CN114105092A - 一种无需热源的氢化镁水解制氢方法、高剪切乳化机及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种无需热源的氢化镁水解制氢方法、高剪切乳化机及应用,涉及水解制氢技术领域。通过高剪切乳化机将固体氢化镁和水充分细化均匀,高剪切乳化机在将物料细化均匀的过程中,高速旋转会产生大量的热,此部分热量除了提供本身反应热外,可进一步将多余的热量传递到换热器中与水解液进行热交换,无需外部热源。本发明的方法用氢化镁水解制氢时,结构简单,安全可靠,所需能源少,解决了反应过程中能量消耗损失的问题,可有效的提高能量利用率。本发明提供一种无需外加热源的氢化镁水解制氢方法。该方法工艺简单、容易操作、成本低。
Description
技术领域
本发明属于水解制氢技术领域,尤其涉及一种无需热源的氢化镁水解制氢方法、高剪切乳化机及应用。
背景技术
目前,氢能,作为理想的二次能源之一,具有如下优点:(1)储量丰富且来源广泛;(2)氢的燃烧净热值高;(3)氢气燃烧产物为水,不会对环境造成影响,且产物水又可以作为氢气制备的原材料循环利用;(4)氢能的利用形式比较多,既可直接作为燃料释放热能,也可以用作基本原料参与化工生产。基于以上优势,氢能是替代化石燃料的理想选择。氢气的大规模使用需要解决氢气的制备、氢气的储存与运输、氢气的释放与使用等几方面的技术问题。目前氢气的制备技术较多,例如水电解制氢、化石燃料制氢、生物质制氢、氢化物水解制氢等。制备的氢气需运输至目的地才能够使用,氢化镁作为一种固体储氢材料具有Mg来源广泛、储氢密度大等优点,是一种具有发展潜力的固态储氢材料,可有效的储存氢气,实现氢气的安全运输。然而氢化镁在水解制氢过程中生成的氢氧化镁钝化层会包覆在氢化镁表面,阻止氢化镁与水进一步发生反应。
目前报道有众多方法用于提高氢化镁的水解制氢性能。第一种方法是通过机械研磨减小氢化镁的粒径,可有效增加氢化镁的表面积,使其与水快速反应。虽然研磨工艺对氢化镁的水解性能有明显改善,但研磨工艺下氢化镁的水解反应仍有中断现象,此外,随着水解时间增加,氢化镁反应性能也会随之衰减。高剪切反应器可有效的强化固-液混合,有效的对固体颗粒进行破碎,可有效的强化水解过程。另,氢化镁水解过程需要一定的热量,高剪切反应器快速旋转过程中导致的温度升高,正可实现协同作用。
通过上述分析,现有技术存在的问题及缺陷为:
(1)现有技术中,用氢化镁水解制氢时,结构复杂,安全可靠性差,所需能源大,而且反应过程中能量消耗损失大,不能有效的提高能量利用率。
(2)现有技术中,工艺复杂、不易操作、成本高。
解决以上问题及缺陷的难度为:氢化镁纯品在水解制氢过程中,水解温度在60℃以上较优,过程中需对水解液进行加热,由于水解产品为氢气,采用电加热无疑增加了操作风险。
解决以上问题及缺陷的意义为:可不采用外加电源,利用系统混合产生内能导致的温度升高来进行水解。可起到协同作用,一方面高剪切乳化机的强力剪切可破坏氢氧化镁包覆层,增加氢化镁的水解效率,另一方面产生的内能可有效的提高水解温度,也可提高水解效率。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题,本发明公开实施例提供了一种无需热源的氢化镁水解制氢方法、高剪切乳化机及应用。所述技术方案如下:
根据本发明公开实施例的第一方面,提供一种无需外加热源的氢化镁水解制氢方法,包括:
将固体氢化镁和水充分细化均匀;
将固体氢化镁和水解液混合细化中产生的热,一部分用于自身反应,另一部分传递到换热器中与水解液进行热交换。
进一步,通过高剪切乳化机将固体氢化镁和水充分细化均匀。
进一步,所述高剪切乳化机通过快速旋转产生的内能,产生热量,热量一部分用于自身反应,另一部分从反应器传递到换热器。
进一步,所述高剪切乳化机的转速为1000rpm~30000rpm。高速旋转过程中一方面可破坏氢氧化镁包覆层,促进水解反应;另一方面,可提供系统所需的反应热。
进一步,所述氢化镁与水的添加比例范围为1:1000~1:10000。在此比例内可有效保证氢化镁与水接触面积,提高固体氢化镁放氢的效率;也可有效保证反应热量的有效收集与可控,防止水溶液接近沸点。
进一步,所述换热器与水解液进行热交换后,水解液温度为40~90℃。在此温度范围内,有助于提高固体氢化镁在水中放氢效率。
根据本发明公开实施例的第二方面,提供一种实施所述无需外加热源的氢化镁水解制氢方法的高剪切乳化机,所述高剪切乳化机包括:
反应器,用于通过旋转装置将固体氢化镁和水充分细化均匀;
换热器,用于将固体氢化镁和水混合物料细化中产生的热与水解液进行热交换。
根据本发明公开实施例的第三方面提供一种所述无需外加热源的氢化镁水解制氢方法在制备工业氢气上的应用。
根据本发明公开实施例的第四方面提供一种所述无需外加热源的氢化镁水解制氢方法在制备直接作为燃料材料上的应用。
根据本发明公开实施例的第五方面,提供一种所述无需外加热源的氢化镁水解制氢方法在制备用作基本原料参与化工生产上的应用。
本发明公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果:
本发明公开了一种无需外加热源的氢化镁水解制氢方法,工艺简单、容易操作、成本低;其过程是通过高剪切乳化机将固体氢化镁和水充分细化均匀,高剪切乳化机在将物料细化均匀的过程中会产生大量的热,进一步将多余的热量传递到换热器中与水解液进行热交换。
本发明的方法用氢化镁水解制氢时,结构简单,安全可靠,所需能源少,解决了反应过程中能量消耗损失的问题,可有效的提高能量利用率。
当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本发明公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本公开的实施例,并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是本发明实施例提供的无需热源的氢化镁水解制氢方法流程图。
图2是本发明实施例提供的无需热源的氢化镁水解制氢方法原理图。
图3是本发明实施例提供的高剪切乳化机示意图。
图中:1、反应器;2、换热器;3、旋转装置。
图4是本发明实施例提供的在水解液为柠檬酸水溶液,pH=2的条件下,本发明的氢气产生量与常规方法对比图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
如图1所示,本发明公开实施例所提供的无需外加热源的氢化镁水解制氢的方法,包括:
S101,通过高剪切乳化机将固体氢化镁和水充分细化均匀。
S102,高剪切乳化机将固体氢化镁和水解液混合细化中产生的热,一部分用于本身反应,多余热量传递到换热器2中与水解液进行热交换。
如图2所示,本发明实施例提供的无需热源的氢化镁水解制氢方法原理。
在本发明一优选实施例中,反应器1中产生的热量将进料水加热到40-90℃。
在本发明一优选实施例中,所述的热量来源是高剪切乳化剂快速旋转过程中产生的内能导致,没有依靠外加热源。
如图3所示,本发明还提供一种实施高剪切乳化机,高剪切乳化机就是反应器1,也可称为高剪切反应器1,所述高剪切乳化机包括:
反应器1,用于通过旋转装置3将固体氢化镁和水充分细化均匀;
换热器2,用于将固体氢化镁和水混合物料细化中产生的热与水解液进行热交换。
本发明无需外加热源的氢化镁水解制氢的方法的工艺参数经多次实验,表明该工艺参数能够有效的提高能量利用率。
在水解液为柠檬酸水溶液,pH=2的条件下,本发明的氢气产生量与常规方法对比如图4所示。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后,将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
应当理解的是,本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构,并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围应由所附的权利要求来限制。
Claims (10)
1.一种无需外加热源的氢化镁水解制氢方法,其特征在于,所述无需外加热源的氢化镁水解制氢方法包括:
将固体氢化镁和水充分细化均匀;
将固体氢化镁和水解液混合细化中产生的热,一部分用于本身反应,多余热量传递到换热器中与水解液进行热交换。
2.根据权利要求1所述的无需外加热源的氢化镁水解制氢方法,其特征在于,通过高剪切乳化机将固体氢化镁和水充分细化均匀。
3.根据权利要求2所述的无需外加热源的氢化镁水解制氢方法,其特征在于,所述高剪切乳化机通过快速旋转产生的内能,产生热量,热量一部分用于自身反应,另一部分从反应器传递到换热器。
4.根据权利要求3所述的无需外加热源的氢化镁水解制氢方法,其特征在于,所述高剪切乳化机的转速为1000rpm~30000rpm。
5.根据权利要求3所述的无需外加热源的氢化镁水解制氢方法,其特征在于,所述氢化镁与水解液的添加比例范围为1:1000~1:10000。
6.根据权利要求3所述的无需外加热源的氢化镁水解制氢方法,其特征在于,所述换热器与水解液进行热交换后,水解液温度为40~90℃。
7.一种实施权利要求1~6任意一项所述无需外加热源的氢化镁水解制氢方法的高剪切乳化机,其特征在于,所述高剪切乳化机包括:
反应器,用于通过旋转装置将固体氢化镁和水充分细化均匀;
换热器,用于将固体氢化镁和水混合物料细化中产生的热与水解液进行热交换。
8.一种如权利要求1~6任意一项所述无需外加热源的氢化镁水解制氢方法在制备工业氢气上的应用。
9.一种如权利要求1~6任意一项所述无需外加热源的氢化镁水解制氢方法在制备直接作为燃料材料上的应用。
10.一种如权利要求1~6任意一项所述无需外加热源的氢化镁水解制氢方法在制备用作基本原料参与化工生产上的应用。
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Citations (4)
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---|---|---|---|---|
CN202621061U (zh) * | 2012-07-09 | 2012-12-26 | 江苏飞亚化学工业有限责任公司 | 乳液型抗氧剂生产装置 |
CN111646429A (zh) * | 2020-07-04 | 2020-09-11 | 上海镁源动力科技有限公司 | 基于镁的放氢材料、其制备方法及水解制氢的方法 |
US20200381757A1 (en) * | 2017-11-14 | 2020-12-03 | Shanghai Covapor Energy Technology Co., Ltd | Hydrated magnesium hydride energy system |
CN113428836A (zh) * | 2021-08-03 | 2021-09-24 | 上海宇集动力系统有限公司 | 一种可在低温环境下运行的制氢装置及其控制方法 |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN202621061U (zh) * | 2012-07-09 | 2012-12-26 | 江苏飞亚化学工业有限责任公司 | 乳液型抗氧剂生产装置 |
US20200381757A1 (en) * | 2017-11-14 | 2020-12-03 | Shanghai Covapor Energy Technology Co., Ltd | Hydrated magnesium hydride energy system |
CN111646429A (zh) * | 2020-07-04 | 2020-09-11 | 上海镁源动力科技有限公司 | 基于镁的放氢材料、其制备方法及水解制氢的方法 |
CN113428836A (zh) * | 2021-08-03 | 2021-09-24 | 上海宇集动力系统有限公司 | 一种可在低温环境下运行的制氢装置及其控制方法 |
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