CN111377402A - 一种氢化镁水解制氢装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水解制氢装置，包括控制器、水箱、循环泵、阀门、储气室、反应器，反应器安装在储气室的底部，水箱通过循环泵连接阀门，控制器控制阀门与反应器连接，储气室有氢气出口。本发明的优点是：一种具有结构简单，制氢快捷，速率可控，氢气纯度高，污染小，制造成本低，安全可靠，可控性好，适用范围大，便于推广应用等特点的水解制氢装置。
Description
技术领域
本发明属于氢气制备技术领域，特别是涉及一种氢化镁水解制氢装置及其控制方法。
背景技术
目前，氢在现代工业中有许多用途，如冶金，化工，食品，实验仪器等行业均已广泛使用氢气。关于氢气的制备，目前主要有生物质转化；天然气，石油，煤等化石资源的重整转化；电解水等方法，这些技术由于存在这样或那样的问题尚无法满足氢能经济发展对氢的规模化需求，尤其是在便携式制氢技术应用领域。
为了开发便携式制氢技术，以满足燃料电池或其它领域的应用需求，最近几年国际上开发了以氢化镁(MgH2)，氢化钙(CaH2)，硼氢化锂(LiBH4),硼氢化钠(NaBH4)，金属镁粉或铝粉为代表的新型制氢材料，这类材料能与水发生化学反应而产生氢气。控制好反应的条件，产生的氢气就可直接提供给燃料电池或其它需氢设备。
虽然利用新型轻质制氢材料来制氢有许多优点，也取得了不少进展，但进一步的研究表明这类新型化学制氢燃料系统都存在这样那样的问题。以目前研究较多的MgH2体系为例，实际使用过程中就存在以下问题：1)因为水解反应是剧烈的放热反应，产氢反应速度很难控制；2)反应过程中反应产物Mg(OH)2会包覆在MgH2颗粒表面，阻止反应的进一步进行，降低反应的完全性；3)由于这类化学制氢材料属于固体材料，在空气或有湿度的环境中容易吸潮，物料量不易精确添加，反应体系的设计比较困难4)反应产物Mg(OH)2易堵塞管路；这些缺陷使得这种方法的广泛应用受到一定限制。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种氢化镁水解制氢装置及其控制方法。
为了实现上述目的，本发明代用如下技术方案：
一种水解制氢装置，包括控制器、水箱、循环泵、阀门、储气室、若干个反应器，反应器安装在储气室的底部，水箱通过循环泵连接阀门，控制器控制阀门与反应器连接，储气室有氢气出口。本装置通过多个反应器控制反应量，还可以控制反应速率，控制产生氢气数量范围。
反应器的容积为50-150ml，放置MgH210-50克。通过过量的水加入反应器中，使得MgH2完全反应。
反应器与储气室是通过螺纹连接，连接处设有出气口和进水口。
进水口均设有单向阀。
出气口设有过滤膜。
反应器的底部安装在水槽里，水槽与储气室底部抵接。
水槽里设有热交换器，热交换器外连接散热器，散热器设有风扇。通过热交换器降低反应器的热量产生的温度。
氢气出口的管路依次连通冷却器和干燥器。
在水槽里设有温度传感器，氢气出口的管路上设有质量流量计。
水解制氢装置的控制方法，其控制方法步骤是：(1)根据所选用的反应器容积大小，计算每个反应器的合适固体反应物料添加量以及完全反应后产生的氢气量，该初始数据输入控制器，(2)根据用氢需求，控制器确定需要制氢的反应器数量，驱动机构打开相应反应器的驱动阀门，水槽中的水通过管道进入相应的反应器中，反应器产生氢气通过过滤膜进入储气室，然后通过氢气出口获得所需的氢气。
新型轻质制材料可以与水反应产生氢气，以氢化镁(MgH2)体系为例。
MgH2+2H2O＝Mg[OH]2+2H2
本发明的优点是：一种具有结构简单，制氢快捷，速率可控，氢气纯度高，污染小，制造成本低，安全可靠，可控性好，适用范围大，便于推广应用等特点的水解制氢装置。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为反应器的剖示图；
图标：1.控制器、2.水箱、3.循环泵、4.控制阀、5.储气室、6.反应器、7.水槽、8.温度传感器9.质量流量计、10.散热器、11.风扇、12.出口、13.进水口。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明：
实施例1，如图1、2所示，一种水解制氢装置，包括控制器、水箱、循环泵、阀门、储气室、6个反应器，6个反应器通过螺纹与储气室的底部连接，连接处设有出气口和进水口，6个反应器的底部安装在水槽里，水槽与储气室底部抵接；水槽里设有热交换器，热交换器外连接散热器，散热器设有风扇，在水槽里设有温度传感器；水箱通过循环泵连接阀门，控制器控制阀门与反应器连接，储气室有氢气出口；氢气出口的管路上设有质量流量计；氢气出口的管路依次连通冷却器和干燥器。
实施例2，水解制氢装置的控制方法，水解制氢装置安装有100只反应器，每个反应器容积50ml，每个反应器加入固体12克MgH2粉末，当需要100升氢气时，控制器1通过驱动机构打开5只反应器对应的阀门，一定量的水通过管道进入反应器中，各个反应器产生的氢气通过过滤膜进入储气室，然后通过氢气出口获得所需的100升氢气。
实施例3，水解制氢装置的控制方法，水解制氢装置安装有20只反应器，每个反应器容积150ml，每个反应器加入固体50克MgH2粉末，当需要160升氢气时，控制器1通过驱动机构打开2只反应器对应的阀门，一定量的水通过管道进入反应器中，各个反应器产生的氢气通过过滤膜进入储气室，然后通过氢气出口获得所需的160升氢气。
Claims (8)
1.一种氢化镁水解制氢装置，其特征在于：包括控制器、水箱、循环泵、阀门、储气室、若干个反应器，反应器安装在储气室的底部，水箱通过循环泵连接阀门，控制器控制阀门与反应器连接，储气室有氢气出口。
2.根据权利要求1所述的一种氢化镁水解制氢装置，其特征在于：反应器的容量为50-150ml，放置MgH2 10-50克。
3.根据权利要求1或2所述的一种氢化镁水解制氢装置，其特征在于：反应器与储气室是通过螺纹连接，连接处设有出气口和进水口。
4.根据权利要求1所述的一种氢化镁水解制氢装置，其特征在于：进水口均设有单向阀；出气口设有过滤膜。
5.根据权利要求1所述的一种氢化镁水解制氢装置，其特征在于：反应器的底部安装在水槽里，水槽与储气室底部抵接。
6.根据权利要求5所述的一种氢化镁水解制氢装置，其特征在于：水槽里设有热交换器，热交换器外连接散热器，散热器设有风扇。
7.根据权利要求5所述的一种氢化镁水解制氢装置，其特征在于：在水槽里设有温度传感器，氢气出口的管路上设有质量流量计。
8.根据权利要求1所述的氢化镁水解制氢装置的控制方法，其特征在于：控制方法步骤是：(1)根据所选用的反应器容积大小，计算每个反应器的合适固体反应物料添加量以及完全反应后产生的氢气量，该初始数据输入控制器，(2)根据用氢需求，控制器确定需要制氢的反应器数量，驱动机构打开相应反应器的驱动阀门，水槽中的水通过管道进入相应的反应器中，反应器产生氢气通过过滤膜进入储气室，然后通过氢气出口获得所需的氢气。
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