CN106276791A - 一种便携式铝碱反应制氢装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种便携式铝碱反应制氢装置及其控制方法。本发明属于氢分子医学技术领域。一种便携式铝碱反应制氢装置，包括升降机构，铝棒，套管，反应器，冷凝器和气体洗瓶；铝棒安装于套管内，并与套管密封连接，铝棒上部与升降机构连接；反应器上部安装有″O″型圈，反应器与套管通过″O″型圈密封，反应器底部装有带孔支架；反应器上部分别安装加液口和气体出口；气体出口管路上安装冷凝器和气体洗瓶。一种便携式铝碱反应制氢控制方法，其特点是调节控制铝棒底部反应端面与反应溶液的接触或脱离，控制铝碱反应的启动或关闭。本发明具有结构简单、操作方便、可控性好、适用范围广，不耗电、污染小，尤其适合于便携式富氢水制备和氢气呼吸机系统使用。

Description

一种便携式铝碱反应制氢装置及其控制方法
技术领域
本发明属于氢分子医学技术领域，特别是涉及一种便携式铝碱反应制氢装置及其控制方法。
背景技术
医学研究证实，人类的许多疾病包括衰老是由于体内积累了没法及时清除的自由基造成的，而氢气对自由基具有选择性中和作用，可有效消除人体内的自由基.人体内摄入氢气的方法主要有饮用含氢的富氢水或通过氢气呼吸机吸入氢气.随着人们对氢气分子生物医学效应研究的深入以及公众对氢气产品的普及接受，与氢气相关的医学保健产品和市场将有巨大发展前景.
由于氢气在分子生物医学方面应用的特殊性，如需氢量较低(与氢气在能源领域相比)，每分钟几十cc即可，但要求流量可控；安全性要求更高，对供氢产品提出了严格要求.目前主要的产氢方式有：1)电解水制氢，如市面上的大多数富氢水杯，其缺点是对水质有严格要求，否则会带来饮用安全问题；2)基于SPE技术的电解水制氢技术，该技术可实现氢氧分离，制取的氢气可用于制备富氢水或直接导出作为氢气呼吸机的氢源，该技术可实现现制现用，用户使用方便，但价格昂贵，普通用户可接受程度较低；3)利用镁或钙等金属与水反应产生氢气，镁或钙等活泼金属一般与辅料混合制成胶囊，由用户直接服用，在消化系统内与水反应产生氢气.这类产品由于实效性差，易氧化变色，以及过量镁或钙摄入对身体的危害等原因，目前已渐渐被淘汰.针对以上现状，找到一种成本低廉，安全可靠的制氢技术是十分必要的.
金属铝是一种价格低廉，容易获得的两性材料，在NaOH或KOH等碱性催化剂存在的条件下与水反应能产生氢气，如下式所示：
2Al+6H2O＝2Al(OH)3+3H2
上述反应是液固放热反应，反应速度即产氢速率与碱浓度，反应温度，反应面积有关.要控制该反应并获得稳定流量的氢气，一个重要措施是控制液固反应的面积和及时移除反应热(控制温度).在一个公开的专利中(专利号：ZL02104279.9)公布了铝和氢氧化钠水溶液反应制取氢气的技术和装置，该技术采用铝粉为反应物，液固反应面积很难控制，达不到获得稳定氢气流量的要求；在专利200710072342.4和201010293603.7中，公布了采用基普发生器原理控制水的添加量来控制反应速率，但由于反应面积的变化和反应物的产生，随着反应的进行，反应速率依然难以控制，而且系统很复杂，不便实现小型化.本发明者在前一个专利中(200910153437.8)曾设计了一个简易的铝水解反应制氢装置，该装置采用汞齐作为催化剂，通过铝水解制取氢气.该装置可以通过恒温水浴槽精确控制反应温度，但该系统仍较复杂，而且汞齐威剧毒物质，严禁用于富氢水制备或氢气呼吸机等健康产品中。
发明内容
本发明为解决现有技术中存在的问题，提供了一种便携式铝碱反应制氢装置及其控制方法。
本发明的目的之一是提供一种具有结构简单、安全可靠、可控性好、适用范围广，不耗电、污染小，适用于便携式富氢水制备和氢气呼吸机系统使用的铝碱反应制氢装置。
本发明铝碱反应制氢装置所采取的技术方案是：
一种便携式铝碱反应制氢装置，包括升降机构，铝棒，套管，反应器，冷凝器和气体洗瓶；铝棒安装于套管内，并与套管密封连接，铝棒上部与升降机构连接；反应器上部安装有″O″型圈，反应器与套管通过″O″型圈密封，反应器底部装有带孔支架；反应器上部分别安装加液口和气体出口；气体出口管路上安装冷凝器和气体洗瓶。
本发明铝碱反应制氢装置还可以采用如下技术措施：
所述的便携式铝碱反应制氢装置，其特征是：铝棒为含有锂，硅，镁，锡，钙等一种或多种元素的铝合金棒。
所述的便携式铝碱反应制氢装置，其特征是：套管为耐腐蚀的不锈钢材质。
所述的所述的便携式铝碱反应制氢装置，其特征是：铝棒与套管通过密封胶密封。
所述的便携式铝碱反应制氢装置，其特征是：反应器与套管通过″O″型圈密封。
本发明的目的之二是提供一种具有操作方便、可控性好、安全可靠，尤其适用于富氢水制备和氢气呼吸机系统使用的铝碱反应制氢装置的控制方法。
本发明铝水解制氢装置的控制方法所采取的技术方案是：
一种铝碱反应制氢装置的控制方法，其特征是：调节控制铝棒底部反应端面与反应溶液的接触或脱离，控制铝碱反应的启动或关闭；通过控制铝棒端面面积来控制产氢量。
本发明铝碱反应制氢装置的控制方法还可以采用如下技术措施：
所述的便携式铝碱反应制氢装置的控制方法，其特征是：通过升降机构调节控制铝棒底部反应端面与反应溶液的接触或脱离。
所述的便携式铝碱反应制氢装置的控制方法，其特征是：通过控制铝棒端面面积来控制产氢量。
本发明具有的优点和积极效果：
便携式铝碱反应制氢装置及其控制方法，由于采用了本发明全新的技术方案，因此系统具有了以下主要特点：
1.产氢速率可控。由于反应温度基本稳定(室温)，因此对于给定的反应面积，可获得稳定的氢气流量；
2.铝碱反应制取氢气副产物为对环境无害的氢氧化铝，无其它副反应发生，制备的氢气纯度高，杂质少。
3.结构简单。由于反应在较低温度下进行，水份挥发少，给富氢水制备或氢气呼吸机供氢时无须氢气干燥等部件
4.铝碱反应制取氢气耗能低，副产品均可回收再利用，对环境污染小。
综上所述，本发明具有结构简单、安全可靠、操作方便、可控性好、适用范围广，不耗电、污染小，尤其适合于便携式富氢水制备和氢气呼吸机系统使用。
附图说明
图1为本发明铝碱反应制氢装置的结构示意图；
图2为铝碱反应制氢装置制氢关闭状态结构示意图；
图3为铝碱反应制氢装置铝棒使用后期结构示意图。
图中，1-升降机构，2-铝棒，3-套管，4-O型圈，5-加液口，6-反应器，7-支架，8-反应液，9-出气口，10-冷凝器，11-气体洗瓶。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅附图1、图2和图3。
实施例1
一种便携式铝碱反应制氢装置，包括升降机构1，铝棒2，套管3，反应器6，冷凝器10和气体洗瓶11；铝棒2安装于套管3内，并与套管3密封连接，铝棒2上部与升降机构1连接；反应器6上部安装有″O″型圈4，反应器6与套管3通过″O″型圈4密封，反应器6底部装有带孔支架7；反应器6上部分别安装加液口5和气体出口9；气体出口管路上安装冷凝器10和气体洗瓶11。
实施例2
一种便携式铝碱反应制氢装置，包括升降机构1，铝棒2，套管3，反应器6，冷凝器10和气体洗瓶11；铝棒与套管通过密封胶密封；套管为耐腐蚀的304不锈钢；反应器与套管通过″O″型圈密封。铝棒为含有1％锂和1％硅的铝合金，碱溶液为0.5M的NaOH溶液，铝棒直径为35mm，反应获得55cc/min的氢气流量。
实施例3
一种便携式铝碱反应制氢装置，包括升降机构1，铝棒2，套管3，反应器6，冷凝器10和气体洗瓶11；铝棒与套管通过密封胶密封；套管为耐腐蚀的316不锈钢；反应器与套管通过″O″型圈密封。铝棒为含有1％镁和1％钙的铝合金，碱溶液为0.5M的KOH溶液，铝棒直径为35mm，反应获得45cc/min的氢气流量。
实施例4
实施例1的便携式铝碱反应制氢装置的控制方法，进行铝碱反应制取氢气控制，其特点是调节控制铝棒底部反应端面与反应溶液的接触或脱离，控制铝碱反应的启动或关闭。通过升降机构1提升铝棒2使之脱离碱溶液8，产氢反应即停止，如附图2所示。利用升降机构1下调套管3使之与支架7接触，产氢反应即开始。
实施例5
实施例3的便携式铝碱反应制氢装置的控制方法，其特点是通过控制铝棒端面面积来控制产氢量。铝棒为含有1％锂和1％硅的铝合金，碱溶液为0.5M的NaOH溶液，铝棒直径为60mm，反应获得100cc/min的氢气流量。其余同实施例4。
本实施例便携式铝碱反应制氢装置及其控制方法，能够满足便携式富氢水制备和氢气呼吸机的使用要求，具有结构简单、安全可靠、操作方便、可控性好、适用范围广，不耗电、污染小等积极效果。

Claims (8)

1.一种便携式铝碱反应制氢装置，包括升降机构，铝棒，套管，反应器，冷凝器和气体洗瓶；铝棒安装于套管内，并与套管密封连接，铝棒上部与升降机构连接；反应器上部安装有″O″型圈，反应器与套管通过″O″型圈密封，反应器底部装有带孔支架；反应器上部分别安装加液口和气体出口；气体出口管路上安装冷凝器和气体洗瓶。
2.根据权利要求1所述的便携式铝碱反应制氢装置，其特征是：铝棒为含有锂，硅，镁，锡，钙等一种或多种元素的铝合金棒。
3.根据权利要求1所述的便携式铝碱反应制氢装置，其特征是：套管为耐腐蚀的不锈钢材质。
4.根据权利要求1或2或3所述的便携式铝碱反应制氢装置，其特征是：铝棒与套管通过密封胶密封。
5.根据权利要求1或3或4所述的便携式铝碱反应制氢装置，其特征是：反应器与套管通过″O″型圈密封。
6.根据权利要求1所述的便携式铝碱反应制氢装置的控制方法，其特征是：调节控制铝棒底部反应端面与反应溶液的接触或脱离，控制铝碱反应的启动或关闭；通过控制铝棒端面面积来控制产氢量。
7.根据权利要求6所述的便携式铝碱反应制氢装置的控制方法，其特征是：通过升降机构调节控制铝棒底部反应端面与反应溶液的接触或脱离。
8.根据权利要求6或7所述的便携式铝碱反应制氢装置的控制方法，其特征是：通过控制铝棒端面面积来控制产氢量。
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