CN212732168U - 一种自调节稳定产氢装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种自调节稳定产氢装置，属于制氢技术领域。自调节稳定产氢装置包括：箱体，箱体内容置反应液，在箱体内设置有底端伸入反应液的液面以下的反应仓，反应仓底部设置有进水口，且反应仓内设置有过滤板，在过滤板上设置有可与反应液反应产生氢气的固体制氢物料，反应仓的顶部设置有出气口，出气口与调节阀连通。本申请能够根据氢气消耗量对水解制氢反应过程进行自主控制。

Description

一种自调节稳定产氢装置

技术领域

本实用新型涉及制氢技术领域，具体而言，涉及一种自调节稳定产氢装置。

背景技术

氢作为一种重要的化学物质在化学工业，石油工业，食品和冶金工业中有广泛应用。在一些化工生产和化学实验中，通常会采用固体制氢物料与水发生化学反应制取氢气。

现有技术中，采用固体制氢物料与水反应制取氢气，通常在反应釜中一次性放入较多量的固体制氢物料，随后向反应釜中加水，使二者发生化学反应，以制取氢气。上述制取氢气的过程通常在前期反应速度慢，随着固体制氢物料与水的化学反应进行，会产生大量的热，大量的热使得反应液的温度上升，温度上升加快了固体制氢物料与水的化学反应速度，以使制氢速度加快，从而导致整个反应过程的制氢速度极难控制，进而导致该水解制氢的过程存在一些安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种自调节稳定产氢装置，能够根据氢气消耗量对水解制氢反应过程进行自主控制。

本实用新型的实施例是这样实现的：

本实用新型实施例的一方面，提供一种自调节稳定产氢装置，包括：箱体，箱体内容置反应液，在箱体内设置有底端伸入反应液的液面以下的反应仓，反应仓底部设置有进水口，且反应仓内设置有过滤板，在过滤板上设置有可与反应液反应产生氢气的固体制氢物料，反应仓的顶部设置有出气口，出气口与调节阀连通。

可选地，自调节稳定产氢装置还包括第一气体出口，第一气体出口设置在箱体的顶部。

可选地，自调节稳定产氢装置还包括在箱体内设置的底部伸入反应液的液面以下的气体循环管以及分别与出气口、气体循环管的顶部开口和调节阀连通的三通阀，气体循环管的顶部开口和出气口连通，气体循环管的底部开口与箱体内部连通。

可选地，在箱体侧壁上设置有与箱体内部连通的液体进口和液体出口，箱体底部到液体进口之间的第一高度大于箱体底部到液体出口之间的第二高度。

可选地，反应仓伸入反应液一端的开口距离箱体底部的高度位于第二高度和液体开口之间。

可选地，自调节稳定产氢装置还包括第一电磁阀和第二电磁阀，第一电磁阀设置在液体进口处，用以控制液体进口的通断，第二电磁阀设置在液体出口处，用以控制液体出口的通断。

可选地，自调节稳定产氢装置还包括分别与第一电磁阀和第二电磁阀电连接的控制器和设置在箱体内部的温度传感器，温度传感器与控制器电连接，控制器根据温度传感器采集的反应液温度信息分别控制第一电磁阀和第二电磁阀是否得电。

可选地，自调节稳定产氢装置还包括设置在箱体内部的液位传感器，液位传感器与控制器电连接，控制器根据液位传感器采集的反应液的高度信息与预设高度的比对结果信息，用以控制第一电磁阀是否得电。

可选地，自调节稳定产氢装置还包括设置在箱体上的气压传感器，气压传感器与控制器电连接，控制器还与调节阀和三通阀电连接，控制器根据气压传感器采集的箱体内的气压分别控制调节阀和三通阀。

可选地，反应仓与箱体的顶壁通过螺纹连接固定，且反应仓的上部伸出于箱体之外。

可选地，气体循环管为直管，或者，气体循环管为弯管。

本实用新型实施例的有益效果包括：

本实用新型实施例提供的一种自调节稳定产氢装置，该自调节稳定产氢装置包括箱体，箱体内容置反应液，在箱体内设置有底端伸入反应液的液面以下的反应仓，反应仓底部设置有进水口，反应液通过进水口进入反应仓内，且反应仓内设置有过滤板，在过滤板上设置有可与反应液反应产生氢气的固体制氢物料，反应液通过过滤板与固体制氢物料发生化学反应以生成氢气。反应仓的顶部设置有出气口，出气口与调节阀连通。反应液与固体制氢物料发生化学反应之前，通过调节调节阀，使得箱体内部的气压变化，以使箱体内部的反应液通过反应仓底部的进水口进入反应仓，反应液进入反应仓之后在通过过滤板与固体制氢物料反应，反应制取的氢气通过调节阀进入用氢设备，当反应生成的氢气量大于用气设备所需的氢气量时，此时箱体内部的气压小于反应仓内的气压，反应仓内的气压会将反应液挤压并使之与固体制氢物料的接触面积减小或者不接触，以减少氢气的生成量，反之，当反应生成的氢气量小于用气设备所需的氢气量时，此时箱体内部的气压和反应液的压力之和大于反应仓内的气压，箱体内的气压会将反应液挤压并使之增加与固体制氢物料的接触面积，以增大氢气的生成量。从而实现根据氢气消耗量对水解制氢反应过程进行自主控制的目的。

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为本实用新型实施例提供的自调节稳定产氢装置的结构示意图之一；

图2为本实用新型实施例提供的自调节稳定产氢装置的结构示意图之二；

图3为本实用新型实施例提供的自调节稳定产氢装置的结构示意图之三；

图4为本实用新型实施例提供的自调节稳定产氢装置的结构示意图之四。

图标：100-自调节稳定产氢装置；110-箱体；111-第一气体出口；112-液体进口；113-液体出口；114-气压传感器；115-温度传感器；116-第一高度；117-第二高度；120-反应仓；121-出气口；122-过滤板；123-固体制氢物料；130-反应液；140-调节阀；150-三通阀；160-气体循环管。

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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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”、“安装”、“相连”、“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。

现有技术中，采用固体制氢物料123与水反应制取氢气，通常在反应釜中一次性放入较多量的固体制氢物料123，随后向反应釜中加水，使二者发生化学反应，以制取氢气。上述制取氢气的过程通常在前期反应速度慢，随着固体制氢物料123与水的化学反应进行，会产生大量的热，大量的热使得反应液130的温度上升，温度上升加快了固体制氢物料123与水的化学反应速度，以使制氢速度加快，从而导致整个反应过程的制氢速度极难控制，进而导致该水解制氢的过程存在一些安全隐患。为了解决上述现有技术中的技术问题，提出了本申请，以下是本申请实施例。

图1为本实用新型提供的制氢设备的结构示意图之一，请参照图1，本实用新型实施例提供一种自调节稳定产氢装置100，包括：箱体110，箱体110内容置反应液130，在箱体110内设置有底端伸入反应液130的液面以下的反应仓120，反应仓120底部设置有进水口，且反应仓120内设置有过滤板122，在过滤板122上设置有可与反应液130反应产生氢气的固体制氢物料123，反应仓120的顶部设置有出气口121，出气口121与调节阀连通。

需要说明的是，第一，反应液130是指水，可以是纯净水，或者其他杂质的水，上述只是举例，并不限于此，只要能为固体制氢物料123提供发生化学反应的水分即可。

第二，反应仓120的结构可以是矩形，或者圆柱形，过滤板122的板面形状与反应仓120的横截面的形状一致，过滤板122上设置多个小通孔，多个小通孔的直径不大于固体制氢物料123颗粒的直径，以使放置在过滤板122上的固体制氢物料123不进入箱体110内的反应液130中，但是小通孔的直径大于反应液130中水分子的直径，以使反应液130能够通过过滤板122与固体制氢物料123接触。

示例地，请参照图1，自调节稳定产氢装置100产生的氢气用于给用氢设备提供氢气，用氢设备通过调节阀140与连接口与出气口121连通连接，当反应仓120内产生的氢气达到用氢设备所需的用氢压力时，打开调节阀140，使得反应仓120内产生的氢气用给用气设备使用。当反应仓120内的压力小于用氢设备的用氢压力时，即就是箱体110内部的气体压力和反应液130的压力之和大于反应仓120内的氢气压力，箱体110内的反应液130会被挤进反应仓120内，以使箱体110内的反应液130进入反应仓120，以增大反应液130与固体制氢物料123的接触面积，增加氢气的制备，以供用氢设备使用。当反应仓120内的压力大于用氢设备的用氢压力时，反应仓120的氢气压力大于箱体110内气体压力和反应液130的压力之和，反应仓120内的压力会将反应液130挤出反应仓120的外面，从而减少了反应液130与固体制氢物料123的接触面积，减少了氢气的制备。由上可知，该装置能够根据氢气消耗量对水解制氢反应过程进行自主控制。

示例地，请参照图3，在箱体110内设置有两个反应仓120，并且两个反应仓120的出气口121连通，设置一个调节阀140，调节阀140分别与两个反应仓120的出气口121连通，当反应生成的氢气量大于用气设备所需的氢气量时，此时箱体110内部的气压小于反应仓120内的气压，反应仓120内的气压会将反应液130挤压并使之与固体制氢物料123的接触面积减小或者不接触，以减少氢气的生成量，反之，当反应生成的氢气量小于用气设备所需的氢气量时，此时箱体110内部的气压大于反应仓120内的气压，箱体110内的气压会将反应液130挤压并使之增加与固体制氢物料123的接触面积，以增大氢气的生成量。

需要指出的是，当箱体110内设置多个反应仓120时，反应仓120的出气口121既可以相互连通，也可以不连通，当各个反应仓120的出气口121均连通时，此时，只需要一个调节阀140，即就是，在反应液130未开始与制氢固体物料反应时，首先通过调节调节阀140开口的大小，以调节反应仓120内的气压，使得箱体110内的气压和反应液130的压力之和大于反应仓120内的气压，并且，箱体110内的气压和反应液130的压力之和足以将反应液130挤压至与固体制氢物料123相接触，以使反应液130与固体制氢物料123反应产生氢气。产生的氢气通过调节阀140进入用氢设备。类似的，当多个反应仓120的出气口121不连通时，每个出气口121分别设置有调节阀140，产生的氢气通过多个反应仓120各自对应的调节阀140进入用氢设备。

本实用新型实施例提供的一种自调节稳定产氢装置100，该自调节稳定产氢装置100包括箱体110，箱体110内容置反应液130，在箱体110内设置有底端伸入反应液130的液面以下的反应仓120，反应仓120底部设置有进水口，反应液130通过进水口进入反应仓120内，且反应仓120内设置有过滤板122，在过滤板122上设置有可与反应液130反应产生氢气的固体制氢物料123，反应液130通过过滤板122与固体制氢物料123发生化学反应以生成氢气。反应仓120的顶部设置有出气口121，出气口121与调节阀140连通。反应液130与固体制氢物料123发生化学反应之前，通过调节调节阀140，使得箱体110内部的气压变化，以使箱体110内部的反应液130通过反应仓120底部的进水口进入反应仓120，反应液130进入反应仓120之后在通过过滤板122与固体制氢物料123反应，反应制取的氢气通过调节阀140进入用氢设备，当反应生成的氢气量大于用气设备所需的氢气量时，此时箱体110内部的气压小于反应仓120内的气压，反应仓120内的气压会将反应液130挤压并使之与固体制氢物料123的接触面积减小或者不接触，以减少氢气的生成量，反之，当反应生成的氢气量小于用气设备所需的氢气量时，此时箱体110内部的气压大于反应仓120内的气压，箱体110内的气压会将反应液130挤压并使之增加与固体制氢物料123的接触面积，以增大氢气的生成量。从而实现根据氢气消耗量对水解制氢反应过程进行自主控制的目的。

可选地，请参照图2，本实施例中自调节稳定产氢装置100还包括第一气体出口111，第一气体出口111设置在箱体110的顶部。

本实施例中设置第一气体出口111，用于调节箱体110内部的氢气含量，以确保该装置的安全性。

图4为本实用新型实施例提供的自调节稳定产氢装置100的结构示意图之四，请参照图4，为了使得制氢过程的连续化，本实施例中的自调节稳定产氢装置100还包括在箱体110内设置的底部伸入反应液130的液面以下的气体循环管160以及分别与出气口121、气体循环管160的顶部开口和调节阀140连通的三通阀150，气体循环管160的顶部开口和出气口121连通，气体循环管160的底部开口与箱体110内部连通。

其中，在固体制氢物料123与反应液130接触之前，调节三通阀150使得调节阀140与反应仓120的出气口121连通，通过调节调节阀140使得箱体110内部的气压大于反应仓120的气压，以使箱体110内部的气压挤压反应液130进入反应仓120内部，并与固体制氢物料123接触并发生化学反应，以制取氢气，当反应液130与固体制氢物料123接触时，关闭调节阀140，调节三通阀150，使得反应仓120的出气口121与气体循环管160的底部开口连通，以使反应仓120生成的氢气通过三通阀150进入气体循环管160，最后进入到箱体110内部，当反应生成的氢气量大于用气设备所需的氢气量时，此时箱体110内部的气压小于反应仓120内的气压，反应仓120内的气压会将反应液130挤压并使之与固体制氢物料123的接触面积减小或者不接触，以减少氢气的生成量，反之，当反应生成的氢气量小于用气设备所需的氢气量时，此时箱体110内部的气压大于反应仓120内的气压，箱体110内的气压会将反应液130挤压并使之增加与固体制氢物料123的接触面积，以增大氢气的生成量。

进一步地，为了便于增加反应液130或者循环反应液130，本实施例中在箱体110侧壁上设置有与箱体110内部连通的液体进口112和液体出口113，箱体110底部到液体进口112之间的第一高度116大于箱体110底部到液体出口113之间的第二高度117。

需要指出的是，反应液130高于第一高度116时，会减少箱体110内部气体空间，使得对根据氢气量自主控制氢气制备过程的控制效果较差，因此，为了提高对氢气制备过程自主控制的效果，本实施例中限定，反应液130不高于第一高度116。类似的，反应液130不得低于第二高度117。

进一步地，为了提高对氢气制备过程的自主控制效果，反应仓120伸入反应液130一端的开口距离箱体110底部的高度位于第二高度117液体出口113之间。

需要说明的是，若是反应仓120伸入反应液130一端的开口距离箱体110底部的高度在第二高度117之上，当反应液130到达第二高度117时，固体制氢物料无法顺利与反应液130反应，也即是，中断了固体制氢物料无法顺利与反应液130的反应。

进一步地，为了提高对液体进口112和液体出口113通断的控制，本实施例中的自调节稳定产氢装置100还包括第一电磁阀和第二电磁阀，第一电磁阀设置在液体进口112，用以控制液体进口112的通断，第二电磁阀设置在液体出口113，用以控制液体出口113的通断。

其中，第一电磁阀和第二电磁阀分别封堵于液体进口112和液体出口113。第一电磁阀和第二电磁阀的控制方式可以是手动，也可以是自动，通过控制第一电磁阀和第二电磁阀的伸出或者缩回，以分别控制液体进口112和液体出口113的通断，对于第一电磁阀和第二电磁阀的控制方式本领域技术人员应当根据实际情况适当选择。

进一步地，为了提高自调节稳定产氢装置100的自动化程度，本实施例中的自调节稳定产氢装置100还包括分别与第一电磁阀和第二电磁阀电连接的控制器和设置在箱体110内部的温度传感器115，温度传感器115与控制器电连接，控制器根据温度传感器115采集的反应液130温度信息分别控制第一电磁阀和第二电磁阀是否得电。

其中，温度传感器115用于检测箱体110内部反应液130的温度，当反应液130的温度超过预设温度时，控制器控制第一电磁阀和第二电磁阀得电，以打开液体进口112和液体出口113，使得反应液130通过液体进口112和液体出口113循环，达到冷却反应液130的目的。

进一步地，为了确保自调节稳定产氢装置100中的制氢过程能够自主控制，并且控制效果较佳，本实施例中的自调节稳定产氢装置100还包括设置在箱体110内部的液位传感器，液位传感器与控制器电连接，控制器根据液位传感器采集的反应液130的高度信息与预设高度的比对结果信息，用以控制第一电磁阀是否得电。

其中，当通过液体进口112往箱体110内投入反应液130，且反应液130到达第一高度116时，控制控制第一电磁阀伸出，即就是关闭液体进口112，以使反应液130不在进入箱体110内部。

进一步地，本实施例中的自调节稳定产氢装置100还包括设置在箱体110上的气压传感器114，气压传感器114与控制器电连接，控制器还与调节阀140和三通阀150电连接，控制器根据气压传感器114采集的箱体110内的气压分别控制调节阀140和三通阀150。

示例地，向反应仓120内放入固体制氢物料123，控制器控制三通阀150和调节阀140，使得反应液130与固体制氢物料123反应产生氢气，用以供给用氢设备使用，然后根据气压传感器114采集箱体110内部的气压，控制器控制调节阀140开口以满足用氢设备的用氢速率，当气压传感器114检测到的氢气压力大于预设值时，关闭三通阀150，以使反应液130与固体制氢物料分离开来，以确保该装置的安全。例如在第一气体出口111设置有电磁阀，当气压传感器114检测到氢气的压力小于预设的下限值时，控制电磁阀关闭第一气体出口111，继续制氢，当氢气的压力达到预设范围时，打开电磁阀，以使第一气体出口111与用氢设备连通。

进一步地，为了提高反应仓120与箱体110的连接稳定性以及密封性，本实施例中的反应仓120与箱体110的顶壁通过螺纹连接固定，且反应仓120的上部伸出于箱体110之外。

需要说明的是，反应仓120与箱体110的连接方式还可以是其他连接结构，例如焊接连接，只要能够使得反应仓120与箱体110密封固定连接即可。

示例地，在反应仓120的外壁设置有外螺纹，在箱体110顶部设置有朝向箱体110内部的凸出部，在凸出部内部设置有与外螺纹对应的内螺纹，以实现反应仓120与箱体110的顶壁通过螺纹连接固定。

可选地，本实施例中气体循环管160为直管，或者，气体循环管160为弯管。

其中，考虑到制作工艺简单，可设置气体循环管160为直管，考虑气体循环管160对氢气的冷却效果，可设置气体循环管160为弯管，或者，可设置气体循环管160为螺旋管、圆盘管。

需要说明的是，本领域技术人员可根据实际情况进行设计合适的气体循环管160，以实现对氢气的冷却、疏通和气压平衡的目的。

本实施例中的自调节稳定产氢装置100能够根据气压平衡原理实现对制氢过程的自动调节的目的。

以上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)

1.一种自调节稳定产氢装置，其特征在于，包括：箱体，所述箱体内容置反应液，在所述箱体内设置有底端伸入所述反应液的液面以下的反应仓，所述反应仓底部设置有进水口，且所述反应仓内设置有过滤板，在所述过滤板上设置有可与所述反应液反应产生氢气的固体制氢物料，所述反应仓的顶部设置有出气口，所述出气口与调节阀连通。

2.如权利要求1所述的自调节稳定产氢装置，其特征在于，还包括第一气体出口，所述第一气体出口设置在所述箱体的顶部。

3.如权利要求2所述的自调节稳定产氢装置，其特征在于，还包括在所述箱体内设置的底部伸入所述反应液的液面以下的气体循环管以及分别与所述出气口、所述气体循环管的顶部开口和所述调节阀连通的三通阀，所述气体循环管的顶部开口和所述出气口连通，所述气体循环管的底部开口与所述箱体内部连通。

4.如权利要求3所述的自调节稳定产氢装置，其特征在于，在所述箱体侧壁上设置有与所述箱体内部连通的液体进口和液体出口，所述箱体底部到所述液体进口之间的第一高度大于所述箱体底部到所述液体出口之间的第二高度。

5.如权利要求4所述的自调节稳定产氢装置，其特征在于，所述反应仓伸入所述反应液一端的开口距离所述箱体底部的高度位于所述第二高度和所述液体出口之间。

6.如权利要求5所述的自调节稳定产氢装置，其特征在于，还包括第一电磁阀和第二电磁阀，所述第一电磁阀设置在所述液体进口，用以控制所述液体进口的通断，所述第二电磁阀设置在所述液体出口，用以控制所述液体出口的通断。

7.如权利要求6所述的自调节稳定产氢装置，其特征在于，还包括分别与所述第一电磁阀和所述第二电磁阀电连接的控制器和设置在所述箱体内部的温度传感器，所述温度传感器与所述控制器电连接，所述控制器根据所述温度传感器采集的温度信息分别控制所述第一电磁阀和所述第二电磁阀。

8.如权利要求7所述的自调节稳定产氢装置，其特征在于，还包括设置在所述箱体内部的液位传感器，所述液位传感器与所述控制器电连接，所述控制器根据所述液位传感器采集的高度信息控制所述第一电磁阀。

9.如权利要求7所述的自调节稳定产氢装置，其特征在于，还包括设置在所述箱体上的气压传感器，所述气压传感器与所述控制器电连接，所述控制器还与所述调节阀和所述三通阀电连接，所述控制器根据所述气压传感器采集的气压分别控制所述调节阀和所述三通阀。

10.如权利要求1所述的自调节稳定产氢装置，其特征在于，所述反应仓与所述箱体的顶壁通过螺纹连接固定，且所述反应仓的上部伸出于所述箱体之外。

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