CN113804830B - 一种固体氢生氢试验平台 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及固体氢生氢技术领域，具体涉及一种固体氢生氢试验平台；一种固体氢生氢试验平台，由框架、氢发舱系统、注水系统、冷切系统、纯化系统、氢缓系统、控制系统以及操作台组成，并分别对应安装在框架的特定区域；控制系统与氢发舱系统、注水系统、冷切系统、纯化系统、氢缓系统以及操作台之间电性连接，操作台上集成有系统上电开关，反应启动开关，停止开关，紧急处理开关以及显示器；各个区域以模块化嵌入式的形式安装在框架上，框架有较大的兼容性，实现不同当量的固体氢生氢实验，根据实验要求来调整各个模块化的性能达到最优，实现实验目标；装置的兼容性缩短了实验阶段的时间，提高了实验室的利用率，还大大降低了整个出氢实验成本。
Description
技术领域
本发明涉及固体氢生氢技术领域，具体涉及一种固体氢生氢试验平台。
背景技术
作为储存氢的方式之一，存在一种包藏合金方式。作为包藏合金方式，由于其不需要在超高压、极低温这样的特殊状态下储存氢，因此不仅具有操作容易且安全性较高的优异特征，而且还具有每单位体积的氢储存量较高的优异特征。向氢发舱插入有从储水箱导出的注水管，从而从储水箱向氢发舱供给水。当向氢发舱供水时，镁基氢化物粉末按照化学式(MgH2+2H2O→Mg(OH)2+2H2)所记载那样进行水解，而产生氢气。
目前，现有的一些关于固体氢生氢的试验平台，当利用镁基固体氢与水反应放氢的过程中，不便于进行控制其放氢速率以及控制放氢温度等，同时无法保持放氢的稳定性及安全性，也不便于根据实际应用控制反应当量，导致固体氢生氢的效果不佳。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提出了一种固体氢生氢试验平台。
为了实现上述的目的，本发明采用以下的技术方案：
一种固体氢生氢试验平台，由框架、氢发舱系统、注水系统、冷切系统、纯化系统、氢缓系统、控制系统以及操作台组成；氢发舱系统、注水系统、冷切系统、纯化系统、氢缓系统、控制系统以及操作台分别对应安装在框架的特定区域；
控制系统与氢发舱系统、注水系统、冷切系统、纯化系统、氢缓系统以及操作台之间电性连接，操作台上集成有系统上电开关，反应启动开关，停止开关以及紧急处理开关，操作台上安装有显示器。
优选的，氢发舱系统包括氢发舱本体、氢发舱盖、温度传感器、注水口以及出氢口；氢发舱盖与氢发舱本体密封连接，氢发舱盖上安装有温度传感器，氢发舱盖上对应设置有注水口和出氢口。
优选的，注水口和出氢口呈一字型排列设置在氢发舱盖上。
优选的，注水系统包括一号水箱、隔膜泵、二号电磁阀、一号电磁阀、管路以及二号水箱；隔膜泵一端分别与一号水箱和二号水箱连接在一起，另一端分别连接有二号电磁阀和一号电磁阀，二号电磁阀和一号电磁阀分别各自连接有管路，并通过对应管路与氢发舱本体连接。
优选的，冷切系统包括压力计、冷凝器、泄气电磁阀、气液分离装置以及风扇；冷凝器上安装有由风扇，冷凝器与气液分离装置连接在一起；气液分离装置出口处连接有压力计，气液分离装置外接有一个泄气电磁阀，气液分离装置又与纯化系统连接。
优选的，纯化系统包括水蒸气过滤器、颗粒过滤器、干燥装置、吸附装置二以及吸附装置一；水蒸气过滤器与颗粒过滤器连接，且颗粒过滤器又与干燥装置连接，干燥装置可与吸附装置二和吸附装置一的其中一个连接，并最终与氢缓系统连接在一起。
优选的，吸附装置二的容量比吸附装置一的容量大。
优选的，氢缓系统包括氢缓罐、流量计以及定排电磁阀；氢缓罐入口处可与吸附装置二和吸附装置一的其中一个活动连接，氢缓罐出口处连接有流量计，且流量计又与定排电磁阀连接在一起。
由于采用上述的技术方案，本发明的有益效果：
本发明固体氢生氢试验平台，已得到一套可实现稳定安全的放氢控制策略；此试验台架包括氢发舱区、注水区、冷切区、过滤区、缓冲区、控制区以及操作区。各个区域以模块化嵌入式的形式安装再台架之上，最大的特点是该框架有非常大的兼容性，可以实现不同当量的固体氢生氢实验，可根据实验要求来调整各个模块化的性能以达到最优，实现实验目标。该装置的兼容性缩短了实验阶段的时间，提高了实验室的利用率，还大大降低了整个出氢实验成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的，保护一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明固体氢生氢试验平台的总体结构示意图；
图2为本发明固体氢生氢试验平台氢发舱系统的结构示意图；
图3为本发明固体氢生氢试验平台注水系统的结构示意图；
图4为本发明固体氢生氢试验平台冷切系统的结构示意图；
图5为本发明固体氢生氢试验平台纯化系统的结构示意图；
图6为本发明固体氢生氢试验平台氢缓系统的结构示意图；
图中：1-框架、2-氢发舱系统、21-氢发舱本体、22-氢发舱盖、23-温度传感器、24-注水口、25-出氢口、3-注水系统、31-一号水箱、32-隔膜泵、33-二号电磁阀、34-一号电磁阀、35-管路、36-二号水箱、4-冷切系统、41-压力计、42-冷凝器、43-泄气电磁阀、44-气液分离装置、45-风扇、5-纯化系统、51-水蒸气过滤器、52-颗粒过滤器、53-干燥装置、54-吸附装置二、55-吸附装置一、6-氢缓系统、61-氢缓罐、62-流量计、63-定排电磁阀、7-控制系统、8-操作台。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种固体氢生氢试验平台，由框架1、氢发舱系统2、注水系统3、冷切系统4、纯化系统5、氢缓系统6、控制系统7以及操作台8组成；氢发舱系统2、注水系统3、冷切系统4、纯化系统5、氢缓系统6、控制系统7以及操作台8分别对应安装在框架1的特定区域；
控制系统7与氢发舱系统2、注水系统3、冷切系统4、纯化系统5、氢缓系统6以及操作台8之间电性连接，操作台8上集成有系统上电开关，反应启动开关，停止开关以及紧急处理开关，操作台8上安装有显示器。
氢发舱系统2包括氢发舱本体21、氢发舱盖22、温度传感器23、注水口24以及出氢口25；氢发舱盖22与氢发舱本体21密封连接，氢发舱盖22上安装有温度传感器23，氢发舱盖22上对应设置有注水口24和出氢口25。
注水口24和出氢口25呈一字型排列安装在氢发舱盖22上。
注水系统3包括一号水箱31、隔膜泵32、二号电磁阀33、一号电磁阀34、管路35以及二号水箱36；隔膜泵32一端分别与一号水箱31和二号水箱36连接在一起，另一端分别连接有二号电磁阀33和一号电磁阀34，二号电磁阀33和一号电磁阀34分别各自连接有管路35，并通过对应管路35与氢发舱本体21连接。
冷切系统4包括压力计41、冷凝器42、泄气电磁阀43、气液分离装置44以及风扇45；冷凝器42上安装有由风扇45，冷凝器42与气液分离装置44连接在一起；气液分离装置44出口处连接有压力计41，气液分离装置44外接有一个泄气电磁阀43，气液分离装置44又与纯化系统5连接。
纯化系统5包括水蒸气过滤器51、颗粒过滤器52、干燥装置53、吸附装置二54以及吸附装置一55；水蒸气过滤器51与颗粒过滤器52连接，且颗粒过滤器52又与干燥装置53连接，干燥装置53可与吸附装置二54和吸附装置一55的其中一个连接，并最终与氢缓系统6连接在一起。
吸附装置二54的容量比吸附装置一55的容量大。
氢缓系统6包括氢缓罐61、流量计62以及定排电磁阀63；氢缓罐61入口处可与吸附装置二54和吸附装置一55的其中一个活动连接，氢缓罐61出口处连接有流量计62，且流量计62又与定排电磁阀63连接在一起。
该固体氢生氢试验平台的工作方式为：
试验人员进行固体氢生氢操作时，根据固体氢放氢反应所需水或者柠檬酸溶液，将水和柠檬酸溶液分别对应加入一号水箱31和二号水箱36内；将固体氢放在氢发舱本体21内，由于氢发舱盖22与氢发舱本体21密封连接，氢发舱盖22上的温度传感器23能够实时监控氢发舱本体21内的温度，当需要注水时，一号电磁阀34打开，启动隔膜泵32，水即可由管路35注入氢发舱本体21内；当需要注柠檬酸溶液时，二号电磁阀33打开，启动隔膜泵32，柠檬酸溶液即可由管路35注入氢发舱本体21内，反应所需的水或柠檬酸溶液由注水口24进入氢发舱本体21内，并与固体氢反应放氢，放出的氢气由出氢口25排出，并进入冷却系统；
尾气由氢发舱系统2出来时的温度较高，需要经过冷切系统4冷却并进行初步气液分离，尾气进入冷凝器42进行散热，冷凝器42上安装的风扇45能保证持续散热，经过冷切后尾气和液态水进入气液分离装置44，尾气从出口进入纯化系统5，气液分离装置44的出口处的压力计41可以实时读取系统压力，当系统超压时，泄气电磁阀43可以泄气保证系统安全；
纯化系统5对尾气进行包括过滤、吸附以及干燥等纯化处理，当尾气从冷切系统4出来后，进入水蒸气过滤器51内进行初步过滤，然后进入颗粒过滤器52，然后进入干燥装置53，最后进入吸附装置一55，实验人员根据流量需求，可以选用更大的吸附装置二54，处理后的尾气进入氢缓系统6；
氢缓系统6提供缓冲空间，处于氢燃料电池前端，可以有效减少氢发舱本体21的出氢速率与氢燃料电池之间的波动影响，氢缓罐61的出口处连接有流量计62，可以实时读出实时流量以及出氢总量，定排电磁阀63用来模拟燃料电池定排；
控制系统7可以写入控制程序，根据需要控制注水频率，出水量等，并可以实时根据温度、压力等实时维持系统稳定安全运行，并可以记录每次试验温度、压力以及流量等数据；
操作台8集成有系统上电开关，反应启动开关，停止开关以及紧急处理开关，具有显示器，显示器上可以看到系统实时温度、压力、流量数据曲线，可以实时调整控制注水量、注水量、排气压力等控制阀点。
本专利采用的压力计、流量计、电磁阀、温度传感器、过滤器、冷凝器均为市售，其结构及控制方式为现有技术，说明书中不再赘述。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种固体氢生氢试验平台，由框架(1)、氢发舱系统(2)、注水系统(3)、冷切系统(4)、纯化系统(5)、氢缓系统(6)、控制系统(7)以及操作台(8)组成；其特征在于：所述氢发舱系统(2)、注水系统(3)、冷切系统(4)、纯化系统(5)、氢缓系统(6)、控制系统(7)以及操作台(8)分别对应安装在框架(1)的特定区域；
所述控制系统(7)与氢发舱系统(2)、注水系统(3)、冷切系统(4)、纯化系统(5)、氢缓系统(6)以及操作台(8)之间电性连接，所述操作台(8)上集成有系统上电开关，反应启动开关，停止开关以及紧急处理开关，操作台(8)上安装有显示器；
所述注水系统(3)包括一号水箱(31)、隔膜泵(32)、二号电磁阀(33)、一号电磁阀(34)、管路(35)以及二号水箱(36)；所述隔膜泵(32)一端分别与一号水箱(31)和二号水箱(36)连接在一起，另一端分别连接有二号电磁阀(33)和一号电磁阀(34)，所述二号电磁阀(33)和一号电磁阀(34)分别各自连接有管路(35)，并通过对应管路(35)与氢发舱本体(21)连接；
所述冷切系统(4)包括压力计(41)、冷凝器(42)、泄气电磁阀(43)、气液分离装置(44)以及风扇(45)；所述冷凝器(42)上安装有由风扇(45)，冷凝器(42)与气液分离装置(44)连接在一起；所述气液分离装置(44)出口处连接有压力计(41)，气液分离装置(44)外接有一个泄气电磁阀(43)，气液分离装置(44)又与纯化系统(5)连接；
所述纯化系统(5)包括水蒸气过滤器(51)、颗粒过滤器(52)、干燥装置(53)、吸附装置二(54)以及吸附装置一(55)；所述水蒸气过滤器(51)与颗粒过滤器(52)连接，且颗粒过滤器(52)又与干燥装置(53)连接，所述干燥装置(53)可与吸附装置二(54)和吸附装置一(55)的其中一个连接，并最终与氢缓系统(6)连接在一起。
2.根据权利要求1所述的固体氢生氢试验平台，其特征在于：所述氢发舱系统(2)包括氢发舱本体(21)、氢发舱盖(22)、温度传感器(23)、注水口(24)以及出氢口(25)；所述氢发舱盖(22)与氢发舱本体(21)密封连接，氢发舱盖(22)上安装有温度传感器(23)，氢发舱盖(22)上对应设置有注水口(24)和出氢口(25)。
3.根据权利要求2所述的固体氢生氢试验平台，其特征在于：所述注水口(24)和出氢口(25)呈一字型排列设置在氢发舱盖(22)上。
4.根据权利要求1所述的固体氢生氢试验平台，其特征在于：所述吸附装置二(54)的容量比吸附装置一(55)的容量大。
5.根据权利要求4所述的固体氢生氢试验平台，其特征在于：所述氢缓系统(6)包括氢缓罐(61)、流量计(62)以及定排电磁阀(63)；所述氢缓罐(61)入口处可与吸附装置二(54)和吸附装置一(55)的其中一个活动连接，氢缓罐(61)出口处连接有流量计(62)，且流量计(62)又与定排电磁阀(63)连接在一起。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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