CN107475738A - 一种制备高压氢气的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备高压氢气的装置,属于电化学技术领域,包括外壳、顶盖及阴极,所述外壳上设置有法兰,外壳与顶盖连接,顶盖上设置有排气管,外壳内壁一圈设置有阴极,挨着阴极设置有一圈垫片,外壳和垫片之间形成反应空间,反应空间中充满金属混合物,反应空间和外壳组成阳极,垫片与顶盖之间形成内部空间。本发明提供的装置,利用阴极沿外壳内壁一圈的设计独特,空间利用率高,减小了装置体积从而降低成本,并由于阴极和反应空间紧密结合,产生的气体可以快速的由电极上的孔洞排出进入储存空间,提高了气体的压强,降低单位能耗,提高了装置生产率,以及安全性能。
Description
技术领域
本发明属于电化学技术领域,具体涉及一种制备高压氢气的装置。
背景技术
随着环境污染日益严重,越来越多的研究关注于绿色无污染能源,其中,氢能清洁无污染、高效、可再生,是未来最有潜力的能源载体。利用电解水技术制氢是目前最有潜力的技术,也是一种经济有效的技术。如何降低能耗和成本以及提高制氢效率一直都是急需解决的问题。现有技术中需要的电位过大导致能耗过大,同时由于隔膜的技术问题无法制备出高压气体,往往需要额外的压缩装置导致成本增加。
发明内容
为了解决现有技术中的上述缺陷,本发明提供了一种制备高压氢气的装置,解决了传统电解水无法单独制备和储存气体的问题。
一种制备高压氢气的装置,包括外壳1、顶盖4及阴极5,所述外壳1上设置有法兰2,外壳1通过法兰2与顶盖4连接,顶盖4上设置有排气管9,外壳1内壁一圈设置有阴极5,挨着阴极5设置有一圈垫片8,外壳1和垫片8之间形成反应空间7,反应空间7中充满金属混合物,反应空间7和外壳1组成阳极,垫片8与顶盖4之间形成内部空间6。
进一步地,所述的外壳1的形状为U形管状结构,材质为钢铸造,并通过法兰2上的螺纹3与顶盖4连接。
进一步地,所述的阴极5为多孔电极,材质为镍或者不锈钢,孔径为20-30微米。
进一步地,所述的金属混合物为多孔铁、镍或石墨的混合物。
进一步地,所述的反应空间7中还掺杂金属夹杂物,孔径为30-50微米。
进一步地,所述的垫片8为多孔塑胶或石棉,孔径为20-30微米。
本发明的制备高压氢气的装置是这样工作:
整个容器充满碱性电解液,渗入到安装在外壳里的所有元件中。通过给电极上加上电压,在多孔的垫片8紧挨着阴极5表面一侧处进行电解液的分解,在多孔的垫片8的孔中释放氢气,气体通过阴极5的孔进入到内部空间6,并汇集,通过连接管9进入到需求单位。
在阳极的活性物质发生反应①:
2OH--e→1/2O2+H2O ①
在反应中释放氧,与包含活性物质的多孔铁反应,反应为②:
2Fe+2O=2FeO ②
总反应可以写为③:
Fe+H2O=FeO+H2. ③
产生的氢的量取决于反应空间7中金属夹杂物的量。
为了在反应中维持高压,装置的外壳制造成高压室的形式,包括同轴安装在外壳内并固定在盖上的多孔阴极。
本发明的有益效果如下:
(1)阴极5沿外壳1内壁一圈设计独特,空间利用率高,减小了装置体积从而降低成本。
(2)整个装置由合金钢铸造成高压室,气密性好,产气纯度高。
(3)由于阴极5和反应空间7紧密结合,产生的气体可以快速的由电极上的孔洞排出进入储存空间,提高了气体的压强,降低单位能耗,提高了装置生产率,以及安全性能。
附图说明
图1为制备高压氢气装置示意图;
图中:外壳1、法兰2、螺纹3、顶盖4、阴极5、内部空间6、反应空间7、多孔垫片8、排气管9。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做进一步地说明。
实施例1
一种制备高压氢气的装置,容积0.7升,包括外壳1、顶盖4及阴极5,所述外壳1上设置有法兰2,外壳1通过螺纹3与顶盖4连接,顶盖4上设置有排气管9,外壳1内壁一圈设置有阴极5,阴极5由镍制成,孔径为20微米,挨着阴极5设置有一圈垫片8,垫片为多孔石棉,孔径大小为20微米,外壳1和垫片8之间形成反应空间7,反应空间7中充满多孔铁,多孔铁的质量为700克,孔径为30微米,反应空间7和外壳1组成阳极,垫片8与顶盖4之间形成内部空间6,所述的反应空间7中还掺杂金属夹杂物。
本发明的制备高压氢气的装置是这样工作:
该装置这样工作:整个容器充满质量浓度为20%的氢氧化钾溶液,渗入到安装在外壳里的所有元件中。通过给电极上加上电压,在多孔垫片8紧挨着多孔阴极5表面一侧处进行电解液的分解,在垫片8的孔中释放氢气,气体通过阴极5的孔进入到内部空间6,并汇集,通过连接管9进入到需求单位。
在阳极的活性物质发生反应①:
2OH--e→1/2O2+H2O ①
在反应中释放氧,与包含活性物质的多孔铁反应,反应为②:
2Fe+2O=2FeO ②
总反应可以写为③:
Fe+H2O=FeO+H2.
氢气的产量为100升/小时,压强为52兆帕。
Claims (6)
1.一种制备高压氢气的装置,其特征在于,包括外壳(1)、顶盖(4)及阴极(5),所述外壳(1)上设置有法兰(2),外壳(1)通过法兰(2)与顶盖(4)连接,顶盖(4)上设置有排气管(9),外壳(1)内壁一圈设置有阴极(5),挨着阴极(5)设置有一圈垫片(8),外壳(1)和垫片(8)之间形成反应空间(7),反应空间(7)中充满金属混合物,反应空间(7)和外壳(1)组成阳极,垫片(8)与顶盖(4)之间形成内部空间(6)。
2.如权利要求1所述的一种制备高压氢气的装置,其特征在于,所述的外壳(1)的形状为U形管状结构,材质为钢铸造,并通过法兰(2)上的螺纹(3)与顶盖(4)连接。
3.如权利要求1所述的一种制备高压氢气的装置,其特征在于,所述的阴极(5)为多孔电极,材质为镍或者不锈钢,孔径为20-30微米。
4.如权利要求1所述的一种制备高压氢气的装置,其特征在于,所述的金属混合物为多孔铁、镍或石墨的混合物。
5.如权利要求1所述的一种制备高压氢气的装置,其特征在于,所述的反应空间(7)中还掺杂金属夹杂物,孔径为30-50微米。
6.如权利要求1所述的一种制备高压氢气的装置,其特征在于,所述的垫片(8)为多孔塑胶或石棉,孔径为20-30微米。
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