CN115805045B - 一种铝水制氢装置的控制方法 - Google Patents
一种铝水制氢装置的控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115805045B CN115805045B CN202211258809.5A CN202211258809A CN115805045B CN 115805045 B CN115805045 B CN 115805045B CN 202211258809 A CN202211258809 A CN 202211258809A CN 115805045 B CN115805045 B CN 115805045B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hydrogen
- water
- pressure
- water inlet
- reaction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 198
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 165
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 165
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 165
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 58
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 57
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 105
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 60
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 40
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 42
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 39
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 claims description 6
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 3
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 4
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 3
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- XFBXDGLHUSUNMG-UHFFFAOYSA-N alumane;hydrate Chemical compound O.[AlH3] XFBXDGLHUSUNMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004681 metal hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
本申请涉及一种铝水制氢装置及其控制方法。铝水制氢装置包括：反应仓，用于提供反应所需的场所；粉末承载件，位于所述反应仓内，所述粉末承载件用于承载待反应的铝基粉末；进水喷嘴，安装于所述反应仓，所述进水喷嘴用于朝所述粉末承载件喷水；压力传感器，安装于所述反应仓，所述压力传感器用于检测所述反应仓内的压力；控制器，通信连接于所述压力传感器与所述进水喷嘴，所述控制器能够根据所述压力传感器测得的氢气压力以及压力变化率调节所述进水喷嘴的进水量。该铝水制氢装置能够使产氢速率更加稳定，更易于实现氢气的稳定供应。
Description
技术领域
本发明涉及铝水制氢技术领域，特别是涉及一种铝水制氢装置的控制方法。
背景技术
氢气作为一种清洁能源，在诸多领域得到了越来越广泛的应用，通过铝基复合材料与水反应，即可生成氢气，这是目前常见的一种氢气制备方式。然而，在铝水反应制氢过程中，产氢速率通常并非固定值，其会受热力学与反应动力学等相关因素影响而有较大幅度的波动，无法实现氢气流量的稳定供应。
发明内容
基于此，本发明提出一种铝水制氢装置，能够使产氢速率更加稳定，更易于实现氢气的稳定供应。
铝水制氢装置，包括：
反应仓，用于提供反应所需的场所；
粉末承载件，位于所述反应仓内，所述粉末承载件用于承载待反应的铝基粉末；
进水喷嘴，安装于所述反应仓，所述进水喷嘴用于朝所述粉末承载件喷水；
压力传感器，安装于所述反应仓，所述压力传感器用于检测所述反应仓内的压力；
控制器，通信连接于所述压力传感器与所述进水喷嘴，所述控制器能够根据所述压力传感器测得的氢气压力以及压力变化率调节所述进水喷嘴的进水量。
在其中一个实施例中，所述粉末承载件呈空心柱状，多个所述进水喷嘴沿所述粉末承载件的周向间隔排布。
在其中一个实施例中，所述粉末承载件呈多孔状。
在其中一个实施例中，所述粉末承载件内设有沿自身长度方向延伸的导热件，所述导热件的一端与所述反应仓的内壁接触。
在其中一个实施例中，所述铝水制氢装置还包括套设于所述反应仓外部的壳体，所述反应仓与所述壳体之间形成导热腔，所述导热腔的下部具有进液口，且所述导热腔的上部具有排液口，冷却液能够经所述进液口流入所述导热腔，并经所述排液口排出所述导热腔。
在其中一个实施例中，所述铝水制氢装置还包括多个间隔安装于所述反应仓的温度传感器，所述温度传感器通信连接于所述控制器，所述控制器能够根据所述温度传感器测得的温度调节所述进液口和/或所述排液口的打开程度。
上述铝水制氢装置，通过位于反应仓内的粉末承载件承载待反应的铝基粉末，并通过安装于反应仓的进水喷嘴朝粉末承载件喷水，从而进行铝水反应生成氢气。安装于反应仓的压力传感器可以检测反应仓内的压力，也即能够检测反应仓内生成的氢气的压力。压力传感器与进水喷嘴均通信连接于控制器，控制器能够根据压力传感器测得的氢气压力以及压力变化率调节进水喷嘴的进水量，从而形成负反馈调节机制，通过调节进水量来调节接下来生成氢气的量，从而调节产氢速率，能够使产氢速率更加稳定。并且，由于控制器是基于氢气压力以及压力变化率两个参数来调节进水喷嘴的进水量，引入了压力变化率之后，能够从压力变化趋势这个维度来修正进水量的调节幅度，尽量避免过度调节，更易于实现氢气的稳定供应。
本发明还提出一种铝水制氢装置的控制方法，包括如下步骤：
S100 根据目标氢气流量计算出所对应的基础进水量；
S200 获取所述压力传感器测得的实际氢气压力，并计算出压力变化率；
S300 比较所述目标氢气流量所对应的目标氢气压力与所述实际氢气压力，根据二者之差所处的范围确定进水修正系数；
S400 根据所述压力变化率所表征的压力变化趋势调节所述进水修正系数，以得到自适应进水修正系数；
S500 将所述自适应进水修正系数与所述基础进水量做乘法以得到调整后的进水量。
在其中一个实施例中，当反应进入预设阶段，使进水量快速增加或降低，以提高对所述反应产物的穿透力。
在其中一个实施例中，判断进入所述预设阶段的方法为：根据总的铝基粉末量计算得出对应的总产氢量，并获取到当前时刻的累计产氢量，所述累计产氢量与所述总产氢量的比值大于设定比例阈值时，进入所述预设阶段。
在其中一个实施例中，当反应进入所述预设阶段，保证所述进水喷嘴在预设时段内的总开启时间不变，并使所述进水喷嘴在某时段连续开启。
上述铝水制氢装置的控制方法，根据目标氢气流量所对应的目标氢气压力与实际氢气压力二者之差所处的范围确定进水修正系数，并根据压力变化率所表征的压力变化趋势调节进水修正系数，以得到自适应进水修正系数，将自适应进水修正系数与基础进水量做乘法，得到调整后的进水量。在上述控制方法中，根据当前实际压力与目标压力的差值所处范围可以获得进水修正系数，从而判断目前需要增大或减小进水量，以形成负反馈调节机制，通过调节进水量来调节接下来生成氢气的量，从而调节产氢速率，能够使产氢速率更加稳定。同时，通过压力变化率表征的压力变化趋势来修正进水修正系数，也即修正进水量的调节幅度，尽量避免过度调节，更易于实现氢气的稳定供应。
附图说明
图1为本申请一实施例中的铝水制氢装置的整体结构示意图；
图2为图1中铝水制氢装置的剖视图。
附图标记：
反应仓100、反应腔110；
粉末承载件200；
进水喷嘴310、进水管320；
氢气管410、清洗管420；
导热件500；
壳体610、导热腔620、进液口621、排液口622、进液管631、排液管632；
温度传感器700。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
图1为本申请一实施例中的铝水制氢装置的整体结构示意图；图2为图1中铝水制氢装置的剖视图。
参阅图1与图2，本发明一实施例提供的铝水制氢装置包括反应仓100、粉末承载件200、进水喷嘴310、压力传感器与控制器。其中，反应仓100用于提供反应所需的场所，粉末承载件200位于反应仓100内，粉末承载件200用于承载待反应的铝基粉末。进水喷嘴310安装于反应仓100，进水喷嘴310用于朝粉末承载件200喷水。压力传感器安装于反应仓100，压力传感器用于检测反应仓100内的压力。控制器通信连接于压力传感器与进水喷嘴310，控制器能够根据压力传感器测得的氢气压力以及压力变化率调节进水喷嘴310的进水量。
具体地，反应仓100内形成有用于容纳待反应的铝基粉末与水的反应腔110，铝基粉末与水能够在反应腔110内发生反应，以生成氢气。铝基粉末可以是铝合金类材料、铝/无机盐复合材料、铝/金属氢化物材料或铝/铋/氢化物类材料等。反应仓100上安装有连通于反应腔110的氢气管410，反应生成的氢气可以经氢气管410排出。用于检测氢气压力的压力传感器可以安装于氢气管410上，或者，也可以安装于反应仓100的壁面上。控制器能够根据压力传感器测得的氢气压力以及压力变化率调节进水喷嘴310的打开与关闭，或者调节进水喷嘴310的喷水速率与喷水量等。
上述铝水制氢装置，通过位于反应仓100内的粉末承载件200承载待反应的铝基粉末，并通过安装于反应仓100的进水喷嘴310朝粉末承载件200喷水，从而进行铝水反应生成氢气。安装于反应仓100的压力传感器可以检测反应仓100内的压力，也即能够检测反应仓100内生成的氢气的压力。压力传感器与进水喷嘴310均通信连接于控制器，控制器能够根据压力传感器测得的氢气压力以及压力变化率调节进水喷嘴310的进水量，从而形成负反馈调节机制，通过调节进水量来调节接下来生成氢气的量，从而调节产氢速率，能够使产氢速率更加稳定。并且，由于控制器是基于氢气压力以及压力变化率两个参数来调节进水喷嘴310的进水量，引入了压力变化率之后，能够从压力变化趋势这个维度来修正进水量的调节幅度，尽量避免过度调节，更易于实现氢气的稳定供应。
参阅图1与图2，在一些实施例中，粉末承载件200呈空心柱状，多个进水喷嘴310沿粉末承载件200的周向间隔排布。
具体地，粉末承载件200固定安装于反应腔110的内底壁上，且朝上延伸。多个进水喷嘴310均连通于进水管320，反应所需的水经进水管320被输送至各个进水喷嘴310，并经各个进水喷嘴310喷出。多个进水喷嘴310位于粉末承载件200的上方，且进水喷嘴310沿竖直方向的投影轮廓位于粉末承载件200内。本实施例中，通过设置多个进水喷嘴310，可以提高反应速率。通过将多个进水喷嘴310设置为沿粉末承载件200的周向间隔排布，可以实现更加均匀的进水，使各个区域的铝基粉末处均有水喷出，反应能更加均匀且完全的进行。
参阅图1与图2，在一些实施例中，粉末承载件200呈多孔状。
具体地，铝基粉末被撒布于多孔状的粉末承载件200上，从而被多孔结构承载。通过多孔结构承载粉料可以使粉末分布更加松散，不易因粉末堆积密实而导致反应不充分，从而能提高产氢效率。
参阅图1与图2，在一些实施例中，粉末承载件200内设有沿自身长度方向延伸的导热件500，导热件500的一端与反应仓100的内壁接触。
具体地，如前所述，粉末承载件200呈空心柱状，导热件500安装于粉末承载件200的内部，导热件500底端固定安装于反应腔110的内底壁，且朝上延伸。反应腔110内反应产生的热量能够经导热件500快速传递至反应腔110的壁面，进而散发至外界环境，从而降低反应腔110内温度，使其不易因温度过高而存在爆炸风险。优选地，导热件500可以选用导热率较高的金属制成，例如铜或铝。
参阅图1与图2，在一些实施例中，铝水制氢装置还包括套设于反应仓100外部的壳体610，反应仓100与壳体610之间形成导热腔620，导热腔620具有进液口621与排液口622，冷却液能够经进液口621流入导热腔620，并经排液口622排出导热腔620。
具体地，进液口621处连接有进液管631，排液口622处连接有排液管632，进液管631、排液管632均连接于散热器。反应放出的热量积聚于反应仓100内，并传递至反应仓100的外壁。低温冷却液能够经进液管631流入反应仓100与壳体610之间的导热腔620，吸收传递至反应仓100外壁的热量，升温后的高温冷却液经排液管632回流至散热器，经散热器散热降温后再次流入进液管631。如此循环即可实现对反应仓100内部的散热降温，降低爆炸风险。其中，散热器可以选用冷板散热器。
优选地，导热腔620的下部具有进液口621，且导热腔620的上部具有排液口622。如此设置可以使冷却液从下朝上流动而充满导热腔620，冷却液在流动过程中需要克服其自身重力，流速较为缓慢，能更加充分的与反应仓100外壁进行换热，从而带走更多热量，散热效果更好。
参阅图1与图2，在一些实施例中，铝水制氢装置还包括多个间隔安装于反应仓100的温度传感器700，温度传感器700通信连接于控制器，控制器能够根据温度传感器700测得的温度调节进液口621和/或排液口622的打开程度。
具体地，多个温度传感器700沿反应仓100的轴向间隔排布，且均安装于反应仓100的外壁。多个温度传感器700用于检测反应仓100上不同区域的温度，以提高测温准确性。若测得的温度过高，则需要将进液口621与排液口622打开，使冷却液流经导热腔620带走热量。通过控制进液口621和/或排液口622的打开程度，即可改变冷却液的流量与流速，从而调节其散热能力。
在一些实施例中，若测得的温度超出阈值，可以关闭进水喷嘴310停止进水，并使冷却液以最大流量进行散热，以尽快降低反应仓100内温度，降低爆炸风险。
参阅图1与图2，在一些实施例中，反应仓100上还安装有连通于反应腔110的清洗管420，在反应开始前，可以将氮气从清洗管420通入，并从氢气管410排出，对反应腔110进行清洗，以提高反应安全性。
参阅图1与图2，在一些实施例中，前述任意一个实施例中的铝水制氢装置的控制方法包括如下步骤：
S100 根据目标氢气流量计算出所对应的基础进水量；
S200 获取压力传感器测得的实际氢气压力，并计算出压力变化率；
S300 比较目标氢气流量所对应的目标氢气压力与实际氢气压力，根据二者之差所处的范围确定进水修正系数；
S400 根据压力变化率所表征的压力变化趋势调节进水修正系数，以得到自适应进水修正系数；
S500 将自适应进水修正系数与基础进水量做乘法以得到调整后的进水量。
具体地，目标氢气流量即为按照计划需要生成的氢气的流量，当进水量为基础进水量时，生成氢气的流量即为目标氢气流量。通过压力传感器测得反应腔110内的实际氢气压力，并根据多个时刻的实际压力计算出压力变化率，通过压力变化率能够表征压力在未来一段时间的变化趋势。目标氢气压力即为当氢气流量为目标氢气流量时对应的压力。比较实际氢气压力与目标氢气压力的大小，判断二者差值所处的区间，并选择与该区间对应的进水修正系数。同时，为了避免过渡调节，根据压力变化率预测未来压力变化的趋势，通过该变化趋势调节进水修正系数，从而得到修正后的自适应进水修正系数。再通过自适应进水修正系数来调节基础进水量即可。
上述铝水制氢装置的控制方法，根据目标氢气流量所对应的目标氢气压力与实际氢气压力二者之差所处的范围确定进水修正系数，并根据压力变化率所表征的压力变化趋势调节进水修正系数，以得到自适应进水修正系数，将自适应进水修正系数与基础进水量做乘法，得到调整后的进水量。在上述控制方法中，根据当前实际压力与目标压力的差值所处范围可以获得进水修正系数，从而判断目前需要增大或减小进水量，以形成负反馈调节机制，通过调节进水量来调节接下来生成氢气的量，从而调节产氢速率，能够使产氢速率更加稳定。同时，通过压力变化率表征的压力变化趋势来修正进水修正系数，也即修正进水量的调节幅度，尽量避免过度调节，更易于实现氢气的稳定供应。
具体地，在一些实施例中，当实际氢气压力低于目标氢气压力，进水修正系数激活，当差值大于50kPa，采用最大基础进水量，为铝-水化学反应式的理论进水量（也即基础进水量）的5倍，即进水修正系数为5。当差值大于30kPa，进水修正系数为3。当差值小于10kpa，进水修正系数设置为1，即等量进水，维持系统产氢速率稳定。
同时，为了避免压力上冲和下降过快，再根据压力变化率，确定另一进水修正系数。当压力上升速率大于5kpa/s，进水修正系数为0.5，减少进水量；当压力变化范围在1-3kPa/s，进水修正系数为1，此状态认为是稳定反应；当压力上升低于0.5kPa/s，进水修正系数为1.5，增大进水量。当压力下降速率大于5kPa/s，进水修正系数为3，增大进水量；当压力下降速率范围在1-3kpa，进水修正系数为2；当压力下降速率小于1kpa，进水修正系数为1.5。
该控制方法从压力区间和压力变化率两个维度自主调控，将基于压力差值所处区间确定的进水修正系数以及基于压力变化率确定的进水修正系数做乘法，得到最终的自适应修正系数。实际压力高于目标压力控制逻辑同上，此处不再赘述。
可以理解的是，实际氢气压力低于目标氢气压力，且实际氢气压力呈上升趋势，此时实际氢气压力距离目标氢气压力差值越大，实际氢气压力上升斜率越小，自适应进水系数越大，反之同理；实际氢气压力低于目标氢气压力，且实际氢气压力呈下降趋势，此时实际氢气压力距离目标氢气压力差值越大，实际氢气压力下降斜率越大，自适应进水系数越大，反之同理；实际氢气压力大于目标氢气压力，且实际氢气压力呈上升趋势，此时实际氢气压力距离目标氢气压力差值越大，实际氢气压力上升斜率越大，自适应进水系数越小，反之同理；实际氢气压力大于目标氢气压力，且实际氢气压力呈下降趋势，此时实际氢气压力距离目标氢气压力差值越大，实际氢气压力下降斜率越小，自适应进水系数越小，反之同理。
优选地，在一些实施例中，当反应进入预设阶段，使进水量快速增加或降低，以提高对反应产物的穿透力。
具体地，铝水反应是高滞后性、低鲁棒性的化学反应，系统的动态响应会随着反应时间呈现不可控的衰减，在反应中后期，随着反应的产物越来越多，产物对水的阻碍能力增强，水不容易与铝基粉末充分反应。针对这一特性，当反应进入预设阶段，使进水量快速增加或降低，便能增加水的穿透力，让水更容易穿过产物，与未反应的铝基粉末进行反应，弥补制氢反应的高滞后性。
在一些实施例中，判断进入前述的预设阶段的方法为：根据总的铝基粉末量计算得出对应的总产氢量，并获取到当前时刻的累计产氢量，累计产氢量与总产氢量的比值大于设定比例阈值时，进入预设阶段。
具体地，累计产氢量是指从反应开始到当前时刻的总产氢量，累计产氢量除以总铝基粉末量对应的总产氢量，就得到了总铝基粉末的产率。例如计算结果是50%，证明此时反应仓100内铝基粉末已经反应了一半。在一些实施例中，设定比例阈值可以为40%。
在一些实施例中，当反应进入预设阶段，保证进水喷嘴310在预设时段内的总开启时间不变，并使进水喷嘴310在某时段连续开启。
具体地，预设时段内总的进水量不变，但进水喷嘴310从断续开启调整为连续开启，从而增加水的穿透力，让水更容易穿过产物，与未反应的铝基粉末进行反应，弥补制氢反应的高滞后性。例如原来是每5s中的2s打开进水喷嘴310，在10s内，进水喷嘴310开启2次，开启总时间是4s，总的进水量是10ml。调整后为10s内直接一次性打开4s进水喷嘴310，让水进入的更集中，但是10s的进水量还是10ml。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种铝水制氢装置的控制方法，其特征在于，所述铝水制氢装置包括反应仓、粉末承载件、进水喷嘴、压力传感器和控制器，所述反应仓用于提供反应所需的场所，所述粉末承载件位于所述反应仓内并用于承载待反应的铝基粉末，所述进水喷嘴安装于所述反应仓并用于朝所述粉末承载件喷水，所述压力传感器安装于所述反应仓并用于检测所述反应仓内的压力，所述控制器通信连接于所述压力传感器与所述进水喷嘴，所述控制器能够根据所述压力传感器测得的氢气压力以及压力变化率调节所述进水喷嘴的进水量；
所述控制方法包括如下步骤：
S100 根据目标氢气流量计算出所对应的基础进水量；
S200 获取所述压力传感器测得的实际氢气压力，并计算出压力变化率；
S300 比较所述目标氢气流量所对应的目标氢气压力与所述实际氢气压力，根据二者之差所处的范围确定进水修正系数；
S400 根据所述压力变化率所表征的压力变化趋势调节所述进水修正系数，以得到自适应进水修正系数；
S500 将所述自适应进水修正系数与所述基础进水量做乘法以得到调整后的进水量；
其中，当反应进入预设阶段，使进水量快速增加或降低，以提高对反应产物的穿透力；判断进入所述预设阶段的方法为：根据总的铝基粉末量计算得出对应的总产氢量，并获取到当前时刻的累计产氢量，所述累计产氢量与所述总产氢量的比值大于设定比例阈值时，进入所述预设阶段。
2.根据权利要求1所述的铝水制氢装置的控制方法，其特征在于，当反应进入所述预设阶段，保证所述进水喷嘴在预设时段内的总开启时间不变，并使所述进水喷嘴在某时段连续开启。
3.根据权利要求1所述的铝水制氢装置的控制方法，其特征在于，所述粉末承载件呈空心柱状，多个所述进水喷嘴沿所述粉末承载件的周向间隔排布。
4.根据权利要求1或3所述的铝水制氢装置的控制方法，其特征在于，所述粉末承载件呈多孔状。
5.根据权利要求3所述的铝水制氢装置的控制方法，其特征在于，所述粉末承载件内设有沿自身长度方向延伸的导热件，所述导热件的一端与所述反应仓的内壁接触。
6.根据权利要求5所述的铝水制氢装置的控制方法，其特征在于，所述铝水制氢装置还包括套设于所述反应仓外部的壳体，所述反应仓与所述壳体之间形成导热腔，所述导热腔的下部具有进液口，且所述导热腔的上部具有排液口，冷却液能够经所述进液口流入所述导热腔，并经所述排液口排出所述导热腔。
7.根据权利要求6所述的铝水制氢装置的控制方法，其特征在于，所述铝水制氢装置还包括多个间隔安装于所述反应仓的温度传感器，所述温度传感器通信连接于所述控制器，所述控制器能够根据所述温度传感器测得的温度调节所述进液口和/或所述排液口的打开程度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211258809.5A CN115805045B (zh) | 2022-10-14 | 2022-10-14 | 一种铝水制氢装置的控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211258809.5A CN115805045B (zh) | 2022-10-14 | 2022-10-14 | 一种铝水制氢装置的控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115805045A CN115805045A (zh) | 2023-03-17 |
| CN115805045B true CN115805045B (zh) | 2024-04-09 |
Family
ID=85482695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211258809.5A Active CN115805045B (zh) | 2022-10-14 | 2022-10-14 | 一种铝水制氢装置的控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115805045B (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102167285A (zh) * | 2011-03-02 | 2011-08-31 | 上海师范大学 | 一种便携式安全可控的水解制氢装置 |
| JP2014047083A (ja) * | 2012-08-29 | 2014-03-17 | Osaka Gas Co Ltd | 水素含有ガス生成装置及び水素含有ガス生成量調節方法 |
| CN109081306A (zh) * | 2018-10-15 | 2018-12-25 | 中国船舶重工集团公司第七0五研究所 | 一种缓释型制氢的氢气发生器 |
| CN111196595A (zh) * | 2020-01-16 | 2020-05-26 | 西安迈进能源科技有限公司 | 一种水解产氢装置 |
| CN212669205U (zh) * | 2020-07-10 | 2021-03-09 | 河南中氢动力研究院有限公司 | 制氢系统 |
| CN213924038U (zh) * | 2020-12-16 | 2021-08-10 | 河南中氢动力研究院有限公司 | 一种缓压进水产氢系统 |
| CN115057408A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-09-16 | 蓝海易氢动力(青岛)有限公司 | 制氢装置及制氢方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104379499B (zh) * | 2012-06-19 | 2017-11-10 | 生物焦炭技术研究株式会社 | 氢产生装置 |
-
2022
- 2022-10-14 CN CN202211258809.5A patent/CN115805045B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102167285A (zh) * | 2011-03-02 | 2011-08-31 | 上海师范大学 | 一种便携式安全可控的水解制氢装置 |
| JP2014047083A (ja) * | 2012-08-29 | 2014-03-17 | Osaka Gas Co Ltd | 水素含有ガス生成装置及び水素含有ガス生成量調節方法 |
| CN109081306A (zh) * | 2018-10-15 | 2018-12-25 | 中国船舶重工集团公司第七0五研究所 | 一种缓释型制氢的氢气发生器 |
| CN111196595A (zh) * | 2020-01-16 | 2020-05-26 | 西安迈进能源科技有限公司 | 一种水解产氢装置 |
| CN212669205U (zh) * | 2020-07-10 | 2021-03-09 | 河南中氢动力研究院有限公司 | 制氢系统 |
| CN213924038U (zh) * | 2020-12-16 | 2021-08-10 | 河南中氢动力研究院有限公司 | 一种缓压进水产氢系统 |
| CN115057408A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-09-16 | 蓝海易氢动力(青岛)有限公司 | 制氢装置及制氢方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115805045A (zh) | 2023-03-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI707717B (zh) | 半導體工藝的反應副產物收集裝置 | |
| JP5147848B2 (ja) | フィールドプロセス装置のための熱電発電機アセンブリ | |
| US8721982B2 (en) | Reaction device | |
| EP2661365B1 (en) | Pressing arrangement with improved outer cooling loop | |
| CN112013674B (zh) | 立式炉设备 | |
| CN115805045B (zh) | 一种铝水制氢装置的控制方法 | |
| CN111146517B (zh) | 电池化成恒温设备的控制方法 | |
| US20200247685A1 (en) | Tungsten Hexafluoride Production Method | |
| CN113445060A (zh) | 一种制氢模块及热交换系统 | |
| KR101509286B1 (ko) | 종형 열처리 장치 | |
| JP2015178913A (ja) | スラグ熱回収装置、スラグ熱回収方法および熱製造方法 | |
| CN100471790C (zh) | 水分发生用反应炉和使用它的水分发生供给装置 | |
| US7785724B2 (en) | System and method for thermal control of a fuel cell system mounted on a motor vehicle | |
| CN103880011B (zh) | 用于将四氯化硅转化为三氯硅烷的方法 | |
| CN211620628U (zh) | 一种制氢模块及热交换系统 | |
| US7186389B2 (en) | Method for carrying out chemical reactions in pseudo-isothermal conditions | |
| CN219051258U (zh) | 甲胺合成绝热式反应器 | |
| CN113913873B (zh) | 一种可充当柔性负载的铝电解槽及其热平衡控制方法 | |
| CN110513879A (zh) | 温度控制装置、方法及系统 | |
| CN102974288B (zh) | 一种自恒定温度的反应装置 | |
| CN215117292U (zh) | 一种高通量晶体筛选仪温度控制装置 | |
| CN110658352B (zh) | 一种进样装置 | |
| CN114034198B (zh) | 一种变热导率热管系统及其热导率控制方法 | |
| CN100362126C (zh) | 连续熔融金属镀敷设备 | |
| CN116726807B (zh) | 应用于固定床反应器的拉温系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |