本技術涉及分離提純，具體為以氫儲能燃料電池為動力的射頻等離子分離提純系統(tǒng)。

背景技術：

1、分離提純是指將混合物中的雜質分離出來以此提高其純度。主要包括化學提純、物理提純方法。其中射頻等離子體球化技術作為物理分離法的一種，可較好的應用于高熔點金屬雜質的分離提純；射頻等離子體球化技術是將原料通過等離子體的高溫加熱，使高熔點金屬受熱融化，低熔點雜質氣化燃燒，熔融后的高熔點金屬在表面張力和極高的溫度梯度共同作用下迅速凝固而形成球形粉體，進而與雜質產生分離。射頻等離子體球化技術在分離提純的同時還可將原料由不規(guī)則形狀轉化為球形度高、流動性好的高品質球形粉末，所以逐漸成為高熔點金屬、陶瓷、復合材料分離提純的方法之一。

2、現有技術中，射頻等離子分離提純過程中需要大功率的電流電離惰性氬氣，提高環(huán)境溫度，氬氣將待分離提純的粉末狀原料帶入等離子發(fā)生器中，在高溫加熱環(huán)境中完成高溫材料與低溫雜質的分離，高溫材料熔融后經過冷卻室溫度梯度作用、表面張力作用形成圓形顆粒聚集在粉料收集罐中。本實用新型提出以氫儲能燃料電池為動力的射頻等離子分離提純系統(tǒng)，解決上述技術問題。上述射頻等離子分離提純技術所需電量大、所需氬氣量大，分離提純成本居高不下。

3、本實用新型提出以氫儲能燃料電池為動力的射頻等離子分離提純系統(tǒng)，解決分離提純的高成本問題。

技術實現思路

1、以氫儲能燃料電池為動力的射頻等離子分離提純系統(tǒng),包括：供電模塊、等離子噴射模塊、分離過濾模塊、儲氫模塊、蓄熱模塊、粗粉收集罐、細粉收集罐、冷卻模塊，所述供電模塊與所述等離子噴射模塊連接，所述等離子噴射模塊的下端出口與所述粗粉收集罐固定連接，所述分離過濾模塊中分離過濾器的下端出口與所述細粉收集罐固定連接，所述分離過濾模塊與所述等離子噴射模塊連接，所述儲氫模塊與所述供電模塊、等離子噴射模塊連接，所述冷卻模塊用于所述等離子噴射模塊、分離過濾模塊、粗粉收集罐、細粉收集罐的冷卻，所述蓄熱模塊與所述供電模塊、冷卻模塊分別連接；所述供電模塊集供電、產氫于一體，產生的氫氣供應射頻等離子分離提純使用。

2、優(yōu)選的，所述以氫儲能燃料電池為動力的射頻等離子分離提純系統(tǒng),所述供電模塊包括sofc-soec電池、工業(yè)用電單元、逆變器、高頻感應電源，所述工業(yè)用電單元分別與所述sofc-soec電池中的soec電解池、所述等離子噴射模塊連接，所述儲氫模塊分別與soec電解池、sofc燃料電池、等離子噴射模塊連接；所述sofc燃料電池、soec電解池均與所述蓄熱模塊連接；所述儲氫模塊用于存儲所述soec電解池電解水產生的氫氣。

3、優(yōu)選的，所述以氫儲能燃料電池為動力的射頻等離子分離提純系統(tǒng),所述分離過濾模塊包括分離過濾器、真空系統(tǒng)，所述分離過濾器與所述等離子噴射模塊連接，所述真空系統(tǒng)與所述分離過濾器連接。

4、優(yōu)選的，所述以氫儲能燃料電池為動力的射頻等離子分離提純系統(tǒng),所述蓄熱模塊包括汽水混合加熱器、蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓罐，所述冷卻模塊、sofc燃料電池均與所述汽水混合加熱器的進口端連接，所述汽水混合加熱器的出口端與所述蒸汽發(fā)生器的進口端連接，所述蒸汽發(fā)生器的出口端與所述穩(wěn)壓罐的進口端連接，所述穩(wěn)壓罐的出口端與所述soec電解池連接。

5、優(yōu)選的，所述以氫儲能燃料電池為動力的射頻等離子分離提純系統(tǒng),所述等離子噴射模塊包括等離子噴射器、支撐框、布風板、手輪、風機，所述支撐框設置有卡槽，所述布風板的側邊設置有卡環(huán)、下板面設置有旋轉軸，所述卡環(huán)沿所述支撐框的卡槽平移將所述布風板安裝在所述支撐框的內側，所述卡環(huán)與所述布風板的側邊通過軸可轉動式連接，所述旋轉軸的一端與所述手輪直接固定或間接傳動連接；所述等離子噴射器在所述布風板安裝位置的上方開設有中粒徑粉料通道，所述中粒徑粉料通道出口端安裝有粉料收集罐，所述粉料收集罐與所述中粒徑粉料通道的外側均與所述冷卻模塊連接，所述風機與所述等離子噴射器連接且連接位置位于所述布風板的下方。

6、優(yōu)選的，所述以氫儲能燃料電池為動力的射頻等離子分離提純系統(tǒng),所述支撐框的兩側分別設置有上限位板、下限位板，所述布風板的一側位于所述上限位板的下方、另一側位于所述下限位板的上方。

7、優(yōu)選的，所述以氫儲能燃料電池為動力的射頻等離子分離提純系統(tǒng),所述等離子噴射模塊在所述布風板安裝位置的上方、中粒徑粉料通道下方開設有輔助粗粉收集通道，所述輔助粗粉收集通道的出口端設置有輔助粗粉收集罐。

8、以氫儲能燃料電池為動力的射頻等離子分離提純系統(tǒng)，運行方法如下，

9、s1：通過高壓電場在等離子噴射器中將氫氣電離，形成高焓值的等離子體；

10、s2：將原料送入等離子噴射器中并通過高焓值的氫氣等離子體產生的高溫將原料熔融,將雜質成分氣化或燃燒；

11、s3：熔融后的原料在溫度梯度、表面張力作用下形成顆粒均勻的粉體；被氣化或燃燒的雜質被負壓吸至等離子噴射器之外，完成原料與雜質的分離；

12、通過在高溫設備外壁的夾套中通入冷卻介質實現設備的降溫過程。

13、其中，步驟s1中的高壓電場由工業(yè)供電設備或/和sofc-soec電池供應，所述sofc-soec電池包括sofc燃料電池、sofc電解池；當工業(yè)用電費用低時，提高工業(yè)供電比例、降低sofc-soec電池供電比例，工業(yè)用電費用低時給sofc-soec電池供電，通過水電解反應制備氫氣，將氫氣存儲收集后為射頻等離子分離提純系統(tǒng)提供氫氣、為sofc燃料電池供應氫氣氣體；當工業(yè)用電費用高時，降低工業(yè)用電量比例、提高sofc-soec電池的供電比例。

14、可選擇的，向等離子噴射器中通入氫氣，通過氫氣環(huán)境氛圍避免原料高溫條件下被氧化。氫氣為還原性氣體，將現有技術中以氬氣為代表的惰性保護氣體更換為氫氣，節(jié)省了惰性氣體的使用；另一方面，作為保護氣體的氫氣焓值高，作為等離子氣體瞬間溫度高達10000～20000k，可瞬間氣化被分離提純介質，滿足高熔點原料與雜質分離的需求，分離提純效率高。

15、可選擇的，冷卻介質為水時，射頻等離子分離提純過程中產生的熱量與冷卻水換熱回收后，將回收的熱量用于提高soec電解池的水溫，提高電解池的電解效率。

16、可選擇的，冷卻介質為水時，將所述sofc燃料電池供電過程中產生的水蒸氣熱量回收，為所述soec電解池水電解氫提供能量，實現能量回收利用。

17、工作原理如下：通過氫燃料電池發(fā)電產氫過程的可逆性，根據用電高峰低谷時期工業(yè)用電價格的變化，在電費低時提高工業(yè)用電量的同時通過工業(yè)用電電解水產氫，存儲的氫氣可用于給燃料電池供應氫氣、給等離子噴射器供應氫氣，盡量提高氫源的內部供給比例，低谷用電一方面解決國家電網的電存儲壓力、另一方面有效降低分離提純成本；通過將分離提純過程中產生的熱量、sofc燃料電池釋放的熱量回收利用于soec電池的水產氫過程，降低外部能量的輸入，進一步降低系統(tǒng)的運行成本；再者，將sofc-soec電池生成的水可用于高溫冷卻過程，系統(tǒng)內部的水循環(huán)重復使用。

18、上述射頻等離子分離提純方法從多方面實現分離提純成本的多級降低，為高熔點金屬、陶瓷、復合材料提供了低成本的分離提純方法。

19、本實用新型專利的特點是將sofc-soec氫燃料電池/電解池與高純制粉系統(tǒng)有機結合在一起，將制粉系統(tǒng)高能耗(電、氫氣)與固體氧化電池電解水產氫、氫氣發(fā)電可逆的特點相結合，實現分離提純系統(tǒng)電、氫氣的低廉獲取。同時產生的大量熱量反過來供給soec電解氫使用，降低制氫、發(fā)電的成本。本實用新型可有效降低高熔點原料分離提純的成本；產物可分離提純的同時還可獲得使用性能的改善；氫氣可作為保護氣體使用，也可供應燃料電池發(fā)電。

20、本實用新型專利中將現有技術中使用的惰性氣體更換為焓值高且具有還原性的氫氣，減少了氬氣的使用且有效避免原料被氧化，保證分離提純后原料的純度。