CN111232922A - 一种硼氢化钠水解制氢装置 - Google Patents

一种硼氢化钠水解制氢装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种硼氢化钠水解制氢装置，包括上盖板及若干燃料反应腔室；上盖板及各燃料反应腔室自上到下依次分布，相邻燃料反应腔室之间以及上盖板与最上层燃料反应腔室之间均设置有溢流板；上盖板、各燃料反应腔室及各溢流板固定连接，各燃料反应腔室内设置有固体燃料，该装置的燃料转化率高，产氢速率可控，制氢纯度高。

Description

一种硼氢化钠水解制氢装置
技术领域
本发明属于氢气制备技术领域，涉及一种硼氢化钠水解制氢装置。
背景技术
随着石油、天然气、煤等不可再生资源储量越来越少，当今世界开发新能源迫在眉睫。氢是最广泛存在的物质之一，它都成了宇宙质量的75％，是二次能源。氢能在21世纪有可能在世界能源舞台上扮演重要的角色，其制备、储存、运输、应用技术都将成为当今备受关注的话题。随着氢燃料电池的普遍关注，设计一种快速制氢装备，直接用于氢燃料电池，开发出新型发电机。
制氢的方式多种多样，由于金属氢化物在储氢容量上具有其他材料无法比拟的优势。因此，金属氢化物制氢技术得到了迅速发展。硼氢化钠就是一种典型的金属氢化物，硼氢化钠水解制氢技术作为一种安全、方便的新型制氢技术，已成为当前燃料电池氢源研究中的热点之一。
开发硼氢化钠产氢装置一直是国内外的热点内容，现在专利CN201821440352.9公开了一种硼氢化钠水解制氢装置，包括依次连接的供水器、投料室、振动室、干燥室、冷却室；所述振动室包括弹簧片、线圈、衔铁、铁芯、连接块；所述投料室外侧和支撑座相连接配合；所述连接块上端面和支撑座的顶部地面焊接，连接块上端面下端面和铁芯连接，弹簧片装夹在连接块上，位于连接块与振动室外壁之间，弹簧片下侧面安装装有衔铁，铁芯的侧边设置有线圈；专利CN 201821264402.2公开了一种硼氢化钠水解制氢装置，该装置将催化剂单元填充于第二容器内腔内，该催化剂单元包括载体层及负载于其上的催化剂层，载体层卷曲形成若干燃料流通通道，燃料从进料口进入第二容器内腔，并在流过燃料流通通道的过程中于催化剂接触反应，同时设置第一壳体间形成用于容置氢气的第一容置空间，然而现有的制氢装置的燃料转化率较低，且产氢速率不可控，同时制氢纯度较低。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种硼氢化钠水解制氢装置，该装置的燃料转化率高，产氢速率可控，制氢纯度高。
为达到上述目的，本发明所述的硼氢化钠水解制氢装置包括上盖板及若干燃料反应腔室；
上盖板及各燃料反应腔室自上到下依次分布，相邻燃料反应腔室之间以及上盖板与最上层燃料反应腔室之间均设置有溢流板；上盖板、各燃料反应腔室及各溢流板固定连接，各燃料反应腔室内设置有固体燃料；
上盖板上设置有若干第一垂直配水通道，各溢流板上均设置有若干第二垂直配水通道，各燃料反应腔室的侧壁上均设置有第三垂直配水通道，其中，一个燃料反应腔室与其上侧的各溢流板上的一个第二垂直配水通道、其上侧的各燃料反应腔室上的一个第三垂直配水通道、上盖板上的一个第一垂直配水通道及其上的一个第三垂直配水通道相对应，且该燃料反应腔室经其上对应的第三垂直配水通道、其上侧各燃料反应腔室上对应的第三垂直配水通道及其上侧各溢流板上对应的第二垂直配水通道后与对应的第一垂直配水通道相连通；
溢流板的上表面设置有凹槽，其中，所述凹槽内设置有若干隔板，且该凹槽的一侧设置有与该溢流板下方燃料反应腔室相连通的若干燃料液出水口，该凹槽另一侧的侧壁上设置有若干出气口，各燃料反应腔室的底部及上盖板的底部均设置有若干插板，其中，上盖板底部的各插板插入于最上层溢流板上相邻隔板之间；上侧燃料反应腔室底部的各插板插入于下侧溢流板上相邻隔板之间。
上盖板内部设置有回型通道，上盖板的后端面上设置有第一水平进水通道，上盖板的前端面上设置有第二水平进水通道及第三水平进水通道，上盖板的左端面上设置有第四水平进水通道及第五水平进水通道，上盖板的右端面上设置有第六水平进水通道及第七水平进水通道，其中，第一水平进水通道与回型通道后侧的中部相连通，第二水平进水通道及第四水平进水通道与回型通道的第一个拐角位置相连通，第五水平进水通道与回型通道的第二个拐角位置相连通，第六水平进水通道与回型通道的第三个拐角位置相连通，第三水平进水通道及第七水平进水通道与回型通道的第四个拐角位置相连通，各第一垂直配水通道均与该回型通道相连通。
各第一垂直配水通道的出口处均为凸台形结构，各第二垂直配水通道的入口处为凹槽结构，各第二垂直配水通道的出口处均为凸台形结构，各第三垂直配水通道的入口处均为凹槽结构，各第三垂直配水通道的出口处均为凸台形结构，其中，第一垂直配水通道上的凸台形结构与最上侧溢流板中第二垂直配水通道上的凹槽结构相配合，上侧溢流板中第二垂直配水通道上的凸台形结构与下侧燃料反应腔室中第三垂直配水通道上的凹槽结构相配合，上侧燃料反应腔室中第三垂直配水通道上的凸台形结构与下侧溢流板中第二垂直配水通道上的凹槽结构相配合。
隔板的宽度为溢流板宽度的2/3。
各出气口处均设置有防水透气膜。
燃料反应腔室在靠近第三垂直配水通道的位置处设置有进水槽，进水槽内设置有下水口，燃料反应腔室的外侧设置有进水工艺口。
上盖板及最下层的燃料反应腔室的外侧均设置楔形槽。
上盖板、溢流板及燃料反应腔室通过紧固螺栓相连接。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的硼氢化钠水解制氢装置在具体操作时，该燃料反应腔室经其上对应的第三垂直配水通道、其上侧各燃料反应腔室上对应的第三垂直配水通道及其上侧各溢流板上对应的第二垂直配水通道后与对应的第一垂直配水通道相连通，即各燃料反应腔室有专有水通道，同时上盖板内设置有回型通道，且各第一垂直配水通道均与所述回型通道相连通，实现水的均匀性，燃料转化率高，同时产氢速率可控，同时需要说明的是，氢气携带反应废渣经过该回型格栅时，反应废渣被滞留下来，氢气则经出气口排出，制氢纯度高。
附图说明
图1a为本发明的主视图；
图1b为本发明的剖视图；
图1c为本发明的俯视图；
图2a为溢流板2的主视图；
图2b为溢流板2的俯视图；
图2c为溢流板2的剖视图；
图3a为燃料反应腔室3的主视图；
图3b为燃料反应腔室3的剖视图；
图3c为燃料反应腔室3的俯视图；
图4为本发明中上盖板1的剖面图。
其中，1为上盖板、1A为第四水平进水通道、1B为第五水平进水通道、1C为第一水平进水通道、1D为第六水平进水通道、1E为第七水平进水通道、1F为第二水平进水通道、1G为第三水平进水通道、1H为第一垂直配水通道、2为溢流板、2A为第二垂直配水通道、2B为隔板、2C为燃料液出水口、2D为出气口、3为燃料反应腔室、3A为第三垂直配水通道、3B为下水口、3C为进水工艺口、3D为插板、3E为进水槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1a至图3c，本发明所述的硼氢化钠水解制氢装置包括上盖板1及若干燃料反应腔室3；上盖板1及各燃料反应腔室3自上到下依次分布，相邻燃料反应腔室3之间以及上盖板1与最上层燃料反应腔室3之间均设置有溢流板2；上盖板1、各燃料反应腔室3及各溢流板2固定连接，各燃料反应腔室3内设置有固体燃料；上盖板1上设置有若干第一垂直配水通道1H，各溢流板2上均设置有若干第二垂直配水通道2A，各燃料反应腔室3的侧壁上均设置有第三垂直配水通道3A，其中，一个燃料反应腔室3与其上侧的各溢流板2上的一个第二垂直配水通道2A、其上侧的各燃料反应腔室3上的一个第三垂直配水通道3A、上盖板1上的一个第一垂直配水通道1H及其上的一个第三垂直配水通道3A相对应，且该燃料反应腔室3经其上对应的第三垂直配水通道3A、其上侧各燃料反应腔室3上对应的第三垂直配水通道3A及其上侧各溢流板2上对应的第二垂直配水通道2A后与对应的第一垂直配水通道1H相连通；溢流板2的上表面设置有凹槽，其中，所述凹槽内设置有若干隔板2B，且该凹槽的一侧设置有与该溢流板2下方燃料反应腔室3相连通的若干燃料液出水口2C，该凹槽另一侧的侧壁上设置有若干出气口2D，各燃料反应腔室3的底部及上盖板1的底部均设置有若干插板3D，其中，上盖板1底部的各插板3D插入于最上层溢流板2上相邻隔板2B之间；上侧燃料反应腔室3底部的各插板3D插入于下侧溢流板2上相邻隔板2B之间。
参考图4，上盖板1内部设置有回型通道，上盖板1的后端面上设置有第一水平进水通道1C，上盖板1的前端面上设置有第二水平进水通道1F及第三水平进水通道1G，上盖板1的左端面上设置有第四水平进水通道1A及第五水平进水通道1B，上盖板1的右端面上设置有第六水平进水通道1D及第七水平进水通道1E，其中，第一水平进水通道1C与回型通道后侧的中部相连通，第二水平进水通道1F及第四水平进水通道1A与回型通道的第一个拐角位置相连通，第五水平进水通道1B与回型通道的第二个拐角位置相连通，第六水平进水通道1D与回型通道的第三个拐角位置相连通，第三水平进水通道1G及第七水平进水通道1E与回型通道的第四个拐角位置相连通，各第一垂直配水通道1H均与该回型通道相连通。
各第一垂直配水通道1H的出口处均为凸台形结构，各第二垂直配水通道2A的入口处为凹槽结构，各第二垂直配水通道2A的出口处均为凸台形结构，各第三垂直配水通道3A的入口处均为凹槽结构，各第三垂直配水通道3A的出口处均为凸台形结构，其中，第一垂直配水通道1H上的凸台形结构与最上侧溢流板2中第二垂直配水通道2A上的凹槽结构相配合，上侧溢流板2中第二垂直配水通道2A上的凸台形结构与下侧燃料反应腔室3中第三垂直配水通道3A上的凹槽结构相配合，上侧燃料反应腔室3中第三垂直配水通道3A上的凸台形结构与下侧溢流板2中第二垂直配水通道2A上的凹槽结构相配合。
隔板2B的宽度为溢流板2宽度的2/3；各出气口2D处均设置有防水透气膜。
燃料反应腔室3在靠近第三垂直配水通道3A的位置处设置有进水槽3E，进水槽3E内设置有下水口3B，燃料反应腔室3的外侧设置有进水工艺口3C；上盖板1及最下层的燃料反应腔室3的外侧均设置楔形槽；上盖板1、溢流板2及燃料反应腔室3通过紧固螺栓相连接。
水经第一水平进水通道1C、第二水平进水通道1F、第三水平进水通道1G、第四水平进水通道1A、第五水平进水通道1B、第六水平进水通道1D及第七水平进水通道1E进入到回型通道内，然后经第一垂直配水通道1H、第二垂直配水通道2A及第三垂直配水通道3A进入到各燃料反应腔室3内，与燃料反应腔室3内的固体燃料发生水解反应生成氢气，氢气携带反应废渣经燃料液出水口2C进入到溢流板2上的凹槽内，各插板3D与各隔板2B组成回型格栅，氢气携带反应废渣经过该回型格栅时，反应废渣被滞留下来，氢气则经出气口2D排出。
上盖板1、溢流板2和燃料反应腔室3的四个角均为圆角，且在出气方向处的两个角设置为圆角凸台，俯视成凹字形，整个氢气发生器的材质选用金属、塑料的一种或几种。
本发明的独特之处在于保证水均匀分到每个燃料反应腔室3内，且采用回型通道实现水的均匀性，各每层燃料反应腔室3中在不同位置处设计了专有水通道，水从垂直配水通道进入，沿着设计的通道进入不同层的燃料反应腔室3，实现燃料片的反应。

Claims (8)

1.一种硼氢化钠水解制氢装置，其特征在于，包括上盖板(1)及若干燃料反应腔室(3)；
上盖板(1)及各燃料反应腔室(3)自上到下依次分布，相邻燃料反应腔室(3)之间以及上盖板(1)与最上层燃料反应腔室(3)之间均设置有溢流板(2)；上盖板(1)、各燃料反应腔室(3)及各溢流板(2)固定连接，各燃料反应腔室(3)内设置有固体燃料；
上盖板(1)上设置有若干第一垂直配水通道(1H)，各溢流板(2)上均设置有若干第二垂直配水通道(2A)，各燃料反应腔室(3)的侧壁上均设置有第三垂直配水通道(3A)，其中，一个燃料反应腔室(3)与其上侧的各溢流板(2)上的一个第二垂直配水通道(2A)、其上侧的各燃料反应腔室(3)上的一个第三垂直配水通道(3A)、上盖板(1)上的一个第一垂直配水通道(1H)及其上的一个第三垂直配水通道(3A)相对应，且该燃料反应腔室(3)经其上对应的第三垂直配水通道(3A)、其上侧各燃料反应腔室(3)上对应的第三垂直配水通道(3A)及其上侧各溢流板(2)上对应的第二垂直配水通道(2A)后与对应的第一垂直配水通道(1H)相连通；
溢流板(2)的上表面设置有凹槽，其中，所述凹槽内设置有若干隔板(2B)，且该凹槽的一侧设置有与该溢流板(2)下方燃料反应腔室(3)相连通的若干燃料液出水口(2C)，该凹槽另一侧的侧壁上设置有若干出气口(2D)，各燃料反应腔室(3)的底部及上盖板(1)的底部均设置有若干插板(3D)，其中，上盖板(1)底部的各插板(3D)插入于最上层溢流板(2)上相邻隔板(2B)之间；上侧燃料反应腔室(3)底部的各插板(3D)插入于下侧溢流板(2)上相邻隔板(2B)之间。
2.根据权利要求1所述的硼氢化钠水解制氢装置，其特征在于，上盖板(1)内部设置有回型通道，上盖板(1)的后端面上设置有第一水平进水通道(1C)，上盖板(1)的前端面上设置有第二水平进水通道(1F)及第三水平进水通道(1G)，上盖板(1)的左端面上设置有第四水平进水通道(1A)及第五水平进水通道(1B)，上盖板(1)的右端面上设置有第六水平进水通道(1D)及第七水平进水通道(1E)，其中，第一水平进水通道(1C)与回型通道后侧的中部相连通，第二水平进水通道(1F)及第四水平进水通道(1A)与回型通道的第一个拐角位置相连通，第五水平进水通道(1B)与回型通道的第二个拐角位置相连通，第六水平进水通道(1D)与回型通道的第三个拐角位置相连通，第三水平进水通道(1G)及第七水平进水通道(1E)与回型通道的第四个拐角位置相连通，各第一垂直配水通道(1H)均与该回型通道相连通。
3.根据权利要求1所述的硼氢化钠水解制氢装置，其特征在于，各第一垂直配水通道(1H)的出口处均为凸台形结构，各第二垂直配水通道(2A)的入口处为凹槽结构，各第二垂直配水通道(2A)的出口处均为凸台形结构，各第三垂直配水通道(3A)的入口处均为凹槽结构，各第三垂直配水通道(3A)的出口处均为凸台形结构，其中，第一垂直配水通道(1H)上的凸台形结构与最上侧溢流板(2)中第二垂直配水通道(2A)上的凹槽结构相配合，上侧溢流板(2)中第二垂直配水通道(2A)上的凸台形结构与下侧燃料反应腔室(3)中第三垂直配水通道(3A)上的凹槽结构相配合，上侧燃料反应腔室(3)中第三垂直配水通道(3A)上的凸台形结构与下侧溢流板(2)中第二垂直配水通道(2A)上的凹槽结构相配合。
4.根据权利要求1所述的硼氢化钠水解制氢装置，其特征在于，隔板(2B)的宽度为溢流板(2)宽度的2/3。
5.根据权利要求1所述的硼氢化钠水解制氢装置，其特征在于，各出气口(2D)处均设置有防水透气膜。
6.根据权利要求1所述的硼氢化钠水解制氢装置，其特征在于，燃料反应腔室(3)在靠近第三垂直配水通道(3A)的位置处设置有进水槽(3E)，进水槽(3E)内设置有下水口(3B)，燃料反应腔室(3)的外侧设置有进水工艺口(3C)。
7.根据权利要求1所述的硼氢化钠水解制氢装置，其特征在于，上盖板(1)及最下层的燃料反应腔室(3)的外侧均设置楔形槽。
8.根据权利要求1所述的硼氢化钠水解制氢装置，其特征在于，上盖板(1)、溢流板(2)及燃料反应腔室(3)通过紧固螺栓相连接。
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