CN212503984U - 一种制氢装置及电能控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种制氢装置及电能控制系统，涉及工程制氢技术领域。制氢装置包括壳体、供水组件和多个设置在壳体内部的料筒，料筒内用于设置与水反应可产生氢气的反应包，反应包与供水组件提供的水反应生成氢气，同时散发出热量；壳体上设有排气口，产生的氢气通过排气口排出，同时反应产生的热量也能从排气口排出；供水组件与多个料筒连接，用于向多个料筒供水，水与料筒中的反应包发生反应产生氢气，实现即时制氢，即时散热，整个制氢过程可靠、可控；上述制氢装置及包括该制氢装置的电能控制系统具有安全可靠、制氢过程可控、氢气纯度高等特点，有效解决了现有技术中因制氢设备散热性差导致热量无法及时散出的技术问题。

Description

一种制氢装置及电能控制系统

技术领域

本实用新型涉及制氢技术领域，具体而言，涉及一种制氢装置及电能控制系统。

背景技术

面对当今环境和能源问题的不断突出，石油、煤炭等不可再生燃料的日益枯竭，开发高效率可再生新能源，实现能源长久可持续发展成为当今世界的当务之急。当今的各种新能源技术中，氢能是公认的清洁能源，具有能量密度高、热转化效率高等优点，而且其燃烧产物为水，对环境无污染，作为低碳能源正在脱颖而出。氢能在21世纪有可能在世界能源舞台上成为一种举足轻重的能源，氢的制取、储存、运输、应用技术也将成为21世纪备受关注的焦点。

氢能可作为动力能源广泛应用于不同行业，例如船用氢能源动力系统、车用氢能源动力系统等。水解制氢是生产氢气的方法之一，但是水解制氢的过程中会产生大量的热量。现有技术中的制氢设备散热性较差，产生的热量不能及时散出，进而影响制氢效果。同时，热量的大量聚集还可能导致制氢装置内部温度过高，发生爆炸，存在安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种制氢装置及电能控制系统，以解决现有技术中，制氢设备散热性较差导致热量无法及时散出的技术问题。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种制氢装置，包括壳体、供水组件和多个设置在壳体内部的料筒，料筒内用于设置与水反应可产生氢气的反应包，壳体上设有排气口，供水组件与多个料筒连接，用于向多个料筒供水。

在本实用新型较佳的实施例中，在壳体内还设置有冷却液和设置在冷却液内的散热管，散热管在多个料筒和壳体之间盘绕设置，散热管内用于流通冷却水。

在本实用新型较佳的实施例中，上述制氢装置还包括第一水泵，第一水泵的进水口与冷却水源连接，第一水泵的出水口与散热管连接。

在本实用新型较佳的实施例中，上述料筒底部设置有进水孔，壳体底部设置有多个与进水孔一一对应的通孔，供水组件通过多个通孔分别与多个进水孔连接。

在本实用新型较佳的实施例中，上述排气口位于壳体侧壁的上部。

在本实用新型较佳的实施例中，上述制氢装置还包括压力传感器和与压力传感器电连接的控制器，压力传感器设置于排气口，用于检测排气口的气压，控制器用于根据压力传感器的检测数据控制供水组件分别向料筒内的供水量。

在本实用新型较佳的实施例中，上述供水组件包括第二水泵、多个分别与第二水泵连接的供水管和多个对应设置在供水管上的电磁阀，供水管与料筒一一对应，多个供水管分别与多个进水孔连接，第二水泵的进水口与水源连接，第二水泵的出水口通过多个电磁阀与多个供水管一一连接。

在本实用新型较佳的实施例中，多个料筒在壳体内沿壳体的圆周方向均匀分布。

在本实用新型较佳的实施例中，上述制氢装置还包括支撑架，支撑架用于支撑壳体。

一种电能控制系统，其包括如上的制氢装置。

本实用新型实施例提供的制氢装置及电能控制系统，制氢装置包括壳体、供水组件和多个设置在壳体内部的料筒，料筒内用于设置与水反应可产生氢气的反应包，反应包与供水组件提供的水反应生成氢气，同时散发出热量；壳体上设有排气口，产生的氢气通过排气口排出，同时反应产生的热量一部分也能从排气口排出；供水组件与多个料筒连接，用于向多个料筒供水，水与反应包发生反应产生氢气，实现即时制氢，即时散热，整个制氢过程可靠、可控；上述制氢装置及包括该制氢装置的电能控制系统具有安全可靠、快捷、产氢速率可控、氢气纯度高、反应温度可控、产物自动分离等特点，有效解决了现有技术中因制氢设备散热性差导致热量无法及时散出的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，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实用新型的某些实施例，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为本实用新型提供的制氢装置的结构示意图之一；

图2为本实用新型提供的制氢装置的结构示意图之二。

图标：10-制氢装置；101-壳体；102-供水组件；1021-第二水泵；1022-供水管；1023-电磁阀；103-料筒；104-反应包；105-排气口；106-冷却液；107-散热管；108-压力传感器；109-控制器；110-支撑架。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。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实用新型中的具体含义。

请参照图1，一种制氢装置10，包括壳体101、供水组件102和多个设置在壳体101内部的料筒103，料筒103内用于设置与水反应可产生氢气的反应包104，反应包104与供水组件102提供的水反应生成氢气；壳体101上设有排气口105，产生的氢气通过排气口105排出，同时反应产生的热量也能从排气口105排出；供水组件102与多个料筒103连接，用于向多个料筒103供水，一边反应产生氢气，一边进行散热，将热量及时分散散出，整个制氢过程可靠、可控；上述制氢装置10具有良好的散热性，且制氢的安全性较高。

需要说明的是，第一，壳体101的形状不作限定，例如，请结合参照图1和图2，壳体101的形状为圆柱体，包括筒体和密封盖，筒体底部封闭，上部由与其相配合的密封盖密封，排气口105在壳体101上的位置不作限定，可以设置在筒体上，也可以设置在密封盖上；应理解，壳体101的形状不限于圆柱体，还可以是长方体、正方体、多边形体等，只要壳体101的内部具备容纳料筒103的容纳空间即可。

第二，反应包104的原料为Mg、Li、Al、Ca、Na、K、LiH、NaH、KH、MgH2、AlH3、CaH2等活泼金属及其化合物和催化剂，Al、Mg、Na等金属在地球上含量丰富，来源广泛，价格低廉，密度低，且反应过程不产生含碳和氮的有害物质，产物环境友好。活泼金属在催化剂的催化作用下与水反应，产生氢气，产生的氢气不仅产量大，而且纯度高；反应包104中的原料最好是粉末状，以增大原料与水的接触面积，提高反应速率。

第三，供水组件102与料筒103的连接不作限定，连接形式可以为螺纹连接、连接器连接、法兰连接等。可选的，供水组件102与料筒103的连接处还可以设置橡胶密封圈，以防止水从连接部分流出，也可有效保证制氢装置10的密封性，防止反应产生的氢气泄露。

第四，壳体101内各个料筒103可以逐个进水发生水解反应产生氢气，也可以多个料筒103同时进水，以满足短时间高流量的需求。

反应产生的热量一部分随着氢气和水蒸气直接由排气口105排出，另一部分则保留在壳体101的内部，若不及时冷却，壳体101内部的各个组件会受到较大影响而无法正常工作，料筒103中的水也会因温度过高而沸腾，进而造成壳体101内气压骤升，引发安全隐患。因此，在上述任一技术方案中，可选的，在壳体101内还设置有冷却液106和设置在冷却液106内的散热管107，冷却液106盛装于壳体101内，充斥在各个料筒103的缝隙之间，散热管107在多个料筒103和壳体101之间盘绕设置，且淹没在冷却液106之中，散热管107内用于流通冷却水。保留在壳体101内部的热量被冷却液106吸收，冷却液106与散热管107内部的冷却水之间发生热交换，热量被冷却水带走，排出壳体101。

示例地，在壳体101上开设有散热管107进水口和散热管107出水口，用于与外部冷却水源连接，形成循环冷却水通道；可选的，冷却水为大比热的冷却液等液体介质。

在上述任一技术方案中，可选的，制氢装置10还包括第一水泵，第一水泵的进水口与冷却水源连接，第一水泵的出水口与散热管107连接，使冷却水进入散热管107内部，并实现冷却水的循环。

示例地，在壳体101的内部安装与控制器109电连接的温度传感器，用于检测壳体101内的温度信息，判断是否需要冷却降温；若温度高于上限温度，则控制器109控制第一水泵满速运转，散热管107内的冷却水快速流动，使壳体101内部迅速降温；若温度位于上限温度和下限温度之间，则控制器109控制第一水泵缓慢运转，散热管107内的冷却水缓慢流动，对壳体101内部进行降温；若温度低于下限温度，则控制器109控制第一水泵关闭，散热管107内的冷却水不再流动。

在上述任一技术方案中，可选的，料筒103底部设置有进水孔，壳体101底部设置有多个与进水孔一一对应的通孔，供水组件102通过多个通孔分别与多个进水孔连接。

在上述任一技术方案中，可选的，排气口105位于壳体101侧壁的上部。

氢气的密度较小且不易溶于水，因此，水解反应产生的氢气主要集中在壳体101内部的上方，将排气口105设置在壳体101侧壁的上部，有利于氢气的顺利排出。

在上述任一技术方案中，可选的，制氢装置10还包括压力传感器108和与压力传感器108电连接的控制器109，压力传感器108设置于排气口105，用于检测排气口105的气压，控制器109用于根据压力传感器108的检测数据控制供水组件102分别向料筒103内的供水量。

需要说明的是，控制器109可以具有液晶显示屏和控制键，液晶显示屏上可以显示排气口105处的压力值，通过在所述控制器上设定程序，使得制氢过程实现程序化、自动化。应理解，还可以在排气口105处设置其他监测器，监测氢气流量、温度等其他信息，以此来判断是否需要控制氢气的产生。

在上述任一技术方案中，可选的，供水组件102包括第二水泵1021、多个分别与第二水泵1021连接的供水管1022和多个对应设置在供水管1022上的电磁阀1023，供水管1022与料筒103一一对应，多个供水管1022分别与多个进水孔连接，第二水泵1021的进水口与水源连接，第二水泵1021的出水口通过多个电磁阀1023与多个供水管1022一一连接。

第二水泵1021将水泵入供水管1022内，若供水管1022上的电磁阀1023开启，则水通过供水管1022进入料筒103中，与反应包104反应产生氢气；若供水管1022上的电磁阀1023关闭，则水停留在供水管1022中，无法进入料筒103。应理解，若所需氢气量较小，则上述电磁阀1023每次只开启一个，第二水泵1021每次只给一个料筒103供水，待一个料筒103反应完毕后，下一个料筒103对应的电磁阀1023才开启，继续进行水解反应。若所需氢气量较大，则上述电磁阀1023可以同时开启多个，第二水泵1021同时给多个料筒103供水，待之前的料筒103反应完毕后，其他料筒103对应的电磁阀1023才开启，继续进行水解反应。

控制器109的具体控制过程如下：

控制器109控制其中一个或多个电磁阀1023开启，第二水泵1021在预设时间内匀速向与开启的电磁阀1023相连的料筒103供水，料筒103中的反应包104与水反应，产生氢气，壳体101内的压力逐渐升高；待到达预设时间后，控制器109控制已经开启的电磁阀1023关闭，停止向料筒103供水；当压力传感器108检测到排气口105处的压力值到达设定后端所需氢气压力值时，控制器109控制排气口105开启，将产生的氢气排出。

随着氢气的不断排出，壳体101内的压力逐渐降低，当压力传感器108检测到排气口105处的压力值低于下限压力值时，控制器109控制其他电磁阀1023开启，第二水泵1021在预设时间内匀速向与后开启的电磁阀1023相连的料筒103供水，料筒103中的反应包104与水反应，产生氢气，壳体101内的压力再次升高；待到达预设时间后，后开启的电磁阀1023关闭，不再向料筒103内供水。重复上述过程，直至所有料筒103反应完成。

在上述任一技术方案中，可选的，第二水泵1021的供水速度保持不变，通过控制预设时间(即供水时间)来控制料筒103的进水量，预设时间通过试验确定。

在上述任一技术方案中，可选的，还包括设置在壳体103内部的液位开关，当壳体103内的液位到达预设高度时，控制器109控制电磁阀1023关闭，第二水泵1021停止向壳体103内供水。

请参照图2，在上述任一技术方案中，可选的，多个料筒103在壳体101内沿壳体101的圆周方向均匀分布。

多个均匀分布的料筒103之间的间隔相等，每个料筒103周围的冷却液106的体积也比较接近，保留在壳体101内部的热量可以均匀的作用在多个料筒103之上，避免壳体101内部局部热量聚集过大，出现局部温度过高的现象；此外，多个料筒103均匀分布也使整个制氢装置10的质量分布更加均匀，有利于制氢装置10的固定。

在上述任一技术方案中，可选的，制氢装置10还包括支撑架110，支撑架110用于支撑壳体101。

需要说明的是，支撑架110的结构不作限定，可以为一体式支撑架110或者分体式支撑架110；若支撑架110为一体式支撑架110，可选的，支撑架110包括支撑台和设置于支撑台底部的支撑腿，制氢装置10固定于支撑台上，支撑台表面设置有通孔，用于使制氢装置10的供水组件102通过；可选的，支撑腿的高度可调节，以使制氢装置10能够被固定在任意高度；若支撑架110为分体式支撑架110，可选的，支撑架110包括L形支撑腿，L形支撑腿的一端焊接在壳体101上，另一端设置有通孔，紧固件通过该通孔将制氢装置10固定在其他装置上，应理解，该L形支撑腿的数量和大小不作限定，若L形支撑腿有多个，则优选为多个L形支撑腿均匀分布。

制氢装置10的工作原理是：上述制氢装置10，包括壳体101、供水组件102和多个设置在壳体101内部的料筒103，料筒103内用于设置与水反应可产生氢气的反应包104，反应包104与供水组件102提供的水反应生成氢气；壳体101上设有排气口105，产生的氢气通过排气口105排出，同时反应产生的热量也能从排气口105排出；供水组件102与多个料筒103连接，用于向多个料筒103供水，一边反应产生氢气，一边进行散热，将热量及时分散散出；采用水解制氢的方式，反应物原料来源广泛，获得的氢气纯度高，不含其他气体杂质；上述制氢装置10具有制氢连续可控、氢气产生速率可调节、产物自动分离、壳体101内部温度可控、安全性高等特点，有效解决了现有技术中因制氢设备10散热性差导致热量无法及时散出的技术问题。

本实施例还提供一种电能控制系统，其包括如上的制氢装置10。

在前述对于制氢装置10的解释说明中，已经对于制氢装置10设置于电能控制系统上时的工作方式和工作原理等进行了详细描述，在此不再赘述。

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

Claims (10)

1.一种制氢装置，其特征在于，包括壳体、供水组件和多个设置在所述壳体内部的料筒，所述料筒内用于设置与水反应可产生氢气的反应包，所述壳体上设有排气口，所述供水组件与多个所述料筒连接，用于向多个所述料筒供水。

2.根据权利要求1所述的制氢装置，其特征在于，在所述壳体内还设置有冷却液和设置在所述冷却液内的散热管，所述散热管在多个所述料筒外壁和所述壳体之间盘绕设置，所述散热管内用于流通冷却水。

3.根据权利要求2所述的制氢装置，其特征在于，还包括第一水泵，所述第一水泵的进水口与冷却水源连接，所述第一水泵的出水口与所述散热管连接。

4.根据权利要求1所述的制氢装置，其特征在于，所述料筒底部设置有进水孔，所述壳体底部设置有多个与所述进水孔一一对应的通孔，所述供水组件通过多个所述通孔分别与多个所述进水孔连接。

5.根据权利要求1所述的制氢装置，其特征在于，所述排气口位于所述壳体侧壁的上部。

6.根据权利要求1所述的制氢装置，其特征在于，还包括压力传感器和与所述压力传感器电连接的控制器，所述压力传感器设置于所述排气口，用于检测所述排气口的气压，所述控制器用于根据所述压力传感器的检测数据控制所述供水组件分别向所述料筒内的供水量。

7.根据权利要求4所述的制氢装置，其特征在于，所述供水组件包括第二水泵、多个分别与所述第二水泵连接的供水管和多个对应设置在所述供水管上的电磁阀，所述供水管与所述料筒一一对应，多个所述供水管分别与多个所述进水孔连接，所述第二水泵的进水口与水源连接，所述第二水泵的出水口通过多个所述电磁阀与多个所述供水管一一连接。

8.根据权利要求1所述的制氢装置，其特征在于，多个所述料筒在所述壳体内沿所述壳体的圆周方向均匀分布。

9.根据权利要求1所述的制氢装置，其特征在于，还包括支撑架，所述支撑架用于支撑所述壳体。

10.一种电能控制系统，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的制氢装置。

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