CN105439085B - 一种氢氧分离产生能源系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及新型能源领域，尤其涉及一种氢氧分离产生能源系统，其包括补水槽；所述补水槽连接多个反应器；多个反应器顶部连通集气筒，底部连通沉淀槽；所述集气筒依次连通过滤槽，缓冲罐以及暂存罐；其中每一所述反应器内设有反应棒，所述反应棒上设有金属触媒反应物，所述金属触媒反应物是由多种不同金属触媒制备而成。本系统中的金属触媒反应物可以在反应器中诱发水和氢氧分离反应产生所需的清洁能源，可以减少对传统化石能源的依赖，并让能源使用对环境的危害与污染大幅降低，故对能源产业和环境生态的和谐发展具有重要的意义，该系统占地面积较小、原料易得、操作安全、成本低，适合大规模推广利用。

Description

一种氢氧分离产生能源系统

技术领域

本发明涉及新型能源领域，尤其涉及一种氢氧分离产生能源系统。

背景技术

随着社会经济的发展，能源和资源的消耗速度越来越快，世界对能源短缺和环境保护的呼声不断高涨，节约能源，保护环境已经成为人类可持续发展的必要条件，人们的注意力正转向再生能源的利用和开发。燃料能源是其中消耗最多使用量最大的一种，其广泛应用于工业生产和家庭生活等。传统的燃料能源大多依赖柴油、煤气等，这些能源的燃烧利用率不高，而且为不可再生能源并且燃烧后的排放对空气和环境的污染较大，对人身的健康有潜伏着的危害。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明目的是提供一种氢氧分离产生能源系统，该系统可连续的产生高热值与洁净的混氢气体，可广泛应用于供热、采暖、发电、民生、工业、运输、救难等领域；具有零碳排、无污染、成本低、安全性能高的优点，可以很好地解决能源短缺、环境污染、气候变等问题，具有良好的社会效果。

为实现所述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种氢氧分离产生能源系统，包括补水槽；所述补水槽连接多个反应器；多个反应器顶部连通集气筒，底部连通沉淀槽；所述集气筒依次连通过滤槽，缓冲罐以及暂存罐；其中每一所述反应器内设有反应棒，所述反应棒上设有金属触媒反应物，所述金属触媒反应物是由多种不同金属触媒制备而成。

进一步的，所述补水槽的槽底连通第一进水管，所述第一进水管上设有电磁阀；所述第一进水管上还连通一分支进水管，所述分支进水管连接一膨胀水箱，所述膨胀水箱通过管道连接多个反应器。

进一步的，多个反应器均通过管道与一水位控制仪连接，所述水位控制仪与所述第一进水管上的电磁阀电性连接。

进一步的，所述补水槽的右侧壁靠近槽顶的位置连通出水管道，所述出水管道连通多个反应器。

进一步的，每一反应器的底部连通一第二进水管，所述第二进水管上设有进水阀，所述第二进水管连接所述补水槽的出水管道。

进一步的，每一反应器的底部连通排污管道，每一所述排污管道上设有排污阀；所有反应器上的排污管道汇集到一主管道上，所述主管道设有两个出水口，每一出水口连通一沉淀槽，与两个出水口连通的两沉淀槽串联，至少一个沉淀槽连通一循环管，所述循环管连通补水槽。

进一步的，每一所述反应器的顶部上设有通气管道，所有的通气管道连通所述集气筒，所述集气筒通过第一出气管道连接所述过滤槽。

进一步的，所述过滤槽包括相互串联的第一过滤槽和第二过滤槽；所述第一过滤槽的左侧壁靠近槽底的位置连接第一出气管道的出气口；所述第二过滤槽的槽顶连接一第二出气管道的进气口，所述第二出气管道的出气口连接所述缓冲罐。

进一步的，所述第一过滤槽的左侧壁靠近槽顶的位置外接一串联管道的下端，所述串联管道上端连接所述第二过滤槽的左侧壁靠近槽顶的位置，所述第二过滤槽内设有弯折管道，所述弯折管道的上端连接所述串联管道的上端，所述弯折管道的下端位于所述第二过滤槽的槽底处。

进一步的，所述缓冲罐的罐顶连接第二出气管道的出气口和一第三出气管道的进气口，所述第三出气管道的出气口连接暂存罐。

本发明的有益效果为：本系统中的金属触媒反应物可以在反应器中诱发水和氢氧分离反应产生所需的清洁能源，可以减少对传统化石能源的依赖，并让能源使用对环境的危害与污染大幅降低，故对能源产业和环境生态的和谐发展具有重要的意义，该系统占地面积较小、原料易得、操作安全、成本低，适合大规模推广利用。

附图说明

图1为本发明的整体系统示意图；

图2为本发明的系统中补水槽的结构示意图；

图3为本发明的系统中集气筒的结构示意图；

图4为本发明的系统中多个反应器和集气筒配合的俯视图；

图5为本发明的系统中多个反应器和集气筒配合的前视图；

图6为本发明的系统中反应棒与金属触媒反应物配合的结构示意图；

图7为本发明的系统中沉淀槽的结构示意图；

图8为本发明的系统中沉淀槽中螺旋除料器的结构示意图；

图9为本发明的系统中过滤槽的结构示意图；

图10为本发明的系统中缓冲罐的结构示意图；

图11为本发明的系统暂存罐的结构示意图；

图中：补水槽1；反应器2；集气筒3；沉淀槽4；过滤槽5；缓冲罐6；暂存罐7；电加热器8；排污管道9；排污阀10；出水管道11；第一进水管12；电磁阀13；分支进水管14；膨胀水箱15；反应棒16；金属触媒反应物17；压力表18；安全阀19；通气管道20；控制阀21；第二进水管22；进水阀23；螺旋除尘器24；循环管25；循环泵26；第一过滤槽27；第二过滤槽28；串联管道29；弯折管道30；第一出气管道31；第二出气管道32；第三出气管道33；第四出气管道34；排气阀35；流量计36；出气阀37；水位控制仪38。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

请参考图1至图11，本发明所述的一种氢氧分离产生能源系统，用以产生高热值、低成本、无污染清洁能源，其包括补水槽1；所述补水槽1连接多个反应器2；多个反应器2顶部连通集气筒3，底部连通沉淀槽4；所述集气筒3依次连通过滤槽5，缓冲罐6以及暂存罐7。

所述补水槽1左侧壁靠近槽底的位置设有电加热器8，必要时，加热所述补水槽1中的水以防止其结冰。所述补水槽1的右侧壁靠近槽底的位置设有排污管道9，必要时，可以排除水中的污物或杂质，或进行快速的排水。所述排污管道9上设有排污阀10，通过排污阀10打开和关闭排污管道9。所述补水槽1右侧壁靠近槽顶的位置连通出水管道11，所述出水管道11连接反应器2。所述补水槽1底部连通第一进水管12，所述第一进水管12上设有电磁阀13，所述电磁阀13用以控制水位。所述第一进水管12上还连通一分支进水管14，所述分支进水管14连接一膨胀水箱15，所述膨胀水箱15通过管道连接多个反应器2。通过增加分支进水管14和膨胀水箱15，以保证多个反应器2中持续供水。

每一所述反应器2内设有一反应棒16，所述反应棒16上设有金属触媒反应物17，所述金属触媒反应物17与水发生反应，产生氢气及放出热量。

所述金属触媒反应物17是由多种不同金属触媒制备而成，金属触媒反应物17中金属铝的含量最高，铝的成分百分比可以高达90％以上。制备金属触媒反应物17时，将其混制成一颗颗小圆球状。小圆球直径可依后续所需要氢气产量而定，直径越大，产氢气反应越持久，氢气产量可越多。金属触媒反应物17制作时采用机械式研磨方式，将各颗小圆球表面的氧化保护薄膜加以磨除；或者将小圆球浸泡于氢氧化钾水溶液或是氢氧化钠水溶液中，以去除小圆球表面的氧化保护膜。其后，以清水清洗小圆球，并加以沥干、备用。反应前，将沥干后的金属小圆球，均匀放入反应棒16中，再将反应棒16放入已经加水的反应器2，以进行与水和氢氧分离反应。

装有金属触媒反应物17的反应棒16，放入加水的反应器2中并使水温达到摄氏60℃以上时，金属触媒反应物17会与水开始快速反应，而使水分子中的氢原子、氧原子极快速的分离而出，并同步发生氢原子、氧原子、水分子间之快速碰撞与涡轮共振效应，继而产生高含水气的水氢气体。水氢气体在经过过滤槽5滤除其中的水气、水雾后，即成为所需的清洁能源：混氢气体。混氢气体燃烧(氧化)时，会放出大量的热量，并还原成为洁净的水分，但不会产生任何有害物质、粉尘，亦无含碳的成分，例如CO、CO2。混氢气体的燃烧热值可达每立方米11,000大卡，燃烧温度约为1000^～1300℃左右，故可使用于发电、采暖、汽车等用途，更可为国家节能减碳、污染防治、经济发展、生态保护作出重大贡献。

金属触媒反应物17与水接触时，所引发水和氢氧分离过程是在各个反应器2单独进行反应，且让各种原子、分子在反应器2的腔体内进行粒子间的反弹、冲击、对撞、共振运动，或击碎水分子，进而形成高含水气、水雾的L水氢气体。后续，再经过集气、过滤，以去除水气、水雾后，即可获得混氢气体。在反弹、冲击、对撞及共振运动中，氢原子、氢分子、水分子之间会互相发生极高速碰撞，进而发生少部分原子、分子间的融合现象，而产生高含水气、水雾的水氢气体。此氢氧分离反应过程中，系统也会因为反应的融合放热现象，而使温度、压力逐渐升高，而形成更激烈、更快速的反应。此时，并无需外界提供任何电能、热能，即能引起反应器2中水的自然增温与逐渐增压的状况。内含在反应棒16的水在遇到100℃以上的热源与压力环境下，会更快速的释出氢原子、氧原子，并发生更激烈的高速对撞，而产生更多的涡轮共振，故而成为连锁的氢氧分离反应现象。

每一反应器2的顶部设有压力表18和安全阀19，通过压力表18观察反应器2内的压力，通过安全阀19来控制反应器2内的压力不超过规定值以对保护反应器2。每一所述反应器2的顶部上设有通气管道20，所有的通气管道20连通集气筒3，所述集气筒3通过第一出气管道31连通过滤槽5。每一通气管道20上设有一控制阀21，通过该控制阀21使得每个反应器2内的金属触媒反应物17都可以单独和水进行反应，当收集气体时，可打开控制阀21使各通气管道20与集气筒3相通，让各个反应器2的上层产生的水氢气体，可以分别被收集到集气筒3，再共同出气。每一反应器2的底部进水口连通一第二进水管22，所述第二进水管22连接所述出水管道11。所述第二进水管22上设有进水阀23，操作人员可随时关断进水阀23，以隔绝各个反应器2的水体通路，以单独抽换其中的反应棒16及置换核心的金属触媒反应物17，而让氢氧分离产生能源系统可以24小时连续运转、全年无需停机。

每一反应器2的底部还连通一排水管(图未示)，所述排水管上设有排水阀(图未示)，当金属触媒反应物17与水的氢氧分离反应过于剧烈时，或操作人员欲随时或紧急停止此氢氧分离反应时，可以及由安全、快速地打开排水阀，将反应器2内的水排至安全的处所或容器中，以减缓或中止其氢氧分离反应。每一反应器2的底部连通排污管道9，每一所述排污管道9上设有排污阀10。所有反应器2上的排污管道9汇集到一主管道上，所述主管道设有两个出水口，每一出水口连通一沉淀槽4。与反应器2连通的两沉淀槽4串联，还可以根据需要在两沉淀槽4之间再串联其它沉淀槽4。

每一反应器2均通过管道与一水位控制仪38，所述水位控制仪38与所述第一进水管12上的电磁阀13电性连接，水位控制仪38根据其测量的反应器2的水量来控制所述电磁阀13的开闭，进而控制所述补水槽1进入反应器2内的水量。

每一所述沉淀槽4的槽底连通排污管道9，排污管道9上设有排污阀10。每一所述沉淀槽4的槽底还连接螺旋除尘器24。至少一个沉淀槽4连通循环管25，所述循环管25连通补水槽1。所述循环管25上设有循环泵26，提供循环的动力，以将沉淀槽4内的上层澄清液回送到补水槽1。所述沉淀槽4上还连通一释压管道(图未示)，所述释压管道(图未示)上设有释压阀(图未示)，需要时，打开释压阀(图未示)，以平衡沉淀槽4内外压力之差。

金属触媒反应物17在反应棒16中，引发水之强烈氢氧分离反应的同时，会在反应器2的水中与分离出来的氧原子立即发生反应，而产生极为细微的副产品，即金属触媒氧化物，并悬浮于水中，而成为反应溶液。此反应溶液可根据其浓度或定时排入沉淀槽4，以使其中之金属触媒氧化物可以逐渐沉淀，并加以回收。沉淀槽4上层的澄清液，可由循环泵26回送到补水槽1，通过该沉淀槽4可使氢氧分离产生能源系统中的水不断循环再利用，而不需中途停机。此过程可全程自动化运行。

所述过滤槽5包括相互串联的第一过滤槽27和第二过滤槽28。在本实施例中，所述第一过滤槽27和所述第二过滤槽28上下串联设置，当然根据需要也可以是左右串联设置。反应器2内反应产生的水气与水雾不能直接使用，故需由第一出气管道31收集水氢气体到集气筒3后，导入上下串联的过滤槽5内，利用过滤槽5结构与其中的液态水，以对水氢气体进行水气与水雾的过滤及气体的冷却，通过过滤槽5后，即可去除水氢气体中多余的水气与水雾，而成为混氢气体。混氢气体具有可燃性，且热值可达到每立方米11,000大卡，而燃烧温度可达1000-1300℃(纯氢的燃烧温度约3,200℃左右)。由于R混氢气体不含硫、氮、碳或其它杂质，故其在燃烧(氧化)且释放大量热值后，只会还原成纯净的水份(H₂O)，而不会产生任何硫氧化物(SOX)、燃料性氮氧化物(fuel-NOX)、碳氧化物(CO、CO2)、粉尘(PM10、PM2.5)等污染物或危害物。

下面详细描述过滤槽5的结构：所述第一过滤槽27的左侧壁靠近槽顶的位置外接串联管道29的下端，所述串联管道29的上端连接所述第二过滤槽28的左侧壁靠近槽顶的位置，所述第二过滤槽28内设有弯折管道30，所述弯折管道30的上端连接所述串联管道29的上端，所述弯折管道30的下端位于所述第二过滤槽28的槽底处。从所述集气筒3流出的混氢气体经第一出气管道31进入所述第一过滤槽27的槽底处，经过第一过滤槽27内的水过滤后进入串联管道29，由串联管道29进入所述第二过滤槽28内的弯折管道30，由所述弯折管道30到达所述第二过滤槽28的槽底处，经第二过滤槽28内的水过滤后由第二过滤槽28的槽顶的第二出气管道32流入缓冲罐6。

所述第一过滤槽27的右侧壁靠近槽顶的位置外接第一进水管12，用以给第一过滤槽5供水，所述第一进水管12上设有进水阀23。所述第二过滤槽28的右侧壁靠近槽顶的位置外接第二进水管22，用于给第二过滤槽28供水，所述第二进水管22上设有进水阀23。

所述第一过滤槽27的右侧壁靠近槽底的位置外接排污管道9，所述排污管道9上设有排污阀10，所述第二过滤槽5的右侧壁靠近槽底的位置外接排污管道9，所述排污管道9上也设有排污阀10，所述第一排污管道9向下延伸与所述排污管道9汇合。

所述缓冲罐6的罐顶连接第二出气管道32的出气口和第三出气管道33的进气口，所述第三出气管道33连接暂存罐7。所述缓冲罐6的罐顶上还有压力表18，安全阀19以及排气阀35。经过过滤槽5后产生的混氢气体，可再经过缓冲罐6，此缓冲罐6在系统每次开机运转时，可以提供作为系统释压及排出空气的功能；经缓冲后的氢气体再导入暂存罐7，以使混氢气体可以稳定的输出，并达到防止气体回流，及保护过滤槽5和集气筒3的目的。

所述暂存罐7内的混氢气体达到定量、定压之后，即可供后续的使用。所述暂存罐7的罐顶连接所述第三出气管道33的出气口和第四出气管道34。所述第四出气管道34上沿着出气的方向依次设有流量计36和出气阀37。所述暂存罐7的罐顶上还设有还有压力表18，安全阀19以及排气阀35所述暂存罐7的罐底处设有排污管道9，所述排污管道9上设有排污阀10。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种氢氧分离产生能源系统，其特征在于：包括补水槽；所述补水槽连接多个反应器；多个反应器顶部连通集气筒，底部连通沉淀槽；所述集气筒依次连通过滤槽，缓冲罐以及暂存罐；其中每一所述反应器内设有反应棒，所述反应棒上设有金属触媒反应物，所述金属触媒反应物是由多种不同金属触媒制备而成；所述补水槽的槽底连通第一进水管，所述第一进水管上设有电磁阀；多个反应器均通过管道与一水位控制仪连接，所述水位控制仪与所述第一进水管上的电磁阀电性连接；所述第一进水管上还连通一分支进水管，所述分支进水管连接一膨胀水箱，所述膨胀水箱通过管道连接多个反应器。

2.根据权利要求1所述的一种氢氧分离产生能源系统，其特征在于：所补水槽的右侧壁靠近槽顶的位置连通出水管道，所述出水管道连通多个反应器。

3.根据权利要求2所述的一种氢氧分离产生能源系统，其特征在于：每一反应器的底部

连通一第二进水管，所述第二进水管上设有进水阀，所述第二进水管连接所述补水槽的出水管道。

4.根据权利要求1所述的一种氢氧分离产生能源系统，其特征在于：每一反应器的底部连通排污管道，每一所述排污管道上设有排污阀；所有反应器上的排污管道汇集到一主管道上，所述主管道设有两个出水口，每一出水口连通一沉淀槽，与两个出水口连通的两沉淀槽串联，至少一个沉淀槽连通一循环管，所述循环管连通补水槽。

5.根据权利要求1所述的一种氢氧分离产生能源系统，其特征在于：每一所述反应器的顶部上设有通气管道，所有的通气管道连通所述集气筒，所述集气筒通过第一出气管道连接所述过滤槽。

6.根据权利要求5所述的一种氢氧分离产生能源系统，其特征在于：所述过滤槽包括相互串联的第一过滤槽和第二过滤槽；所述第一过滤槽的左侧壁靠近槽底的位置连接第一出气管道的出气口；所述第二过滤槽的槽顶连接一第二出气管道的进气口，所述第二出气管道的出气口连接所述缓冲罐。

7.根据权利要求6所述的一种氢氧分离产生能源系统，其特征在于：所述第一过滤槽的左侧壁靠近槽顶的位置外接一串联管道的下端，所述串联管道上端连接所述第二过滤槽的左侧壁靠近槽顶的位置，所述第二过滤槽内设有弯折管道，所述弯折管道的上端连接所述串联管道的上端，所述弯折管道的下端位于所述第二过滤槽的槽底处。

8.根据权利要求6所述的一种氢氧分离产生能源系统，其特征在于：所述缓冲罐的罐顶连接第二出气管道的出气口和一第三出气管道的进气口，所述第三出气管道的出气口连接暂存罐。