CN109205557A - 一种水氢燃料的制取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水氢燃料的制取方法。具体步骤为：将两种金属单质钠和铝按摩尔比1∶1混合，形成混合原料。原料放入反应容器内，注水发生化学反应。反应气体为氢气，副产品为铝酸钠。氢气导出用于燃氢装置，如氢气发动机或氢燃料电池，也可直接燃烧作为热源使用。本发明方法简单，原料丰富，操作容易，使用广泛。可取代石化燃料，改善环境污染。
Description
技术领域
本发明涉及水制取氢气的方法，属于化工技术领域。具体涉及一种水置换反应制取氢气的方法。
背景技术
当前人类面临的一个重大问题就是气候变化和空气污染，尤其中国近些年出现的严重雾霾就是空气污染的典型事件。造成这一问题的根源是工业化国家对石化燃料的大量使用。排放的有害气体对地球大气环境造成了污染和破坏。减少排放、开发清洁能源是世界各大国努力奋斗的目标。
氢气是人们一致认为最清洁的能源，它燃烧的产物是水，没有有害气体产生。但氢气在自然界中没有单质存在，需要从化合物中分离提取。目前常用的制取氢气方法主要有1、煤水制氢：虽然我国是产煤大国，煤的来源及价格有优势，但缺点是煤的开采及加工产生的环境破坏和污染很严重，制氢的副产品是CO、CO2，也是有害气体。并且制取过程复杂，设备、场地投入大。2、天然气、石油裂化制氢：缺点也是要产生CO、CO2等有害气体。同样制取过程复杂，设备、场地投入大。3、电解水制氢，缺点是需要消耗大量的电能。这三种方法包括其它已知的制氢方法，还存在一个共同的缺点是制氢成本，高于现有燃油(汽油、柴油)价格的300％以上，再加上储存和运输设备，其使用成本高于燃油10倍以上。氢气成本过高，是其无法取代石化燃料进入商业化领域的主要原因。专利文献查询与本发明相近的02148850电化学铝-水储氢、制氢的方法及设备，它的缺点需要电解液-高活性析氢催化极板，装置比较复杂，成本高，普通人难以实施。
发明内容
本发明克服了现有制氢复杂的工艺和设备问题，制取过程中没有废气排放，并且省略了氢气的储存环节，大大降低了氢的使用成本，提供了一种简便、即用即制的水氢燃料制取方法。
一种水氢燃料的制取方法，其技术方案是采用金属单质与水反应，替换出水分子中的氢。主要步骤包括：1、将金属铝与金属钠采用加热搅拌或者常温滚压工艺进行混合，做成原料。2、原料放入反应容器内，注入水。3、发生化学反应，产生氢气。4、容器顶端有通气管，将气体引出，接驳用气装置。也可加水直接燃烧，作为热源使用。
本发明中所用铝为超细铝粉，根据成本选用，越细制氢效果越好。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、原料来源丰富，不采用石化原料，原料生产过程对环境污染少。
2、制氢设备简单，只有一个反应容器。容器可根据用氢量制作大小容积。小型可以随身携带，作为便携式户外制取氢气燃料，加热或做火源使用。
3、制氢过程没有CO、CO2等有害气体产生，反应副产品是一种常见的化工产品铝酸钠，可回收利用。
4、制氢效率高，1摩尔金属单质可产生2摩尔氢。
5、采用常用金属材料作为原料，成本低，放入容器即可反应，操作简单，便于广泛使用和推广。
6、替代石化燃料，可产生较好的经济效益和社会效益。没有废气排放，对地球大气环境改善起到良好的效果。
具体实施方式：
1、从现有的商品市场或生产企业采购金属钠和铝。方法一，将两种物质按1∶1摩尔比在真空加热炉内100℃左右进行加热混合。方法二，在常温下将两种物质1∶1摩尔比滚压或者挤压在一起。量大时可在钠生产时直接加入铝粉混合。
2、将混合原料成型为球装或者棒状、块状，用塑料或金属容器密封包装，使其隔绝空气，便于运输和储存。
3、制取氢气时，将混合原料放入反应器中，在反应器中注入水，即可发生化学反应。反应程式如下：
2Na+2Al+4H2O＝2NaAlO2+4H2↑
4、反应器出口排出的气体为氢气，可点燃燃烧，或连接氢发动机做为燃料，或连接氢燃料电池等用氢设备。
5、反应的副产品铝酸钠，是一种常见的化工产品。可用PE材料塑料容器进行回收存放。
6、铝酸钠回收后按现有化工产品进行销售，可降低制取氢的成本25％左右。因此本发明的氢燃料成本45元/KG左右，纳入系统产业链规模化生产，其成本可降低20元/KG左右。可具有较好市场竞争力，完成现有石化燃料的替代，改变现有能源结构，改善大气环境。
Claims (4)
1.一种水氢燃料的制取方法，主要步骤包括：将两种金属单质钠和铝混合，置于反应容器内，注入水发生化学反应产生氢气，并且可以直接燃烧。其技术特征在于a、两种金属单质混合形成原料，b、原料置于容器内，c、注水进行化学反应，d、产生氢气排出或直接燃烧。
2.根据权利要求1所述的一种水氢燃料的制取方法，其特征在于：将两种金属单质钠和铝混合形成原料。
3.根据权利要求1所述的一种水氢燃料的制取方法，其特征在于：原料注入水产生氢气或直接燃烧。
4.根据权利要求1所述的一种水氢燃料的制取方法，其特征在于：原料注水发生化学反应，其反应化学式为：2Na+2Al+4H2O＝2NaAlO2+4H2↑。
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| CN201710536332.5A CN109205557A (zh) | 2017-07-04 | 2017-07-04 | 一种水氢燃料的制取方法 |
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| CN109205557A true CN109205557A (zh) | 2019-01-15 |
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| CN (1) | CN109205557A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113479842A (zh) * | 2021-07-22 | 2021-10-08 | 杨传保 | 一种利用活泼金属制备氢气的方法 |
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2017
- 2017-07-04 CN CN201710536332.5A patent/CN109205557A/zh active Pending
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| CN113479842A (zh) * | 2021-07-22 | 2021-10-08 | 杨传保 | 一种利用活泼金属制备氢气的方法 |
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