CN114804022B - 一种氢化镁水解连续可控制氢系统、方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水解制氢技术领域，尤其涉及一种氢化镁可控连续水解制氢系统、方法及应用。其技术方案包括：设置有供液系统、水解反应系统、氢气提纯系统，氢气提纯系统包括硅胶柱和分子筛柱。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成氢气的场所，氢气提纯系统用于氢气纯化。本发明可有效的进行可控放氢，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。
Description
技术领域
本发明涉及水解制氢技术领域，具体涉及一种氢化镁水解连续可控制氢系统、方法及应用。
背景技术
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，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
本发明提供了一种氢化镁水解连续可控制氢系统、方法及应用，解决了以上所述的技术问题。
本发明解决上述技术问题的方案如下：
一种氢化镁水解连续可控制氢系统，包括供液系统、水解反应系统、多孔列管、pH检测计、硅胶柱和分子筛柱，所述供液系统通过导管及阀门与水解反应系统连通，所述水解反应系统内插接有多孔列管，所述水解反应系统的内部位于列管的底端设有pH检测计，所述列管出口依次连接有硅胶柱和分子筛柱。本发明的有益效果是：可实现氢气的可控持续释放。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述供液系统为一种浮顶罐，罐的顶部可根据液体的多少自由浮动，所述供液系统为氢化镁水解提供水解液，水解液pH值为1.5-2.5。
采用上述进一步方案的有益效果是：实现水解液连续输入，控制水解反应速率,实现水解反应可持续。
进一步，所述列管内部填装有氢化镁，且所述列管壁面设置有孔结构，其孔径范围为20nm～100um，列管为烧结板或陶瓷膜。
采用上述进一步方案的有益效果是：水解液可进入反应列管内部，控制氢化镁与水解液接触量，保证反应可控稳定。
一种氢化镁水解连续可控制氢系统的制氢方法，其特征在于：
步骤一、向反应器的列管内部加入固体氢化镁水解样品，加入水解液透过多孔列管壁面后与氢化镁反应，加入的酸性水解液可破坏氢化镁表面生成的氢氧化镁钝化层，促使氢化镁与水的反应；；
步骤二、通过供液系统底部的阀门调节水解系统中液位的高低与氢气流量控制器连锁实现氢气的释放。底部阀门与水解液供液阀门调整水解系统内囤积液体的量，氢气流量控制器流量过大则反馈水解液输出阀门降低水解液输入，同时反应器底部阀门打开使水解液位降低，减缓水解产氢速率，反之水解液量增大，与氢化镁接触增加，水解产氢速率加快，以此控制水解反应速率，实现可控放氢；
步骤三、释放的氢气通过硅胶柱和分子筛柱进行纯化。
上文所述氢化镁水解可控制氢方法在制备氢气上的应用。
上文所述氢化镁水解可控制氢方法在制备燃料原料参与化工生产上的应用。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
在附图中：
图1为本发明的系统原理示意图；
图2为本发明的制备方法流程示意图；
图3为本发明的制氢速率效果图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、供液系统；2、水解反应系统；3、列管；4、pH检测计；5、硅胶柱；6、分子筛柱。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示，本发明公开了一种氢化镁水解连续可控制氢系统，包括供液系统1、水解反应系统2、列管3、pH检测计4、硅胶柱5和分子筛柱6，供液系统1为本实施例的浮顶罐，罐的顶部可根据液体的多少自由浮动，供液系统1为氢化镁水解提供水解液，水解液pH值为1.5-2.5，供液系统1通过导管及阀门与水解反应系统2连通，水解反应系统2内插接有列管3，列管3内部填装有氢化镁，且列管3壁面设置有孔结构，其孔径范围为20nm～100um，列管3为烧结板或陶瓷膜，水解反应系统2的内部位于列管3的底端设有pH检测计4，列管出口依次连接有硅胶柱5和分子筛柱6。
如图2所示，本发明的另一目的在于提供一种氢化镁水解连续可控制氢系统的制氢方法，包括以下步骤：
步骤一、向反应器的列管内部加入固体氢化镁水解样品，后在水解反应器中加入水解液，通过多孔列管的表面开孔与内部氢化镁接触反应，通过酸性水解液破坏氢氧化镁钝化层促使氢化镁与水反应。
步骤二、通过供液系统底部的阀门调节水解系统中液位的高低与氢气流量控制器连锁实现氢气的释放，底部阀门与水解液供液阀门调整水解系统内囤积液体的量，氢气流量控制器流量过大则反馈水解液输出阀门，降低水解液输入同时反应器底部阀门打开使水解液位降低，减缓水解产氢速率；反之水解液量增大，与氢化镁接触增加水解产氢速率加快，以此控制水解反应速率，实现可控放氢。
步骤三、释放的氢气通过硅胶柱和分子筛柱进行纯化。
本发明的另一目的在于提供一种氢化镁水解可控制氢方法在制备氢气上的应用。
本发明的另一目的在于提供一种氢化镁水解可控制氢方法在制备燃料原料参与化工生产上的应用。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种氢化镁水解连续可控制氢系统，其特征在于：包括供液系统（1）、水解反应系统（2）、多孔列管（3）、pH检测计（4）、硅胶柱（5）和分子筛柱（6），所述供液系统（1）通过导管及阀门与水解反应系统（2）连通，所述水解反应系统（2）内插接有多孔列管（3），所述水解反应系统（2）的内部位于列管（3）的底端设有pH检测计（4），所述列管（3）的出口依次连接有硅胶柱（5）和分子筛柱（6）；
所述列管（3）内部填装有氢化镁，且所述列管（3）壁面设置有孔结构，其孔径范围为20nm~100um，列管（3）为烧结板或陶瓷膜；
该制氢系统所用水解液为酸性水溶液，其pH值为1.5~5。
2.根据权利要求1所述一种氢化镁水解连续可控制氢系统，其特征在于：所述供液系统（1）为一种浮顶罐，罐的顶部可根据液体的多少自由浮动，所述供液系统（1）为氢化镁水解提供水解液。
3.一种基于如权利要求1-2任一项所述的氢化镁水解连续可控制氢系统的制氢方法，其特征在于：
步骤一、向反应器多孔列管内部加入固体氢化镁水解样品，加入的水解液透过列管的多孔结构进入到列管内部与氢化镁反应，加入的酸性水解液可破坏反应过程中氢化镁表面生成的氢氧化镁钝化层，促使氢化镁与水的持续反应；
步骤二、通过供液系统底部的阀门调节水解系统中液位的高低与氢气流量控制器连锁实现氢气的可控释放；
步骤三、释放的氢气通过硅胶柱和分子筛柱进行纯化。
4.一种如权利要求3所述制氢方法在制备氢气上的应用。
5.一种如权利要求3所述制氢方法在制备燃料原料参与化工生产上的应用。
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| GR01 | Patent grant | ||
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