CN114229795A - 一种连续可控水解制氢系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水解制氢技术领域，具体公开了一种连续可控水解制氢系统，所述可控水解制氢系统包括供液系统、水解反应系统、排液系统和氢气提纯系统，所述供液系统为氢化镁水解提供水解液，所述水解反应系统为氢化镁发生水解生产氢气的场所，所述氢气提纯系统用于氢气纯化，所述排液系统为反应生产产物的排放，所述水解反应系统末端设置有硅胶柱和分子筛柱进行氢气纯化，所述水解反应器内通过倒U型管保持液位恒定。本发明中氢化镁在水解时，可有效进行可控放氢，实现氢气的连续稳定释放，可适用于长时间的连续用氢场所。
Description
技术领域
本发明涉及水解制氢技术领域，具体为一种连续可控水解制氢系统。
背景技术
氢能作为理想的二次能源之一，具有储量丰富且来源广泛、氢的燃烧净热值高、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，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等优点。
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，这就导致氢化镁水解制氢过程不可控，另在加入酸性物质调控的过程中，水解过程对酸性物质敏感，也导致放氢速率不可控。
发明内容
本发明的目的在于提供一种连续可控水解制氢系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种连续可控水解制氢系统，所述可控水解制氢系统包括供液系统、水解反应系统、排液系统和氢气提纯系统，所述供液系统为氢化镁水解提供水解液，所述水解反应系统为氢化镁发生水解生产氢气的场所，所述氢气提纯系统用于氢气纯化。所述排液系统为反应生产产物的排放。
优选的，所述供液系统依靠重力自流从高位储罐进入水解槽。
优选的，所述水解反应系统用于提供氢化镁水解产生氢气的反应场所，且储罐中上部设置有固定进料口，进料采用螺旋推进器运送物料。
优选的，所述氢气提纯系统为氢气提纯的场所，水解反应系统末端设置有硅胶柱和分子筛柱进行氢气纯化。
优选的，所述水解反应器内通过倒U型管排液保持液位恒定。
优选的，所述水解反应液靠倒U型管自流至排液罐中。
优选的，所述可控水解制氢方法如下：
S1：向原料罐中加入水解液；
S2：向螺旋推送设备顶部的料仓中加入固体氢化镁片状颗粒；
S3：原料罐中的水解液流入水解反应器中，在倒U型管的作用下维持液位恒定；
S4：螺旋推送设备依据要求将固体氢化镁片状颗粒加入至水解反应器中；
S5：通过控制螺旋推送设备的转速，实现氢气的可控释放；
S6：释放的氢气通过硅胶柱和分子筛柱进行纯化。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明中在重力作用下水解液由原料罐自发流动至水解反应器，通过倒U型管排液的方式维持水解反应器内液位恒定；通过检测出口氢气的流量，控制螺旋推送设备的转速实现氢化镁的可控投料。水解液滴加流量与反应器内的pH值形成控制连锁，pH值升高则滴加流速增加，通过连锁保持水解罐内pH值不变。采用本发明可有效实现可控放氢，可实现氢气的连续稳定释放，特别适用于长时间的连续用氢场所。
附图说明
图1为本发明的控水解制氢系统示意图；
图2为本发明的制氢速率效果示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1和图2，本发明提供的四种实施例：
实施例一：一种连续可控水解制氢系统，可控水解制氢系统包括供液系统、水解反应系统、排液系统和氢气提纯系统，供液系统为氢化镁水解提供水解液，水解反应系统为氢化镁发生水解生产氢气的场所，氢气提纯系统用于氢气纯化。排液系统为反应生产产物的排放。
供液系统采用依靠重力自流的高位储罐自动进料。
水解反应系统用于提供氢化镁水解产生氢气的反应场所，且储罐中上部设置有固定进料口，且进料采用螺纹旋转前进运送物料。
氢气提纯系统为氢气提纯的场所，水解反应系统末端设置有硅胶柱和分子筛柱进行氢气纯化，水解反应器内通过倒U型管保持液位恒定，水解反应液自流至排液罐中；
水解液从加液口加入到水解液原料罐，后在重力作用下进入到水解反应器；固体氢化镁粉料压制成片，其中氢化镁粉粒度为40um；采用螺旋推送设备推送至水解反应器中，水解液与片状氢化镁接触反应放出氢气，放出的氢气经过硅胶柱与分子筛柱进行纯化。
实施例二：
水解液从加液口加入到水解液原料罐，后在重力作用下进入到水解反应器；固体氢化镁粉料压制成片，其中氢化镁粉粒度为50um，采用螺旋推送设备推送至水解反应器中，水解液与片状氢化镁接触反应放出氢气，放出的氢气经过硅胶柱与分子筛柱进行纯化。
实施例三：
水解液从加液口加入到水解液原料罐，后在重力作用下进入到水解反应器；固体氢化镁粉料压制成片，其中氢化镁粉粒度为30um，采用螺旋推送设备推送至水解反应器中，水解液与片状氢化镁接触反应放出氢气，放出的氢气经过硅胶柱与分子筛柱进行纯化。
实施例四：
水解液从加液口加入到水解液原料罐，后在重力作用下进入到水解反应器；固体氢化镁粉料压制成片，其中氢化镁粉粒度为20um，采用螺旋推送设备推送至水解反应器中，水解液与片状氢化镁接触反应放出氢气，放出的氢气经过硅胶柱与分子筛柱进行纯化。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (7)
1.一种连续可控水解制氢系统，其特征在于：所述可控水解制氢系统包括供液系统、水解反应系统、排液系统和氢气提纯系统，所述供液系统为氢化镁水解提供水解液，所述水解反应系统为氢化镁发生水解生产氢气的场所，所述氢气提纯系统用于氢气纯化。所述排液系统用于反应产物的排放。
2.根据权利要求1所述的一种连续可控水解制氢系统，其特征在于：所述供液系统采用重力自流的方式由高位储罐进入水解罐。
3.根据权利要求1所述的一种连续可控水解制氢系统，其特征在于：所述水解反应系统是氢化镁水解产生氢气的反应场所，且储罐中上部设置有固定氢化镁进料口，进料采用螺旋推进器运送物料。
4.根据权利要求1所述的一种连续可控水解制氢系统，其特征在于：氢气提纯系统为氢气提纯的场所，水解反应系统末端设置有硅胶柱和分子筛柱进行氢气纯化。
5.根据权利要求1所述的一种连续可控水解制氢系统，其特征在于：所述水解反应器内通过倒U型管排液保持液位恒定。
6.根据权利要求1所述的一种连续可控水解制氢系统，其特征在于：所述水解反应液靠倒U型管自流至排液罐中。
7.根据权利要求1至6所述的一种连续可控水解制氢系统，其特征在于：所述可控水解制氢方法如下：
S1：向原料罐中加入水解液；
S2：向螺旋推送设备顶部的料仓中加入固体氢化镁片状颗粒；
S3：原料罐中的水解液流入水解反应器中，在倒U型管的作用下维持液位恒定；
S4：螺旋推送设备依据产氢要求将固体氢化镁片状颗粒加入至水解反应器中；
S5：通过控制螺旋推送设备的转速，实现氢气的可控释放；
S6：释放的氢气通过硅胶柱和分子筛柱进行纯化。
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