CN203728569U - 铝水制氢反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种铝水制氢反应器，解决现有的铝水制氢反应器反应釜内温度过高会影响可控性的问题。本装置包括通过管道依次连接的碱液罐、反应釜、汽液分离器、干燥器以及临时储氢的缓冲罐，其特征在于：所述反应釜设有温度感应器，所述反应釜还设有渣液出口，反应釜渣液出口通过管道依次通过过滤器、冷却装置连接至碱液罐，所述各连接管道上均设有阀门，所述反应釜渣液出口、过滤器、冷却装置、碱液罐之间的阀门与温度感应器信号相连。本实用新型通过温度控制反应釜进行换液，保证铝水制氢在可控的温度范围内运行；换液通道可以定时将反应产生的氢氧化铝排出，避免氢氧化铝附着反应物影响反应速率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种制氢设备，特别涉及一种铝水制氢反应器。
背景技术
随着石化燃料耗量的日益增加，其储量日益减少，终有一天这些资源将要枯竭，这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的储量丰富的新的含能体能源。氢正是这样一种在常规能源危机的出现和开发新的二次能源的同时，人们期待的新的二次能源。
氢能是公认的清洁能源，作为低碳和零碳能源正在脱颖而出。近年来，我国和美国、日本、加拿大、欧盟等都制定了氢能发展规划，并且目前我国已在氢能领域取得了多方面的进展，在不久的将来有望成为氢能技术和应用领先的国家之一，也被国际公认为最有可能率先实现氢燃料电池产业化的国家。
但是，如何安全的获取大量高纯度的氢气，在运输过程中如何避免氢气带来的安全隐患，这些一直是世界范围内研究的重点课题。铝作为一种储氢材料，具有较高的储氢密度，在一个适当的温度下，可以低成本、安全、方便的制备高纯度的氢气；而且，铝是世界上最为丰富的金属物质，其与水反应得到的副产物再生工业成熟。
2012年7月4日公告的中国专利CN101962171B，名称为一种铝水连续制氢系统，该装置包括碱液储罐，碱液储罐的出液口通过三通管道连接反应釜的入液口和过滤装置出液口，反应釜的出口通过管道连接到气液分离器的入口，气液分离器的出气口又通过管道连接到洗气装置的进气口，气液分离器的出液口通过三通管道连接洗气装置的出液口和过滤装置的入液口，洗气装置的出气口通过管道连接干燥装置的进气口，干燥装置的出气口通过管道连接气体缓冲罐，每一根连接管道上都设置有控制阀门，所述洗气装置上设置加水桶，所述反应釜上设置加料斗。上述装置铝水制氢装置，使用碱液和铝的反应制氢，但铝水制氢是一个放热反应，反应过程中会产生热量，使水温上升，而温度是制氢效率的一个重要参数，当温度过高时，制氢反应可控性会变差，影响安全。另外，该装置是利用反应釜产生的氢气将碱液带出，然后将带出的碱液过滤去除氢氧化铝沉淀，而事实上，能够通过氢气带出的碱液量非常少，而且大部分氢氧化铝产生后无法带出导致附着在铝块表面，影响反应速率。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有的铝水制氢反应器反应釜内温度过高会影响可控性的问题，提供一种温度可控的铝水制氢反应器。本实用新型还解决了铝水制氢反应器反应釜馁氢氧化铝附着在反应物表面影响反应速率的问题。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种铝水制氢反应器，包括通过管道依次连接的碱液罐、反应釜、汽液分离器、干燥器以及临时储氢的缓冲罐，所述反应釜设有温度感应器，所述反应釜还设有渣液出口，反应釜渣液出口通过管道依次通过过滤器、冷却装置连接至碱液罐，所述各连接管道上均设有阀门，所述反应釜渣液出口、过滤器、冷却装置、碱液罐之间的阀门与温度感应器信号相连。通过温度感应器控制反应釜内的反应温度，反应釜内温度超过设定值时，打开反应釜与过滤器之间的阀门、过滤器与冷却装置之间的阀门以及冷却装置与碱液罐之间的阀门，让反应釜内的高温液体进入过滤器内，通过渣液分离的液体进入冷却装置进行冷却，最终回流至碱液罐；与此同时，碱液罐内的低温液体进入反应釜，对反应釜进行降温，从而降低反应釜内的温度，控制铝水反应速率；当反应釜内的温度降低至设定值时，关闭反应釜与过滤器之间的阀门、过滤器与冷却装置之间的阀门以及冷却装置与碱液罐之间的阀门，不仅对反应温度进行控制，而且将氢氧化铝从渣液出口排出后进行过滤，避免氢氧化铝附着在反应物表面影响反应速率。而当反应温度一直保持在可控范围内时，也可以在反应进行一段时间后，打开反应釜与过滤器之间的阀门、过滤器与冷却装置之间的阀门以及冷却装置与碱液罐之间的阀门，排出反应产生的氢氧化铝渣液，对反应液进行更换。
作为优选，所述反应釜渣液出口位于反应釜的底部。反应釜内的液体始终通过过滤器、冷却装置通道回流至碱液罐，避免直接回流碱液罐将产生的氢氧化铝带入碱液罐。
作为优选，所述反应釜还设有加料口。
作为优选，所述反应釜设有压力感应器。
作为优选，所述碱液罐还设有补水口。
作为优选，所述碱液罐通过管道连接反应釜的顶部、中部或者底部。如果设定换液时，反应液从反应釜渣液出口排出同时从碱液罐进液，则碱液罐通过管道连接反应釜的顶部，保证渣液不会倒灌；当然也可以将反应釜渣液出口排液和碱液罐进液分开进行，此时碱液罐可以随意连接反应釜的位置。
本实用新型通过温度控制反应釜进行换液，保证铝水制氢在可控的温度范围内运行；换液通道可以定时将反应产生的氢氧化铝排出，避免氢氧化铝附着反应物影响反应速率。
附图说明
图1是本实用新型的一种结构示意图。
图中：1.反应釜，2.气液分离器，3.干燥器，4.缓冲罐，5.加料口，6.碱液罐，7.冷却装置，8.过滤器，9.补水口，10.压力感应器，11.温度感应器。
具体实施方式
下面通过具体实施例并结合附图对本实用新型进一步说明。
实施例：一种铝水制氢反应器，如图1所示。本装置包括依次通过管道连接的碱液罐6、反应釜1、气液分离器2、干燥器3以及缓冲罐4。碱液罐6通过管道连接反应釜1的顶部，反应釜1的底部设有渣液出口，渣液出口通过管道连接过滤器8，过滤器通过管道连接冷却装置7，冷却装置通过管道连接到碱液罐6。各连接管道上均设置有阀门。碱液罐6上还设有补水口9。反应釜1上设有加料口5，反应釜1上还设有温度感应器11和压力感应器10。
反应釜1与过滤器8之间的阀门、过滤器8与冷却装置7之间的阀门以及冷却装置7与碱液罐6之间的阀门与压力感应器10信号连通。
铝水制氢反应器工作时，先将碱液罐6内注入适量的碱液，然后将铝块放置于反应釜1内并将反应釜1闭合，打开碱液罐6和反应釜1之间的连接阀门，让液体入反应釜1内，打开反应釜1到缓冲罐4之间所有的连接阀门。
碱液与铝块接触后反应生成氢气，生成的氢气夹带着反应釜1内的部分水分一块进入气液分离器2内，从而实现氢气与水的气液分离；从气液分离器2出来的氢气直接进入干燥器3内，将氢气中剩余的水分除去；干燥的氢气从干燥器3中出来后进入缓冲罐4，最终实现氢气的临时存储。
铝与碱液反应生成氢气的同时生成氧化铝，当反应温度长时间在可控范围内时，反应釜1与过滤器8之间的阀门间隔性打开，将生成的氧化铝排入过滤器8进行渣液分离，渣体部分留在过滤器8内，打开过滤器8与冷却装置7之间的阀门，过滤出来的液体流入冷却装置7进行冷却，打开冷却装置7与碱液罐6之间的阀门，经过冷却的液体重新进入碱液罐6内，从而实现碱液的循环使用。
反应釜1内温度超过设定值时，打开反应釜1与过滤器8之间的阀门、过滤器8与冷却装置7之间的阀门以及冷却装置7与碱液罐6之间的阀门，让反应釜1内的高温液体进入过滤器8内，通过渣液分离的液体进入冷却装置进行冷却，最终流入碱液罐；与此同时，碱液罐6内的冷液进入反应釜1，对反应釜1内的液体进行降温，从而降低反应釜1内的温度，控制铝水反应速率；当反应釜内1的温度降低至设定值时，关闭反应釜1与过滤器8之间的阀门、过滤器8与冷却装置7之间的阀门以及冷却装置7与碱液罐6之间的阀门。
Claims (6)
1.一种铝水制氢反应器，包括通过管道依次连接的碱液罐、反应釜、汽液分离器、干燥器以及临时储氢的缓冲罐，其特征在于：所述反应釜设有温度感应器，所述反应釜还设有渣液出口，反应釜渣液出口通过管道依次通过过滤器、冷却装置连接至碱液罐，所述各连接管道上均设有阀门，所述反应釜渣液出口、过滤器、冷却装置、碱液罐之间的阀门与温度感应器信号相连。
2.根据权利要求1所述的铝水制氢反应器，其特征在于：所述反应釜渣液出口位于反应釜的底部。
3.根据权利要求1所述的铝水制氢反应器，其特征在于：所述反应釜还设有加料口。
4.根据权利要求1所述的铝水制氢反应器，其特征在于：所述反应釜设有压力感应器。
5.根据权利要求1所述的铝水制氢反应器，其特征在于：所述碱液罐还设有补水口。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的铝水制氢反应器，其特征在于：所述碱液罐通过管道连接反应釜的顶部、中部或者底部。
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