CN1594069A - 一种金属和水纳米化制氢工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种将金属和水纳米化制氢工艺。本发明包括以下步骤：将金属、水纳米化；纳米化的金属和水在氢气发生室内反应制得氢气；制得的氢气在氢气洗涤分离器中洗涤分离后储存在氢气储存器中；氢气储存器中的氢气做为动力源输出。本工艺的生产设施简单易行，可根据需求随时随地制取，将氢气直接进入汽车、轮船、飞机、飞行器的发动机内做为动力源、或将氢气直接输出做为降温致冷、减重材料等，减少了氢气储运过程中存在的诸多问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种纳米化制氢工艺，具体的说是涉及一种将金属和水纳米化反应制氢工艺。
背景技术
随着我国汽车工业的快速发展，燃油需求量不断增加，我国目前汽车的燃油年耗达1.1亿吨，其中需进口七千万吨。由此导致供求关系日益紧张，燃油价格居高不下。此外，汽车排放的大量尾气，因含有CO、CO2、SO2等有毒气体，对生活环境造成了严重的污染和破坏。
综观全球，石油能源的大量消耗使世界石油资源大量减少而紧缺，全人类面临着能源危机。近百年来，人们经历了两次激烈的世界大战，近年又连续发生了海湾战争、美国纽约“9.11”事件、“美伊”等战争。这些都无一不证明：人类因争夺地球上有限的石油资源而不断地进行战争掠夺的严酷事实，我们人类赖以生存的地球上资源的有限性，使世界上的各民族和各国家之间早已存在着的人类生存对地球资源的依赖矛盾日益加剧，已达到了不可调和的程度，严重威胁着人类的生存发展与和平。
同时，地球大气污染对环境的破坏使地球“温室效应”加重，造成地球两极冰山的急剧溶化，地球已不堪重负，废气的大量排放加重了人类的生存矛盾。
人类正面临着因能源缺乏和地球污染而引发的毁灭性灾难。
科学家们预见：“解决人类今后能源的出路是利用水中的氢(H2)，这将是可供人类长期使用的最有效的能源，也是唯一可行且无污染的清洁环保能源。”
但是，目前这种氢(H2)能源的生产制取又存在着诸多问题：
1、氢((H2))的制取和生产都需要消耗大量的能源，如用能量转换方式制取氢，按“能量守恒定律”规则，将会使氢的生产失去了积极意义和价值。
2、氢((H2))分子半径极小、比重低、体积大，密封难度大，储存运输极不安全；用压缩钢瓶储存，压缩氢气时又要增耗大量的能源，对钢瓶的生产及使用、运输、回收等方面不但要增加很多成本，同时，在氢的使用和储运中，还将会遇到氢气的密封技术和安全保障等困难，从而使氢能源成本大为增加，使氢((H2))在汽车等行业中的应用难于产业化、规模化。
3、世界上很多国家的电力能源基本来自“火电”或“核电，成本原已很高，而又不可避免地加重了大气的污染和温室效应等不良后果，这些诸多难题都使氢能源在大量生产和应用方面带来了很难逾越的难题。
能源—这种人类赖以生存发展的基本要素是当今世界各国都在观注的沉重话题。
人类自从开始发明用火以来，一直是沿袭着以木材(植物)、煤炭、石油、火电等这种以生物能源为主体的能源发展道路，时至今日，面对这种不能再生的一次性能源的大量开发使用，已使这种有限资源面临枯竭的地步，给人类造成了严重生存危机。人类生存发展需要创出一条非生物能源的发展道路。
如何开发新型环保能源来减缓因能源日益缺乏而引起人类生存危机，降低汽车尾气对环境的污染和危害，是整个世界亟待解决的难题。
发明内容
本发明提供一种金属和水纳米化制氢工艺，它利用可持续再生的清洁能源——水电资源，根据需要随时随地制取，可减少氢气储运过程中存在的诸多问题；生产的氢能源在动力过程中无有害气体排放，可大量减少大气层的污染，降低地球的温室效应。
本发明一种金属和水纳米化制氢工艺方案为：
金属从金属进料斗进入微孔纳米器中纳米化；
水从水容器通过导水管雾化泵将其雾化纳米化，经过热交换室吸收反应所放出的热量后，进入氢气发生室；
在反应开始时，打开氢气电动控制开关，使氢气从氢气储存器经输氢管道送氢泵，进入助燃喷嘴，在氢气发生室内燃烧放热，并促进氢化反应的发生；
反应开始后关闭氢气电动控制开关；
纳米化的金属与纳米化的水在氢气发生室内反应生成氢气；
氢气发生室外有真空保温层和热交换室，真空保温层外壁的内侧设有镀镜反射保温膜，以减少反应的热能损失；
反应生成的氢气通过输氢管道、送氢泵进入氢气洗涤分离器，再通过输氢管道、送氢泵进入氢气储存器；
本发明的优选方案是反应得到的金属氧化物重复回收电解，再生重复利用。
本发明的另一方案是将氢气储存器(6)中的氢气通过输氢管道(18)做为氢燃料输出。可将氢气储存器(6)中的氢气通过输氢管道(18)做为氢能燃烧电池的燃料输出。
本发明的另一方案是是将氢气储存器(6)中的氢气通过输氢管道(18)进入汽车发动机做为动力源。
本发明的另一方案是是将氢气储存器(6)中的氢气通过输氢管道(18)进入轮船发动机做为动力源。
本发明的另一方案是是将氢气储存器(6)中的氢气通过输氢管道(18)进入飞机发动机做为动力源。
本发明的另一方案是是将氢气储存器(6)中的氢气通过输氢管道(18)做为降温材料输出。
本发明的另一方案是是将氢气储存器(6)中的氢气通过输氢管道(18)做为空中飞行装置的减重材料输出。
本发明反应所用装置包括：金属进料斗(1)、微孔纳米器(2)、水容器(3)、氢气发生室(4)、氢气洗涤分离器(5)、氢气储存器(6)；
金属进料斗(1)和氢气发生室(4)内的微孔纳米器(2)相连；
水容器(3)与氢气发生室(4)通过导水管(7)相连，导水管间设有雾化泵(8)；
氢气洗涤分离器(5)通过输氢管道(9)与氢气储存器(6)相连，通过输氢管道(10)与氢气发生室(4)相连；氢气发生室(4)为球形；
氢气储存器(6)通过输氢管道(11)和氢气发生室(4)内的助燃喷嘴(12)相连，二者之间设有氢气电动控制开关(13)和送氢泵(14)；
氢气发生室(4)外设有真空保温层(15)和热交换室(16)，所述真空保温层(15)的外壁内侧设有镀镜反射保温膜(17)；
氢储存器(6)连接有输氢管道(18)；
输氢管道(10)设有送氢泵(19)；
输氢管道(9)设有送氢泵(20)；
金属本身都具有一定活性，其活性的大小也不一样，例如：金属钠极为活泼，平时要将其存放于煤油中以隔绝空气，放于水中就会立即和水中的的氧原子化合燃烧而发出耀眼的光亮；钢铁暴露在潮湿的空气中就会生锈氧化；黄金在空气中则很稳定，不易氧化，活性很小。
物质的粒度越小，分子间距越大，分子引力越小，活性也就越大。本发明将金属和水纳米化后，改变了其化学物理特性，提高了其活性，极大的提高了氢化反应效率。
本工艺的生产设施简单易行，可根据需求随时随地制取，即产即用，减少了氢气储运过程中存在的诸多问题。可将所制取的氢气直接进入汽车、轮船、飞机等交通工具的发动机内做为动力源、或将氢气直接输出做为降温材料、或做为空中飞行装置的减重材料、人居生活和环境的清洁燃料、电器、照明能源等。
本发明的生产工艺易于产业化，规模化，市场化。生产的氢能源在动力过程中无有害气体排放，可大量减少大气层的污染，降低地球的温室效应危害。
金属镁、铝、锌为我国较丰富的矿产金属，容易电冶生产，产量、质量有保证，成本较低，可回收重复冶炼使用，这使本发明的成本价格均低于石油燃油总成本价。
本发明所利用的水电资源是长期可持续利用开发的能源，成本低廉，没有污染，是一种较为理想的清洁环保能源。可将我国丰富的水电资源，储存转运，输送到国内国际各地区市场，也是我国今后金属载体能源有效的贸易销售和输送的最佳途径。
附图说明
图一：球形金属水纳米化制氢装置示意图
1金属进料斗 2微孔纳米器 3水容器 4氢气发生室 5氢气洗涤分离器
6氢气储存器 7导水管 8雾化泵 9输氢管道 10输氢管道
11输氢管道 12助燃喷嘴 13氢气电动控制开关 14送氢泵
15真空保温层 16热交换室 17镀镜反射保温膜 18输氢管道
19送氢泵 20送氢泵
具体实施方式
下面结合附图用实施例进一步说明本发明：
实施例一
我们选用一种在工业市场中供应量大且又较为活泼的金属铝做为制取氢的原料，其化学反应机理为：
我们以金属Al为例：(其活性较高，市场原料较多)
从上2).3)反应式可以看出，水(H2O)在热能的作用下，一个H2O分子可分解出一个活性O+原子，二个H-原子，三个H2O分子就可与2个(Al)铝分子化合成一个(Al2O3)三氧化二铝，可在其氧化燃烧时放出较高的能量，只要热能量能够大量补充则这种金属.H2O的化合反应将会不断地进行下去，水的分解 则也会不断地继续发生进行下去，氢气(H2)的产生数量将成几何级数增加，同时活性氧O+也将在瞬间大量聚集与金属铝不断化合燃烧放出能量，在瞬间就可将能量聚集达到极大值而产生出巨大的能量。同时水(H2O)亦产生一种连续的裂(离)变效应，使氢数量在瞬间内也会达到极大值。
从以上化学反应式可以看出起始时到其后的热解效应速度与铝与氧的化合数量的热效应也是成几何级数裂变而增加的，这是在一定条件下瞬间可完成的裂(离)变连锁效应，以此类推，形象地讲就是在瞬间以球形向四周放射而完成裂变，从而使产生的聚集能量达到极大任意值。
本实施例的氢气发生室4是采用石英为主体的材料制成，为球形，具有耐高温、耐腐蚀、好的绝热性和透明性、使用周期长。
真空保温层15和镀镜反射保温膜17可提高热功效率；热交换室16可使水充分吸收氢化反应所放出的热量，减少热量损失。
铝从金属进料斗1进入微孔纳米器2中；水从水容器3通过导水管道7、雾化泵8和热交换室16(吸收氢化反应所放出的热量)后进入氢气发生室4；
在反应开始时，打开氢气电动控制开关13，使少量氢气从氢气储存器6经输氢管道11、送氢泵14后，通过助燃喷嘴12在氢气发生室4内燃烧放热，对微孔容器2中的铝金属进行加热，使金属铝受热熔融蒸发纳米化。
当氢气发生室内的温度大于1000℃时，关闭氢气电动控制开关13，金属依靠氢化反应所放出的热量继续熔融蒸发纳米化。
氢气发生室4外设有真空保温层15和热交换室16；真空保温层15外壁的内侧上设有镀镜反射保温膜17，以减少反应的热能损失；
纳米化的铝与纳米化的水在氢气发生室4内混合反应生成氢气；
反应生成的氢气通过输氢管道10、送氢泵19进入氢气洗涤分离器5，再通过输氢管道9送氢泵20进入氢气储存器6；
将生成的氢气通过输氢管道18直接做为动力源输出。
反应得到的金属氧化物重复回收电解，循环制氢使用。
实施例二
将实施例一中氢气储存器6的氢气直接通过输氢管道18进入汽车发动机做为动力源使用。
实施例三
将实施例一中氢气储存器6的氢气直接通过输氢管道18进入轮船发动机做为动力源使用。
实施例四
将实施例一中氢气储存器6的氢气直接通过输氢管道18进入飞机发动机做为动力源使用。
实施例五
将实施例一中氢气储存器6的氢气通过输氢管道18做为氢能燃烧电池的燃料使用。
实施例六
将实施例一中氢气储存器6的氢气通过输氢管道18做为冰箱的降温致冷材料使用。
实施例七
将实施例一中氢气储存器6的氢气通过输氢管道18做为电站发电机组的发电动力源使用。
实施例八
将实施例一中氢气储存器6的氢气通过输氢管道18做为飞行器的减重材料使用。
实施例九
将实施例一中氢气储存器6的氢气通过输氢管道18做为照明能源使用。
实施例十
将实施例一中氢气储存器6的氢气通过输氢管道18做为电器动力源使用。
Claims (9)
1、一种金属和水纳米化制氢工艺，其特征是：
金属从金属进料斗(1)进入微孔纳米器(2)中纳米化；
水从水容器(3)通过导水管(7)雾化泵(8)雾化纳米化，经过热交换室(16)吸收反应所放出的热量后，进入氢气发生室(4)；
在反应开始时，打开氢气电动控制开关(13)，使氢气从氢气储存器(6)经输氢管道(11)送氢泵(14)，进入助燃喷嘴(12)，在氢气发生室(4)内燃烧放热，并促进氢化反应的发生；
反应开始后关闭氢气电动控制开关(13)；
纳米化的金属与纳米化的水在氢气发生室(4)内反应生成氢气；
氢气发生室(4)外有真空保温层(15)和热交换室(16)，真空保温层(15)外壁的内侧设有镀镜反射保温膜(17)，以减少反应的热能损失；
反应生成的氢气通过输氢管道(10)、送氢泵(19)进入氢气洗涤分离器(5)，再通过输氢管道(9)、送氢泵(20)进入氢气储存器(6)；
2、根据权利要求1所述的一种金属和水纳米化制氢工艺，其特征是反应得到的金属氧化物重复回收电解，再生重复利用。
3、根据权利要求1或2所述的一种金属和水纳米化制氢工艺，其特征是将氢气储存器(6)中的氢气通过输氢管道(18)做为氢燃料输出。
4、根据权利要求3所述的一种金属和水纳米化制氢工艺，其特征是将氢气储存器(6)中的氢气通过输氢管道(18)做为氢能燃烧电池的燃料输出。
5、根据权利要求1或2所述的一种金属和水纳米化制氢工艺，其特征是将氢气储存器(6)中的氢气通过输氢管道(18)进入汽车发动机做为动力源。
6、根据权利要求1或2所述的一种金属和水纳米化制氢工艺，其特征是将氢气储存器(6)中的氢气通过输氢管道(18)进入轮船发动机做为动力源。
7、根据权利要求1或2所述的一种金属和水纳米化制氢工艺，其特征是将氢气储存器(6)中的氢气通过输氢管道(18)进入飞机发动机做为动力源。
8、根据权利要求1或2所述的一种金属和水纳米化制氢工艺，其特征是将氢气储存器(6)中的氢气通过输氢管道(18)做为电站发动机组的动力源输出。
9、根据权利要求1或2所述的一种金属和水纳米化制氢工艺，其特征是反应所用装置包括：金属进料斗(1)、微孔纳米器(2)、水容器(3)、氢气发生室(4)、氢气洗涤分离器(5)、氢气储存器(6)；
金属进料斗(1)和氢气发生室(4)内的微孔纳米器(2)相连；
水容器(3)与氢气发生室(4)通过导水管(7)相连，导水管间设有雾化泵(8)；
氢气洗涤分离器(5)通过输氢管道(9)与氢气储存器(6)相连，通过输氢管道(10)与氢气发生室(4)相连；氢气发生室(4)为球形；
氢气储存器(6)通过输氢管道(11)和氢气发生室(4)内的助燃喷嘴(12)相连，二者之间设有氢气电动控制开关(13)和送氢泵(14)；
氢气发生室(4)外设有真空保温层(15)和热交换室(16)，所述真空保温层(15)的外壁内侧设有镀镜反射保温膜(17)；
氢储存器(6)连接有输氢管道(18)；
输氢管道(10)设有送氢泵(19)；
输氢管道(9)设有送氢泵(20)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200410049845 CN1594069A (zh) | 2004-06-25 | 2004-06-25 | 一种金属和水纳米化制氢工艺 |
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| CN 200410049845 CN1594069A (zh) | 2004-06-25 | 2004-06-25 | 一种金属和水纳米化制氢工艺 |
Publications (1)
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|---|---|
| CN1594069A true CN1594069A (zh) | 2005-03-16 |
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ID=34665839
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| CN 200410049845 Pending CN1594069A (zh) | 2004-06-25 | 2004-06-25 | 一种金属和水纳米化制氢工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1594069A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021213027A1 (zh) * | 2020-04-21 | 2021-10-28 | 杭州氢源素生物科技有限公司 | 一种可产氢的电子雾化装置 |
| CN115751274A (zh) * | 2022-09-15 | 2023-03-07 | 亘之辰(北京)新能源服务有限公司 | 一种水基纳米化燃烧蒸汽发生器 |
-
2004
- 2004-06-25 CN CN 200410049845 patent/CN1594069A/zh active Pending
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| WO2021213027A1 (zh) * | 2020-04-21 | 2021-10-28 | 杭州氢源素生物科技有限公司 | 一种可产氢的电子雾化装置 |
| CN115751274A (zh) * | 2022-09-15 | 2023-03-07 | 亘之辰(北京)新能源服务有限公司 | 一种水基纳米化燃烧蒸汽发生器 |
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