CN106133457B - 流体加热器 - Google Patents

流体加热器 Download PDF

Info

Publication number
CN106133457B
CN106133457B CN201580013552.9A CN201580013552A CN106133457B CN 106133457 B CN106133457 B CN 106133457B CN 201580013552 A CN201580013552 A CN 201580013552A CN 106133457 B CN106133457 B CN 106133457B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel
fluid
chip
slot
catalyst
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201580013552.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106133457A (zh
Inventor
安德里亚·罗西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=55218222&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=CN106133457(B) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of CN106133457A publication Critical patent/CN106133457A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106133457B publication Critical patent/CN106133457B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24V—COLLECTION, PRODUCTION OR USE OF HEAT NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F24V30/00—Apparatus or devices using heat produced by exothermal chemical reactions other than combustion

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Gas Burners (AREA)
  • Feeding And Controlling Fuel (AREA)
  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
  • Pipe Accessories (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Thermotherapy And Cooling Therapy Devices (AREA)

Abstract

一种用于加热流体的装置包括用于保持有待加热的流体的槽和与该流体处于流体连通的燃料晶片。该燃料晶片包括包含反应物和催化剂的燃料混合物以及与该燃料混合物和该催化剂处于热连通的电阻器或其他热源。

Description

流体加热器
相关申请的交叉引用
本申请要求优先权日为2014年8月1的第61/999,582号美国专利申请的权益，该美国申请的内容通过引用结合在此。
技术领域
本公开涉及热传递系统并且具体地涉及用于将热量传递到流体的设备。
背景技术
许多热传递系统将热流体用作热传递介质。这种系统包括用于产生热量的热发生器、与能量源处于热连通的热传递介质以及用于将加热介质移动到需要热量的任何地方的泵。由于其高热容量及其充裕性，常用的热传递流体是水，无论是液相还是气相。
常用的有多种热发生器。例如，在核电厂中，核裂变提供用于加热水的能量。还存在使用太阳能的太阳能水加热器。然而，大多数热传递源依赖于放热化学反应，特别是依赖于某种燃料的燃烧。
发明内容
一方面，本发明的特征在于一种用于加热流体的装置，该装置包括：用于保持有待加热的流体的槽；以及与该流体处于流体连通的燃料晶片，该燃料晶片包括包含反应物和催化剂的燃料混合物以及与该燃料混合物和该催化剂处于热连通的热源或点火源。该热源或点火源可以是电阻器或依赖于来自燃烧(诸如天然气的燃烧)的热量的热源或者依赖于感应加热的热源。
在一些实施例中，该燃料混合物包括锂和氢化铝锂，该催化剂包括元素周期表第10列中的元素，诸如处于粉末形式的镍，或其任何组合。
在另外一些实施例中，处于粉末形式的催化剂已经被处理从而增强其孔隙度。例如，该催化剂可以是已经被处理从而增强其孔隙度的镍粉。该装置还可以包括电源，诸如与该热源电通信的电压源和/或电流源。
在其它一些实施例中，该燃料晶片包括多层结构，该多层结构具有与包含该热源的层处于热连通的该燃料混合物层。
在还有一些实施例中，该燃料晶片包括中央加热嵌件和布置在在加热嵌件的任一侧上的一对燃料嵌件。
可以使用各种槽。例如，在某些实施例中，该槽包括用于在其中容纳该燃料晶片的凹口。根据一些实施例所述，该槽进一步包括用于密封该凹口的门。在还有一些实施例中，该槽包括辐射屏障。
在还有一些实施例中，进一步包括与该电压源通信的控制器。根据这些实施例，控制器被配置成能够响应于有待加热的流体的温度而改变电压。
另一方面，本发明的特征在于一种用于加热流体的装置，该装置包括用于容纳该流体的装置、用于保持包含催化剂和反应物的燃料混合物的装置以及用于激发由该催化剂起媒介作用的反应序列以便导致放热反应的装置。
本发明的另一方面涉及一种用于产生热量的组合物，该组合物包括孔隙度增强的镍粉、锂粉和锂铝粉的混合物。与该混合物处于热连通的热源可以用于激发镍催化的放热反应。
仍另一方面的特征在于产生热量。该组合物包括燃料混合物和催化剂。该催化剂包括元素周期表第10列中的元素。
根据一些实施例，该催化剂包括镍。根据这些实施例，镍处于镍粉的形式，并且镍粉已经被处理从而增强其孔隙度。
本发明的另一方面涉及一种加热流体的方法，该方法包括：将镍粉、锂粉和氢化铝锂的混合物置于与该流体处于热连通；以及加热该混合物，由此在该混合物中激发放热反应。
本发明的这些和其他特征将从以下详细说明和附图变得明显，在附图中：
附图说明
图1示出具有热源的热传递系统；
图2是图1中的热源的剖视图；
图3是用于图2的热源的晶片的横截面；
图4示出在图3中示出的晶片的中央层中的示例性电阻器；
图5示出与常规的熔炉一起工作的图1所示的热源；
图6示出与图2中的热源相似的串联连接的多个热源。
图7示出与图2中的热源相似的并联连接的多个热源。
具体实施方式
现在参照图1，热传递系统10包括管路12，该管路用于在热源14和热负载16之间的闭环环路中传送加热流体。在大多数情况下，例如其中存在有待克服的液压阻力的情况下，泵18推进加热的流体。然而，在某些情况下，诸如其中加热流体是蒸汽的情况下，流体自身的压力即足以推进流体。典型的热负载16包括散热器，诸如常用于加热内部空间的那些。
如图2所述，热源14是槽20，该槽具有铅复合屏障、入口22和出口24，该入口和出口连接到管路12。槽20的内部部分包含有待加热的流体。在许多情况下，流体是水。然而，也可以使用其他流体。另外，流体不一定必须是液体流体而是还可以是气体，诸如空气。
槽20进一步包括通向突出进入槽20中的容器28的门26。散热片30从容器28的各个壁突出到槽20中。为了最大化热传递，容器28和散热片30通常由具有高热导率的材料(诸如金属)制成。合适的金属是不会腐蚀的金属，诸如不锈钢。
容器28保持有用于产生热量的多层晶片32。电压源33连接到晶片32，并且控制器35用于响应于传感器37所感测到的槽12中的流体的温度而控制电压源33。
如图3所示，多层燃料晶片32包括夹在两个燃料部分36、38之间的加热部分34。加热部分34的特征在于由支撑电阻器42的绝缘材料(诸如云母)制成的中央层40。应当注意的是，也可以使用其他热源，包括依赖于例如天然气的燃烧的热源以及依赖于电感的热源。使用天然气可以避免对于具有用于激发反应的电源的需要。
图4示出具有电阻线42已经缠绕通过其中的孔44的示例性中央层40。这个电阻线42连接到电压源33。第一和第二绝缘层46、48(诸如云母层)包覆中央层40以便提供其与相邻燃料部分36、38的电绝缘。
每个燃料部分36、38的特征在于其一对导热层50、52(诸如钢层)。夹在每一对导热层50、52之间的是包含燃料混合物的燃料层54，该燃料混合物具有镍、锂和氢化铝锂LiAlH4(“LAH”)，所有这些都采取粉末的形式。优选地，镍已经被处理以便增强其孔隙度，例如，通过加热镍粉持续一段时间并且加热到被选择过度加热存在于每一粒镍粉中固有的微腔中的任何水分的温度。所得蒸汽压力导致产生更大的腔以及附加的更小镍颗粒的爆炸。
所有层在所有侧上被焊接在一起以便形成密封单元。晶片32的大小对于其功能来说不重要。然而，如果晶片32是约1/3英寸厚并且在每一侧上是约12英寸，则其更容易处理。钢层50、52通常是1mm厚，并且由保护性聚合物涂层覆盖的云母层40、48约为0.1mm厚。然而，还可以使用其他厚度。
在操作中，电压源33施加电压以便加热电阻器42。来自电阻器42的热量然后通过传导被传递到燃料层54，这个热量在燃料层54此激发了反应序列，该序列反应的最后一个反应是可逆的。由镍粉的存在催化的这些反应是：
3LiAlH4→Li3AlH6+2Al+3H2
2Li3AlH6→6LiH+2Al+3H2
2LiH+2Al→2LiAl+H2
一旦反应序列被激发，当反应序列是自持的时，可以关闭电压源33。然而，反应速率可能不是恒定的。因此，可能令人期望的是在某些时间打开电压源33以便重新发起反应。为了确定是否应当打开电压源33，温度传感器37向控制器35提供信号，该控制器然后响应于该温度信号确定是否施加电压。已经发现在已经在接近6千瓦小时能量生成反应之后，需要施加接近1千瓦小时电能来重新发发起反应序列。
最终，晶片32的效率将降低到连续地重新发起反应序列不划算的程度。当到达这种程度时，晶片32可以被简单地替换掉。通常，晶片32将在需要进行替换之前可持续接近180天连续操作。
燃料混合物中的粉末大部分由直径在纳米到微米范围内(例如，在1纳米和100微米之间)的球形颗粒组成。反应物和催化剂之比的变化会控制反应速率并且不是关键的。然而，已经发现合适的混合物将包括50％的镍、20％的锂和30％的LAH的初始混合物。在这个混合物中，镍充当反应的催化剂并且自身不是反应物。尽管由于其相对富余镍特别有用，其功能还可以由位于元素周期表第10列中的其他元素(诸如铂或钯)实施。
图5至图7示出连接图1中的热源14的各种方式。
在图5中，热源14被置于常规熔炉56的下游。在这种情况下，控制器35可选地被接入以便控制常规熔炉。结果是，常规熔炉56将保持关闭，除非热源14的输出温度降低到某个阈值以下，在这一点，熔炉56将启动。在这种配置中，常规熔炉56起到了备份单元的作用。
在图6中，与在图1至图4中描述的那些相像的第一和第二热源58、60串联连接。这种配置提供比可以通过仅单个热源56自身提供的输出温度更热的输出温度。可以串联添加附加的热源以便进一步增加温度。
在图7中，与在图1至图4中描述的那些相像的第一和第二热源62、64并联连接。在这种配置中，输出体积可以比将由单个热传递单元自身提供的更大。可以并行添加附加的热传递单元以便进一步增加体积。
在一个实施例中，反应物在3-6巴的压力下和400C至600C的温度范围内下被置于反应室中。阳极被置于反应室的一侧而阴极被置于反应室的另一侧。这将阳极和阴极之间的电子加速到足以具有非常高的能量的程度，超过100KeV。可以通过调节阴极和阳极之间的电场来调节电子能量。

Claims (10)

1.一种用于加热流体的装置，所述装置包括：用于保持有待加热的流体的槽；与所述流体处于流体连通的燃料晶片，所述燃料晶片包括包含反应物和催化剂的燃料混合物；以及与所述燃料混合物和所述催化剂处于热连通的点火源，其中，所述点火源选择由以下各项组成的组：感应加热器、电阻器、依赖于天然气燃烧的加热器以及依赖于燃料燃烧的加热器，其中，所述点火源包括电阻器，其中，所述槽被配置成用于保持有待加热的流体，其中，所述燃料晶片被配置成与所述流体处于热连通，其中，所述电阻器被配置成耦合到电压源，其中，所述装置进一步包括与所述电压源通信的控制器以及温度传感器，其中，所述燃料混合物包括锂和氢化铝锂，其中，所述催化剂包括元素周期表第10列中的元素，其中，所述控制器被配置成从所述温度传感器监测温度，并且至少部分地基于所述温度来重新发起所述燃料混合物的反应，并且其中重新发起所述反应包括改变所述电压源的电压。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述催化剂包括镍粉。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述镍粉已经被处理从而增强其孔隙度。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述燃料晶片包括多层结构，所述多层结构具有与包含所述电阻器的层处于热连通的所述燃料混合物的层。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述燃料晶片包括中央加热嵌件和布置在所述加热嵌件的任一侧上的一对燃料嵌件。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述槽包括用于在其中容纳所述燃料晶片的凹口。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述槽进一步包括用于密封所述凹口的门。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述槽包括辐射屏障。
9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述燃料混合物的所述反应至少部分地是可逆的。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述反应包括氢化锂与铝反应以便产生氢气。
CN201580013552.9A 2014-08-01 2015-07-28 流体加热器 Active CN106133457B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201461999582P 2014-08-01 2014-08-01
US61/999,582 2014-08-01
PCT/US2015/042353 WO2016018851A1 (en) 2014-08-01 2015-07-28 Fluid heater

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106133457A CN106133457A (zh) 2016-11-16
CN106133457B true CN106133457B (zh) 2018-07-27

Family

ID=55218222

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580013552.9A Active CN106133457B (zh) 2014-08-01 2015-07-28 流体加热器

Country Status (22)

Country Link
EP (1) EP3049733B1 (zh)
JP (1) JP6145808B1 (zh)
CN (1) CN106133457B (zh)
AU (1) AU2015296800B2 (zh)
BR (1) BR112016013488B1 (zh)
CA (1) CA2920500C (zh)
CL (1) CL2016001856A1 (zh)
CY (1) CY1119675T1 (zh)
DK (1) DK3049733T3 (zh)
ES (1) ES2652548T3 (zh)
HR (1) HRP20171960T1 (zh)
HU (1) HUE036258T2 (zh)
LT (1) LT3049733T (zh)
MX (1) MX348291B (zh)
NO (1) NO2788577T3 (zh)
PL (1) PL3049733T3 (zh)
PT (1) PT3049733T (zh)
RS (1) RS56749B1 (zh)
RU (1) RU2628472C1 (zh)
SI (1) SI3049733T1 (zh)
WO (1) WO2016018851A1 (zh)
ZA (1) ZA201604152B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2709009C1 (ru) * 2019-01-31 2019-12-13 Борис Александрович Астахов Устройство для нагрева теплоносителя

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3083526A (en) * 1958-12-19 1963-04-02 Phillips Petroleum Co Hybrid method of rocket propulsion using tetranitromethane
CS178965B1 (en) * 1971-04-02 1977-10-31 Jan Mach Method of heating medium, and arrangement for utilization of this method
US3958625A (en) * 1974-07-01 1976-05-25 General Electric Company Transport of heat as chemical energy
US4288346A (en) * 1978-07-18 1981-09-08 Johnson Matthey Inc. Catalyst for catalytic heat exchange
SU1697280A1 (ru) * 1989-07-27 1991-12-07 Государственный научно-исследовательский и проектный институт лакокрасочной промышленности Индукционный нагреватель текучей среды
JPH08277207A (ja) * 1995-04-05 1996-10-22 G C:Kk 歯科レジン複合材料用接着剤
US5770838A (en) * 1996-09-11 1998-06-23 Drever Company Induction heaters to improve transitions in continuous heating system, and method
US20040065314A1 (en) * 2000-07-20 2004-04-08 Layer James H. Apparatus, systems, and methods for warming materials
JP3835368B2 (ja) * 2002-07-23 2006-10-18 株式会社デンソー 水素消費機器における加熱装置
ATE510174T1 (de) * 2003-05-21 2011-06-15 Alexza Pharmaceuticals Inc Schlag gezündete unabhängige heizeinheit
US7867441B2 (en) * 2006-12-05 2011-01-11 Lawrence Livermore National Security, Llc Low to moderate temperature nanolaminate heater
JP5265158B2 (ja) * 2007-09-05 2013-08-14 キネテイツク・リミテツド 水素発生器及び燃料スティック
ITMI20080629A1 (it) * 2008-04-09 2009-10-10 Pascucci Maddalena Processo ed apparecchiatura per ottenere reazioni esotermiche, in particolare da nickel ed idrogeno.
JP4869375B2 (ja) * 2009-03-27 2012-02-08 中国電力株式会社 温水システム
US9055841B2 (en) * 2009-04-07 2015-06-16 Heatgenie, Inc. Package heating apparatus
EP3441359A1 (en) * 2009-08-07 2019-02-13 Brilliant Light Power, Inc. Heterogeneous hydrogen-catalyst power system
DE102009055026A1 (de) * 2009-12-18 2011-06-22 Heete, Lars Christian, 46240 Verfahren und Vorrichtung zum Temperieren einer exothermen Reaktion
DE102012023257B4 (de) * 2012-11-29 2014-10-09 C-Nox Gmbh & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Nachverbrennung von Kohlenwasserstoffe enthaltenden Gasen

Also Published As

Publication number Publication date
EP3049733A1 (en) 2016-08-03
AU2015296800A1 (en) 2016-04-07
LT3049733T (lt) 2018-02-12
JP2017523369A (ja) 2017-08-17
CL2016001856A1 (es) 2017-03-24
BR112016013488B1 (pt) 2018-06-12
AU2015296800B2 (en) 2016-05-05
SI3049733T1 (en) 2018-02-28
HUE036258T2 (hu) 2018-06-28
EP3049733B1 (en) 2017-09-27
HRP20171960T1 (hr) 2018-02-23
JP6145808B1 (ja) 2017-06-14
CN106133457A (zh) 2016-11-16
MX348291B (es) 2017-06-05
EP3049733A4 (en) 2017-03-22
BR112016013488A2 (pt) 2017-03-21
DK3049733T3 (en) 2018-01-02
CY1119675T1 (el) 2018-04-04
ES2652548T3 (es) 2018-02-05
WO2016018851A1 (en) 2016-02-04
PL3049733T3 (pl) 2018-03-30
NO2788577T3 (zh) 2018-07-28
ZA201604152B (en) 2016-11-30
CA2920500A1 (en) 2016-02-04
RU2628472C1 (ru) 2017-08-17
RS56749B1 (sr) 2018-03-30
CA2920500C (en) 2016-09-06
MX2016002006A (es) 2016-08-03
PT3049733T (pt) 2017-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9115913B1 (en) Fluid heater
JP6431908B2 (ja) 向上した燃料電池システムおよび方法
US5763114A (en) Integrated reformer/CPN SOFC stack module design
Li et al. Numerical modeling and performance study of a tubular SOFC
US20080219651A1 (en) Thermal Storage Medium
CN107994242A (zh) 用于燃料电池车辆的热管理系统及其控制方法
JP2006145200A (ja) 蓄熱ユニットおよび流体を加熱するためにこの蓄熱ユニットを使用する方法
KR20070086973A (ko) 연료 전지용 개질기
EP0724780A1 (en) Integrated reformer/cpn sofc stack module design
CN106133457B (zh) 流体加热器
CN108232247A (zh) 一种高温燃料电池系统及其运行方法
CN107732277A (zh) 多堆栈燃料电池系统及换热器组件
JP2009238599A (ja) 燃料電池システムの負荷追従運転方法
US9461323B2 (en) Method for manufacturing a hydrogen fuel cell cartridge, hydrogen fuel cell cartridge, and hydrogen fuel cell system
JP5000867B2 (ja) 燃料電池発電システム
US11614228B2 (en) Device for converting a liquid to a vapour
Yiotis et al. A generic physical model for a thermally integrated high-temperature PEM fuel cell and sodium alanate tank system
US9768459B2 (en) Hydrogen fuel cell cartridge, hydrogen fuel cell system, and non-transitory computer-readable storage medium for controlling hydrogen fuel cell cartridge
US20190123370A1 (en) Adaptive electrical heater for fuel cell systems
JP2006162057A (ja) 水素供給装置、エネルギー供給システムおよび水素貯蔵カートリッジ
US20220155027A1 (en) An Energy Conversion, Storage and Retrieval Device and Method
US11971221B2 (en) Thermal battery and electricity generation system
CN104412436A (zh) 控制燃料电池系统中的温度
US20100061926A1 (en) Heating systems for hydrogen storage materials
Yoshida et al. Heat supply to and hydrogen desorption from magnesium hydride in a thermally insulated container with hot gas flow

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant