具有离子交换基的疏水性粒子的填充塔内进行 冷却的冷却机构。

  10.一种燃料电池的水处理方法,是使用离子交换树脂的燃料电池的 水处理方法,其特征在于,

  在所述离子交换树脂的上游侧设置包含不具有离子交换基的疏水性 粒子的气液分离部,从燃料电池排出的冷凝水在通过所述气液分离部之 后,通过所述离子交换树脂,其中,不具有离子交换基的疏水性粒子是与 被处理水中的杂质离子不进行离子交换的物质。

  11.如权利要求10所述的燃料电池的水处理方法,其特征在于,

  所述不具有离子交换基的疏水性粒子和所述离子交换树脂填充在同 一填充塔内。

  12.如权利要求10所述的燃料电池的水处理方法,其特征在于,

  所述不具有离子交换基的疏水性粒子和所述离子交换树脂分别填充 在不同的填充塔内。

  13.如权利要求11所述的燃料电池的水处理方法,其特征在于,

  所述不具有离子交换基的疏水性粒子的比重比含有二氧化碳的液体 还轻。

  14.如权利要求13所述的燃料电池的水处理方法,其特征在于,

  所述不具有离子交换基的疏水性粒子的真比重是1.04以下。

  15.如权利要求10~14中任意一项所述的燃料电池的水处理方法, 其特征在于,

  所述不具有离子交换基的疏水性粒子的对于水的接触角是68°以上。

  16.如权利要求10~14中任意一项所述的燃料电池的水处理方法, 其特征在于,

  所述不具有离子交换基的疏水性粒子的表面积/体积是0.5m-1以上。

  17.如权利要求10~14中任意一项所述的燃料电池的水处理方法, 其特征在于,

  被填充了所述不具有离子交换基的疏水性粒子的填充塔内的被处理 水的滞留时间是0.5分钟~100分钟的范围。

  18.如权利要求10~14中任意一项所述的燃料电池的水处理方法, 其特征在于,

  对被填充了所述不具有离子交换基的疏水性粒子的填充塔内进行冷 却。

  说明书 [支持框选翻译]

  燃料电池的水处理装置及燃料电池的水处理方法

  技术领域

  本发明涉及使用离子交换树脂的燃料电池的水处理装置的技术。

  背景技术

  燃料电池需要氢,而为了从城市燃气或者天然气等制造氢,又需要在 改性工序中使用水。此外,在冷却燃料电池时或者在对固体高分子型燃料 电池的高分子膜进行加湿等时也需要使用水。

  作为这样的在燃料电池的运转中必要的水,例如,可以利用对燃料电 池的发电反应产生的冷凝水进行处理而获得的处理水(纯水)等(例如, 参照专利文献1)。

  从燃料电池中排出的冷凝水中含有碳酸根离子或者碳酸氢根离子(以 下称为碳酸根离子等或者仅称为碳酸)等杂质离子。而且,在温度或者压 力等周围状况变化的情况下或者气液分离不佳的情况下,冷凝水中的碳酸 会变成气泡(主要是二氧化碳)。

  而且,如果在具备离子交换树脂的水处理装置内产生上述气泡,则会 引起以下问题。第一,如果在离子交换树脂周边产生气泡,则气泡会妨碍 离子交换树脂和冷凝水之间的接触,而不能充分地进行离子交换反应。如 果出现该状态,则水处理装置无法发挥规定的水处理性能,有可能引起处 理水质的恶化。第二,如果在水处理装置内留存气泡,则无法将气泡挤出 系统外,会引起流量降低。另外,虽然通过将向水处理装置供给冷凝水的 泵的输出提高,能将气泡挤出系统外,但一般在燃料电池中为了提高能量 效率而希望极力减少在燃料电池中使用的部件的使用电量,因此供给冷凝 水的泵等的输出被设定成很低,从而无法提高泵的输出。

  专利文献1:特开平8-17457号公报

  但是,燃料电池是以长期运用为目标而开发的,因此同样期待用于该 燃料电池的水处理装置也能长期运用。然而,如果在水处理装置内产生气 泡,则有可能产生上述问题,会对长期运用起到不良的影响。

  对于该点,可以考虑针对气泡的产生,采用增加离子交换树脂的填充 量而去除成为气泡产生的原因的碳酸根离子、碳酸氢根离子等方法,但这 样会导致水处理的成本提高,不是根本的对策。

  发明内容

  鉴于上述问题,本发明的目的在于提供一种能够不依赖于离子交换树 脂就能处理包含在被处理水中的碳酸气体的用于燃料电池的水处理装置 以及燃料电池的水处理方法。

  本发明提供一种使用了离子交换树脂的燃料电池的水处理装置,其在 所述离子交换树脂的上游侧设置有包含不具有离子交换基的疏水性粒子 的气液分离部。

  在所述燃料电池的水处理装置中,优选所述不具有离子交换基的疏水 性粒子和所述离子交换树脂被填充在同一填充塔内。

  在所述燃料电池的水处理装置中,优选所述不具有离子交换基的疏水 性粒子和所述离子交换树脂分别被填充在不同的填充塔内。

  在所述燃料电池的水处理装置中,优选所述不具有离子交换基的疏水 性粒子的比重比二氧化碳含有液体轻。

  在所述燃料电池的水处理装置中,优选所述不具有离子交换基的疏水 性粒子的真比重是1.04以下。

  在所述燃料电池的水处理装置中,优选所述不具有离子交换基的疏水 性粒子的对于水的接触角是68°以上。

  在所述燃料电池的水处理装置中,优选所述不具有离子交换基的疏水 性粒子的表面积/体积是0.5m-1以上。

  在所述燃料电池的水处理装置中,优选所述不具有离子交换基的疏水 性粒子被填充后的填充塔内的被处理水的滞留时间是0.5分钟~100分钟 的范围。

  在所述燃料电池的水处理装置中,优选具有对被填充了所述不具有离 子交换基的疏水性粒子的填充塔内进行冷却的冷却机构。

  本发明提供一种使用离子交换树脂的燃料电池的水处理方法,其在所 述离子交换树脂的上游侧设置有包含不具有离子交换基的疏水性粒子的 气液分离部,从燃料电池排出的冷凝水在通过所述气液分离部之后,通过 所述离子交换树脂。

  另外,在所述燃料电池的水处理方法中,优选所述不具有离子交换基 的疏水性粒子和所述离子交换树脂填充在同一填充塔内。

  另外,在所述燃料电池的水处理方法中,优选所述不具有离子交换基 的疏水性粒子和所述离子交换树脂分别填充在不同的填充塔内。

  另外,在所述燃料电池的水处理方法中,优选所述不具有离子交换基 的疏水性粒子的比重比二氧化碳含有液体轻。

  在所述燃料电池的水处理方法中,优选所述不具有离子交换基的疏水 性粒子的真比重是1.04以下。

  在所述燃料电池的水处理方法中,优选所述不具有离子交换基的疏水 性粒子的对于水的接触角是68°以上。

  在所述燃料电池的水处理方法中,优选所述不具有离子交换基的疏水 性粒子的表面积/体积是0.5m-1以上。

  在所述燃料电池的水处理方法中,优选所述不具有离子交换基的疏水 性粒子被填充后的填充塔内的被处理水的滞留时间是0.5分钟~100分钟 的范围。

  在所述燃料电池的水处理方法中,优选对被填充了所述不具有离子交 换基的疏水性粒子的填充塔内进行冷却。

  采用本发明,能够在不依赖于离子交换树脂的情况下处理被处理水中 含有的二氧化碳。

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