CN114251254B - 一种活塞式连续制氢反应设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种活塞式连续制氢反应设备，属于液压技术领域，包括第一箱体、抽取组件、动力结构、第二箱体、滑动板、控制组件以及连通管，第二箱体和第一箱体相互连通，滑动件带动控制组件移动时，能够令反应液流入第二箱体或者被截断，反应液流入第二箱体后能够与待反应物发生反应生成氢气，抽取组件用于对氢气进行抽取。本发明公开的活塞式连续制氢反应设备可以持续产生氢气，抽取组件包括活塞，这种抽取方式可以实现每次定量抽取氢气，然后注入到氢气盛放器内。而通过滑动板和控制组件的配合，第一箱体和第二箱体内也是定量产生一定的氢气，从而保证第一箱体内的气压稳定，以及避免造成氢气浪费。

Description

一种活塞式连续制氢反应设备

技术领域

本发明涉及液压技术领域，具体而言，涉及一种活塞式连续制氢反应设备。

背景技术

氢能作为一种清洁能源和高密度能量载体备受关注，被认为是未来理想的可移动能源。现在的储氢技术如高压气瓶、金属合金储氢、纳米炭材料等均难以在常温、常压下为燃料电池提供足够的氢气。因此寻找储氢密度高、安全高效的储氢技术和制氢方法对于氢能的利用具有重要意义。

现有的制氢装置一般是直接将反应液和待反应物放入一个反应容器内进行反应，然后再对产生的氢气进行收集。这种制氢装置产生的氢气较多时，多余的氢气直接被浪费，产生的氢气较少时，通过再次多加反应物或者待反应物来增加氢气的量，此时也容易产生多余的氢气，造成氢气浪费。

发明内容

本发明公开了一种活塞式连续制氢反应设备，以改善上述的问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

基于上述的目的，本发明公开了一种活塞式连续制氢反应设备，包括：

第一箱体，所述第一箱体上设置有进液口、出气口和出液口，所述出液口位于所述第一箱体的底部；

抽取组件，所述抽取组件包括抽取箱和活塞，所述抽取箱与所述出气口连通，所述活塞与所述抽取箱滑动连接，所述抽取箱上设置有开口，所述开口处设置有第一单向阀，所述第一单向阀令气体能够沿所述开口排出所述抽取箱，所述出气口处设置有第二单向阀，所述第二单向阀令气体能够沿所述第一箱体进入所述抽取箱内；

动力结构，所述动力结构通过活塞杆与所述活塞连接；

第二箱体，所述第二箱体与所述出液口连通；

滑动板，所述滑动板与所述第一箱体滑动连接，且所述滑动板的四周与所述第一箱体密封连接；

控制组件，所述控制组件与所述滑动板连接，所述控制组件随所述滑动板滑动以使所述出液口打开或者关闭；以及

连通管，所述连通管的一端与所述第一箱体连通，所述连通管的另一端与所述第二箱体连通。

可选地：所述第一箱体的顶部设置有凸出部，所述凸出部上设置有滑动腔和通孔，所述通孔与所述滑动腔连通，所述滑动板位于所述滑动腔内，且所述滑动板与所述凸出部的内壁滑动连接。

可选地：所述控制组件包括：

控制杆，所述控制杆的第一端与所述滑动板连接；以及

控制块，所述控制块与所述控制杆的第二端连接，滑动所述控制块以使所述出液口打开或者关闭。

可选地：还包括换料组件，所述换料组件包括：

接料盘，所述接料安装于所述第二箱体的底部，所述接料盘的顶部设置有接料口；

多个放料盘，多个所述放料盘呈环形排布，多个所述放料盘均位于所述接料盘上方，且与所述接料口对应的所述放料盘能够与所述接料口连通；以及

储料箱，所述储料箱位于所述第二箱体内，且所述储料箱的底部设置有用于与所述放料盘连通的出料口。

可选地：所述换料组件还包括传动结构，所述传动结构连接于所述控制杆和多个所述放料盘之间，所述传动结构令所述控制杆朝向所述第二箱体移动时，多个所述放料盘能够沿第一方向转动。

可选地：所述传动结构包括：

连接套，所述连接套与多个所述放料盘均连接，所述连接套上设置有第一螺旋槽；以及

连接杆，所述连接杆的第一端与所述控制杆的第二端连接，所述连接杆的第二端设置有用于与所述连接套配合的第二螺旋槽，以使所述连接杆朝向所述第二箱体的底部移动时，所述连接套能够带动多个所述放料盘沿第一方向转动。

可选地：所述连接套与所述第二箱体之间设置有第一棘轮棘齿结构，所述第一棘轮棘齿结构限制所述连接套能够沿所述第一方向相对于所述第二箱体转动；

所述连接杆与所述控制杆之间设置有第二棘轮棘齿结构，所述第二棘轮棘齿结构限制所述连接杆能够沿所述第一方向相对于所述控制杆转动。

可选地：所述储料箱内设置有分料辊，所述分料辊与所述储料箱转动连接，所述分料辊的转动轴线与所述连接套的转动轴线垂直，所述分料辊上设置有分料槽，所述分料槽沿所述分料辊的轴线方向延伸，分料辊转动以使所述分料槽进入或者离开所述储料箱。

可选地：所述换料组件还包括：

齿轮套，所述齿轮套与所述连接套连接，且所述齿轮套随所述连接套同步转动；以及

传动齿轮，所述传动齿轮安装于所述分料辊的转动轴，且所述传动齿轮与所述齿轮套啮合。

可选地：所述放料盘包括底壁和周壁，所述底壁呈扇形设置，周壁沿所述底壁的周向设置，且所述底壁的前端与所述周壁转动连接，所述底壁沿所述接料盘的径向相对于所述周壁转动。

与现有技术相比，本发明实现的有益效果是：

本发明公开的活塞式连续制氢反应设备可以持续产生氢气，抽取组件包括活塞，这种抽取方式可以实现每次定量抽取氢气，然后注入到氢气盛放器内。而通过滑动板和控制组件的配合，第一箱体和第二箱体内也是定量产生一定的氢气，从而保证第一箱体内的气压稳定，以及避免造成氢气浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1示出了本发明实施例公开的活塞式连续制氢反应设备的示意图；

图2示出了本发明实施例公开的第一箱体和第二箱体的连接示意图；

图3示出了本发明实施例公开的抽取组件的示意图；

图4示出了本发明实施例公开的控制组件的示意图；

图5示出了本发明实施例公开的换料组件的示意图；

图6示出了本发明实施例公开的图5的局部放大图；

图7示出了本发明实施例公开的多个放料盘的俯视图；

图8示出了本发明实施例公开的接料盘的俯视图；

图9示出了本发明实施例公开的储料箱在第一视角的剖视图；

图10示出了本发明实施例公开的储料箱在第二视角的剖视图。

图中：

110-第一箱体；111-进液口；112-出气口；113-出液口；114-第一腔体；115-凸出部；116-滑动腔；117-通孔；120-抽取组件；121-第一单向阀；122-第二单向阀；123-抽取箱；124-活塞；125-开口；130-动力结构；131-活塞杆；140-第二箱体；141-进料口；142-排料口；143-第二腔体；150-滑动板；160-控制组件；161-控制杆；162-控制块；163-导流槽；170-连通管；180-换料组件；181-接料盘；1811-接料口；182-放料盘；1821-底壁；1822-周壁；183-储料箱；1831-分料辊；1832-分料槽；184-连接套；185-连接杆；186-第一棘轮棘齿结构；187-第二棘轮棘齿结构；188-齿轮套；189-传动齿轮。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中公开的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。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申请中的具体含义。

实施例：

参阅图1，本发明实施例公开了一种活塞124式连续制氢反应设备，其包括第一箱体110、抽取组件120、动力结构130、第二箱体140、滑动板150、控制组件160以及连通管170。第一箱体110用于盛放反应液，第二箱体140用于盛放待反应物，且第二箱体140和第一箱体110相互连通。滑动件带动控制组件160移动时，能够令反应液流入第二箱体140或者被截断，反应液流入第二箱体140后能够与待反应物发生反应生成氢气。抽取组件120用于对氢气进行抽取，当抽取组件120抽取氢气后，第一箱体110内的气压减小，此时滑动板150带动控制组件160向下移动，之后反应液可以进入到第二箱体140内，反应液和待反应物反应后产生氢气重新令第一箱体110内的气压增大，此时滑动板150带动控制组件160向上移动，反应液不再流向第二箱体140。

本实施例公开的活塞124式连续制氢反应设备可以持续产生氢气，抽取组件120包括活塞124，这种抽取方式可以实现每次定量抽取氢气，然后注入到氢气盛放器内。而通过滑动板150和控制组件160的配合，第一箱体110和第二箱体140内也是定量产生一定的氢气，从而保证第一箱体110内的气压稳定，以及避免造成氢气浪费。

参阅图2，第一箱体110上设置有第一腔体114、进液口111、出气口112和出液口113，进液口111、出气口112和出液口113均与第一腔体114连通，进液口111和出气口112位于第一箱体110的顶部，出液口113位于第一箱体110的底部。

参阅图3，抽取组件120包括抽取箱123和活塞124。抽取箱123安装在第一箱体110的顶部，且抽取箱123通过出气口112与第一腔体114连通。在抽取箱123上设置有开口125，开口125位于抽取箱123靠近第一箱体110的位置，以避免活塞124在抽取向内滑动时将该开口125封闭。在该开口125内设置有第一单向阀121，第一单向阀121令气体只能沿抽取箱123向外流动。在出气口112处设置有第二单向阀122，第二单向阀122令气体只能沿第一腔体114进入抽取箱123内。

活塞124与抽取箱123滑动连接，在活塞124相对于抽取箱123滑动时，可以将第一腔体114内的氢气抽出并送入氢气盛放器内。参阅图3，当活塞124向上移动时，第一腔体114内的氢气可以沿出气口112被抽到抽取箱123内；当活塞124向下移动时，抽取箱123内的气体沿开口125被压入氢气盛放器内。

活塞124通过动力结构130来驱动，动力结构130通过活塞杆131与活塞124形成连接。在本实施例中，动力结构130可以是气缸、油缸或者凸轮结构等，动力结构130能够带动活塞124在抽取箱123内来回移动即可。

在第一箱体110的顶部设置有凸出部115，凸出部115上设置有滑动腔116和通孔117。滑动腔116与第一腔体114连通，通孔117与滑动腔116连通，其通孔117位于滑动腔116背离第一腔体114的一端。滑动板150位于滑动腔116内，滑动板150与凸出部115的内壁滑动连接，且滑动板150与凸出部115的内壁密封连接。参阅图1，当第一腔体114内的气压增大时，滑动板150沿凸出部115向上移动，当第一腔体114内的气压减小时，滑动板150沿凸出部115向下移动。

参阅图2，第二箱体140位于第一箱体110的底部，第二箱体140包括第二腔体143，第二腔体143通过出液口113与第一腔体114连通。在第二箱体140上设置有进料口141和排料口142，进料口141和排料口142均与第二腔体143连通，进料口141位于排料口142均位于第二箱体140的侧壁，且进料口141位于排料口142的上方。在第二箱体140和第一箱体110之间还设置有连通管170，连通端的一端与第一箱体110连通，连通管170的另一端与第二箱体140连通。通过连通管170能够令第二腔体143产生的氢气流入第一腔体114内，从而保持第一腔体114和第二腔体143的气压一致

参阅图4，控制组件160包括控制块162和控制杆161，控制块162与第二箱体140滑动配合，控制块162在沿第一箱体110和第二箱体140的连接方向滑动时，可以令出液口113打开或者关闭。控制块162上设置有导流槽163，当控制块162朝向第二箱体140的底部滑动时，第一腔体114和第二腔体143通过该导流槽163被连通，同时，导流槽163可以引导反应液的流动方向，以使反应液能够与第二箱体140内的待反应物接触。控制杆161的第一端与滑动板150连接，控制杆161的第二端与控制块162连接，滑动板150因第一腔体114内的气压发生变化而滑动时，能够带动控制块162一起滑动。

当第一腔体114内的氢气被抽取组件120抽出时，第一腔体114内的气压减小，此时滑动板150带动控制块162向下移动，此时出液口113被打开，反应液能够沿导流槽163流入第二腔体143内，并与第二腔体143内的待反应物发生生成氢气，生成的氢气通过连通管170流入第一腔体114内，令第一腔体114内的气压增大，滑动板150在压力作用下向上移动，之后控制块162重新将出液口113封闭，此时反应液不再流入第二腔体143内，第二腔体143内也就不再产生氢气。随着抽取组件120不断的抽取第一腔体114内的氢气，滑动板150和控制块162不断重复上述的活动。

参阅图5、图7和图8，换料组件180包括接料盘181、储料箱183、连接套184、连接杆185、齿轮套188、传动齿轮189以及多个用于盛放待反应物的放料盘182。接料盘181安装于第二箱体140的底部，且接料盘181与排料口142连通。在接料盘181的顶部设置有接料口1811，在本实施例中，接料盘181的横截面呈圆形，接料口1811呈扇形设置。

多个放料盘182呈环形布置，多个放料盘182均位于接料盘181的上方，且多个放料盘182均与接料盘181滑动配合，放料盘182能够相对于接料盘181滑动，以使放料盘182能够相对于接料盘181的轴线转动。在本实施例中接料盘181包括底壁1821和周壁1822，底壁1821呈扇形设置，周壁1822沿底壁1821的周向设置，且底壁1821的前端与周壁1822转动连接，底壁1821沿接料盘181的径向相对于周壁1822转动。在多个放料盘182同时转动时，转动至接料口1811上方的放料盘182的底壁1821在自身重力以及反应后残渣的重力作用下向下转动倾斜，以将残渣倒入接料盘181内。之后放料盘182继续转动时，底壁1821与接料口1811的侧边接触后，重新向上转动，并与周壁1822形成一个可以盛放待反应物和反应液的腔体。

参阅图1、图9和图10，储料箱183安装在第二箱体140内，储料箱183的顶部与进料口141连通，待反应物可以通过该进料口141被预存至储料箱183内。在储料箱183的底部设置有分料辊1831，分料辊1831与储料箱183转动连接，且分料辊1831的转动轴线与连接套184的转动轴线垂直。分料辊1831上设置有多个分料槽1832，分料槽1832沿分料辊1831的轴线延伸，多个分料槽1832沿分料辊1831的周向间隔设置，分料辊1831转动以使分料槽1832进入或者离开储料箱183。在分料辊1831相对与储料箱183转动时，位于分料槽1832内的待反应物可以掉落到位于储料箱183下方的放料盘182内。在分料槽1832进入储料箱183时，储料箱183内的待反应物可以填充到该分料槽1832内，当分料槽1832离开储料箱183后，分料槽1832上的待反应物在自身重力作用下掉落至下方的放料盘182内。

参阅图5和图6，连接套184和连接杆185组成传动结构，用于对控制杆161和多个放料盘182进行传动，齿轮套188和传动齿轮189用于连接套184和分料辊1831进行传动。多个分料盘沿连接套184的周向依次设置，且多个分料盘均能随连接套184一起转动。在连接套184的内圆周上设置有第一螺旋槽，在连接杆185的外圆周上设置有用于与该第一螺旋槽配合的第二螺旋槽，当连接杆185插入连接套184后，连接杆185在继续向下移动时，通过第一螺旋槽和第二螺旋槽的配合能够令连接套184沿第一方向转动。连接套184背离连接杆185的一端通过第一棘轮棘齿结构186与第二箱体140的底部连接，第一棘轮棘齿结构186限制连接套184只能沿第一方向相对于第二箱体140转动。连接杆185背离连接套184的一端与控制杆161的第二端转动连接，且在连接杆185和控制杆161之间设置有第二棘轮棘齿结构187，第二棘轮棘齿结构187限制连接杆185只能沿第一方向相对于控制杆161转动。

当控制杆161带动连接杆185向下移动时，连接杆185在第二棘轮棘齿结构187的限制下无法沿第二方向移动，因此此时连接套184能够带动多个放料盘182沿第一方向转动；当控制杆161带动连接杆185向上移动时，连接套184在第一棘轮棘齿的限制下无法沿第二方向转动，因此此时连接杆185沿第一方向转动。

参阅图8，需要说明的是，在本实施例中，以图8中的逆时针方向为第一方向，以图8中的顺时针方向为第二方向。

齿轮套188与连接套184连接，齿轮套188与连接套184同轴设置，且齿轮套188随连接套184同步转动。传动齿轮189安装于分料辊1831的转动轴，分料辊1831能够随传动齿轮189同步转动，且传动齿轮189与齿轮套188啮合。传动齿轮189与齿轮套188通过锥齿轮的方向进行啮合，以使齿轮套188沿连接杆185的轴线方向转动时，能够带动传动齿轮189以及分料辊1831沿垂直与连接杆185的轴线的方向转动。

通过调整传动齿轮189与齿轮套188的啮合比，可以控制分料辊1831的转动角度，从而令控制杆161上下滑动一次，刚好有一个或者若干个分料槽1832完全转动至离开储料箱183的范围。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种活塞式连续制氢反应设备，其特征在于，包括：

第一箱体，所述第一箱体上设置有进液口、出气口和出液口，所述出液口位于所述第一箱体的底部；

抽取组件，所述抽取组件包括抽取箱和活塞，所述抽取箱与所述出气口连通，所述活塞与所述抽取箱滑动连接，所述抽取箱上设置有开口，所述开口处设置有第一单向阀，所述第一单向阀令气体能够沿所述开口排出所述抽取箱，所述出气口处设置有第二单向阀，所述第二单向阀令气体能够沿所述第一箱体进入所述抽取箱内；

动力结构，所述动力结构通过活塞杆与所述活塞连接；

第二箱体，所述第二箱体与所述出液口连通；

滑动板，所述滑动板与所述第一箱体滑动连接，且所述滑动板的四周与所述第一箱体密封连接；

控制组件，所述控制组件与所述滑动板连接，所述控制组件随所述滑动板滑动以使所述出液口打开或者关闭；以及

连通管，所述连通管的一端与所述第一箱体连通，所述连通管的另一端与所述第二箱体连通。

2.根据权利要求1所述的活塞式连续制氢反应设备，其特征在于，所述第一箱体的顶部设置有凸出部，所述凸出部上设置有滑动腔和通孔，所述通孔与所述滑动腔连通，所述滑动板位于所述滑动腔内，且所述滑动板与所述凸出部的内壁滑动连接。

3.根据权利要求1所述的活塞式连续制氢反应设备，其特征在于，所述控制组件包括：

控制杆，所述控制杆的第一端与所述滑动板连接；以及

控制块，所述控制块与所述控制杆的第二端连接，滑动所述控制块以使所述出液口打开或者关闭。

4.根据权利要求3所述的活塞式连续制氢反应设备，其特征在于，还包括换料组件，所述换料组件包括：

接料盘，所述接料安装于所述第二箱体的底部，所述接料盘的顶部设置有接料口；

多个放料盘，多个所述放料盘呈环形排布，多个所述放料盘均位于所述接料盘上方，且与所述接料口对应的所述放料盘能够与所述接料口连通；以及

储料箱，所述储料箱位于所述第二箱体内，且所述储料箱的底部设置有用于与所述放料盘连通的出料口。

5.根据权利要求4所述的活塞式连续制氢反应设备，其特征在于，所述换料组件还包括传动结构，所述传动结构连接于所述控制杆和多个所述放料盘之间，所述传动结构令所述控制杆朝向所述第二箱体移动时，多个所述放料盘能够沿第一方向转动。

6.根据权利要求5所述的活塞式连续制氢反应设备，其特征在于，所述传动结构包括：

连接套，所述连接套与多个所述放料盘均连接，所述连接套上设置有第一螺旋槽；以及

连接杆，所述连接杆的第一端与所述控制杆的第二端连接，所述连接杆的第二端设置有用于与所述连接套配合的第二螺旋槽，以使所述连接杆朝向所述第二箱体的底部移动时，所述连接套能够带动多个所述放料盘沿第一方向转动。

7.根据权利要求6所述的活塞式连续制氢反应设备，其特征在于，所述连接套与所述第二箱体之间设置有第一棘轮棘齿结构，所述第一棘轮棘齿结构限制所述连接套能够沿所述第一方向相对于所述第二箱体转动；

所述连接杆与所述控制杆之间设置有第二棘轮棘齿结构，所述第二棘轮棘齿结构限制所述连接杆能够沿所述第一方向相对于所述控制杆转动。

8.根据权利要求6所述的活塞式连续制氢反应设备，其特征在于，所述储料箱内设置有分料辊，所述分料辊与所述储料箱转动连接，所述分料辊的转动轴线与所述连接套的转动轴线垂直，所述分料辊上设置有分料槽，所述分料槽沿所述分料辊的轴线方向延伸，分料辊转动以使所述分料槽进入或者离开所述储料箱。

9.根据权利要求8所述的活塞式连续制氢反应设备，其特征在于，所述换料组件还包括：

齿轮套，所述齿轮套与所述连接套连接，且所述齿轮套随所述连接套同步转动；以及

传动齿轮，所述传动齿轮安装于所述分料辊的转动轴，且所述传动齿轮与所述齿轮套啮合。

10.根据权利要求4所述的活塞式连续制氢反应设备，其特征在于，所述放料盘包括底壁和周壁，所述底壁呈扇形设置，周壁沿所述底壁的周向设置，且所述底壁的前端与所述周壁转动连接，所述底壁沿所述接料盘的径向相对于所述周壁转动。

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