CN102167285A - 一种便携式安全可控的水解制氢装置 - Google Patents

一种便携式安全可控的水解制氢装置 Download PDF

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罗辉
浦旭鑫
汪正军
王飞久
张坤
彭颖杰
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Abstract

本发明公开了一种便携式安全可控的水解制氢装置，它包括储存固体反应物料的反应器、储水罐和管路，所述的反应器与储水罐之间设置有将储水罐中的水压入反应器的微型泵；反应器上设置有将氢气输出的出气口和将反应水输入的进水口；出气口连通压力传感器和冷凝干燥器；压力传感器和微型泵分别与控制电路电连接；冷凝干燥器上设置有氢气输出管。本发明具有以下有益效果：1、具有制氢速率可控，响应时间短，固体反应物料利用率高等优点。为氢燃料电池以及各行业便携式电源提供氢源。2、本发明结构简单，简单易操作，制氢可控，无污染，成本低，安全可靠，适合为氢燃料电池以及各行业便携式电源提供氢源。

Description

一种便携式安全可控的水解制氢装置
技术领域
本发明公开了一种便携式安全可控的水解制氢装置，属于氢气制备技术领域。
背景技术
随着环境的恶化和全球气候的变暖，发展高效清洁能源技术已成为21世纪世界各国发展的战略目标。氢气是一种高效、无污染的洁净能源，在国防工业、交通运输、金属切割、医药卫生等技术领域有着广泛和重要的应用。氢气能量密度高，燃烧后只产生水、不产生具有温室效应的CO2和其它有毒气体，对环境无污染，是一种极具开发潜力的理想清洁能源。现有技术制备氢气的方法是电解水；天然气、石油、煤等化石燃料的重整以及太阳能催化等。这些方法在便携式制氢技术领域的应用存在一些技术问题，比如设备复杂、制备氢气成本高和产氢效率低等。
为了满足氢燃料电池以及其他行业对氢气的应用需求，开发便携式制氢技术成为热点。最近国际上开发了以铝合金、碱金属硼氢化物和碱土金属硼氢化物等制氢材料，这些制氢材料与水发生水解反应放出大量的氢气。控制好相关条件就能产生持续稳定的氢气，以供应氢燃料电池或其它需氢装置。如日本Genepax公司研制出水驱动的环保汽车，这种车仅需一公升水即可以八十公里的时速跑一小时。这一化学过程类似于铝合金和水反应产生氢。同时美国Millennium Cell公司与Daimler-Chrysler公司成功研制出以硼氢化物为燃料的汽车燃料电池系统。
虽然使用铝合金、碱金属硼氢化物和碱土金属硼氢化物等制氢材料与水反应制氢有很多优点，但是需要一种结构简单，安全可靠，可根据需要安全可控的供氢装置。目前国内外公布了一些氢气的制备方法和装置，但仍存在装置功能单一，不具备安全可控性能，这样在实际应用中会带来不便。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种便携式安全可控的水解制氢装置。以解决现有技术的上述问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现。
一种便携式安全可控的水解制氢装置，包括储存固体反应物料的反应器、储水罐和管路，所述的反应器与储水罐之间设置有将储水罐中的水压入反应器的微型泵；反应器上设置有将氢气输出的出气口和将反应水输入的进水口；出气口连通压力传感器和冷凝干燥器；压力传感器和微型泵分别与控制电路电连接；冷凝干燥器上设置有氢气输出管；压力传感器、微型泵和控制电路组成控制单元，从而实现安全可控，确保系统内氢压稳定。
所述的微型泵与反应器之间设置有单向阀，避免反应器内气压将水压回储水罐。
反应器内的固体反应物料为金属单质铝、铝合金、硼氢化锂、硼氢化钠中的一种或几种。
所述的微型泵为微型水泵或微型气泵。
所述的反应器的上部、进水口和出气口的下方安装有水平的挡板。
所述的反应器、储水罐、管路和阀材质选自为不锈钢、聚四氟乙烯和聚丙烯塑料中的一种。
所述的氢气输出管上安装有调压阀。
本发明通过压力传感器来监测反应器内的压力变化。当反应器内的压力低于预设最小压力时，微型泵开启，输送水进入到反应器，水与固体反应物料发生水解反应产生氢气，根据反应器内压力变化情况调节微型泵的进水量，控制反应的速率，从而实现安全可控制氢。产生的气体流经冷凝干燥管去除水蒸气后，供给需氢装置。当反应器内的压力达到预设的最大值时，微型泵停止输送水，固体反应物料的水解反应逐渐停止。
与同类制氢装置相比，本发明具有以下有益效果：
1、所提供的便携式安全可控水解制氢装置具有制氢速率可控，响应时间短，固体反应物料利用率高等优点。为氢燃料电池以及各行业便携式电源提供氢源。
2、本发明结构简单，简单易操作，制氢可控，无污染，成本低，安全可靠，适合为氢燃料电池以及各行业便携式电源提供氢源。
附图说明
图1为便携式安全可控的水解装置示意图；
图中：1、反应器  2、储水罐  3、微型泵  4、压力传感器5、冷凝干燥器  6、控制电路  7、单向阀  8、挡板  9、调压阀  10、固体反应物料。
具体实施方式
下面通过实施例和附图对本发明作进一步说明，其目的仅在于更好理解本发明的设计内容而非限制本发明的保护范围。
实施例1
如图1所示，便携式安全可控的水解制氢装置，包括储存固体反应物料10的反应器1、储水罐2和连接管路，所述的反应器1与储水罐2之间设置有将储水罐2中的水压入反应器1的微型泵3；反应器1上设置有将氢气输出的出气口和将反应水输入的进水口；出气口连通压力传感器4和冷凝干燥器5；压力传感器4和微型泵3分别与控制电路6电连接；冷凝干燥器5上设置有氢气输出管；压力传感器4、微型泵3和控制电路6组成控制单元，从而实现安全可控，确保系统内氢压稳定。
所述的微型泵3与反应器1之间设置有单向阀7，避免反应器1内气压将水压回储水罐2。所述的反应器1的上部、进水口和出气口的下方安装有水平的挡板8。所述的氢气输出管上安装有调压阀9。
反应器1内储存固体反应物料10为金属单质铝，反应器1接有微型泵3，微型泵3将储水器2的水压入反应器1；控制单元5调控微型泵3加入水的量来实现安全可控，确保系统内氢压稳定；最终出来的氢气通过调压阀9来调节压力。
实施例2
装置同实施例1，反应器1内储存固体反应物料10为铝合金，反应器1接有微型泵3，微型泵3将储水器2的水压入反应器1；控制单元5调控微型泵3加入水的量来实现安全可控，确保系统内氢压稳定；最终出来的氢气通过调压阀9来调节压力。
实施例3
装置同实施例1。反应器1内储存固体反应物料10为碱金属硼氢化物，反应器1接有微型泵3，微型泵3将储水器2的水压入反应器1；控制单元5调控微型泵3加入水的量来实现安全可控，确保系统内氢压稳定；最终出来的氢气通过调压阀9来调节压力。
实施例4
装置同实施例1。反应器1内储存固体反应物料10为碱土金属硼氢化物，反应器1接有微型泵3，微型泵3将储水器2的水压入反应器1；控制单元5调控微型泵3加入水的量来实现安全可控，确保系统内氢压稳定；最终出来的氢气通过调压阀9来调节压力。
实施例5
装置同实施例1。反应器1内储存固体反应物料10为实例1、2、3、4中所用固体反应物料的两种、三种或四种的混合，反应器1接有微型泵3，微型泵3将储水器2的水压入反应器1；控制单元5调控微型泵3加入水的量来实现安全可控，确保系统内氢压稳定；最终出来的氢气通过调压阀9来调节压力。

Claims (7)

1.一种便携式安全可控的水解制氢装置，包括储存固体反应物料的反应器、储水罐和管路，其特征在于：所述的反应器与储水罐之间设置有将储水罐中的水压入反应器的微型泵；反应器上设置有将氢气输出的出气口和将反应水输入的进水口；出气口连通压力传感器和冷凝干燥器；压力传感器和微型泵分别与控制电路电连接；冷凝干燥器上设置有氢气输出管；压力传感器、微型泵和控制电路组成控制单元，从而实现安全可控，确保系统内氢压稳定。
2.根据权利要求1所述的一种便携式安全可控的水解制氢装置，其特征在于：所述的微型泵与反应器之间设置有单向阀。
3.根据权利要求1所述的一种便携式安全可控的水解制氢装置，其特征在于：反应器内的固体反应物料为金属单质铝、铝合金、硼氢化锂、硼氢化钠中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种便携式安全可控的水解制氢装置，其特征在于：所述的微型泵为微型水泵或微型气泵。
5.根据权利要求1所述的一种便携式安全可控的水解制氢装置，其特征在于：所述的反应器的上部、进水口和出气口的下方安装有水平的挡板。
6.根据权利要求1所述的一种便携式安全可控的水解制氢装置，其特征在于：所述的反应器、储水罐、管路和阀材质选自为不锈钢、聚四氟乙烯和聚丙烯塑料中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种便携式安全可控的水解制氢装置，其特征在于：所述的氢气输出管上安装有调压阀。
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