CN215756432U - 制氢系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种制氢系统，所述制氢系统包括储水罐、水解反应器和储氢罐，储水罐用于储水，储水罐上设有第一进口，第一进口适于与压缩气源相连，水解反应器内存储有制氢反应物，水解反应器与储水罐相连以使水解反应器内的制氢反应物与水发生反应制氢，储氢罐，储氢罐用于储存氢气，储氢罐的一端与水解反应器相连，储氢罐的另一端适于与外部设备相连。本实用新型的制氢系统，能够缩短液位控制的响应时间，提高制氢量的控制精度。

Description

制氢系统

技术领域

本实用新型涉及制氢设备技术领域，具体涉及一种制氢系统。

背景技术

制氢是氢能应用的基础，镁基储氢材料具有储氢密度高、反应无污染等优点，使其成为储氢材料的热点。作为固态储氢方式之一，存在一种储存氢化镁的容器，向内注入水以获取氢气。氢化镁水解制氢是在一定温度下或添加反应促进剂的情况下可与水迅速反应生成氢气并放热，然而在氢化镁水解制氢时不能有效控制产氢量大小，导致了资源浪费。

实用新型内容

本实用新型是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：

相关技术中公开了一种氢气发生器，包括反应容器和储液容器，两个容器通过管道连接，通过升降贯穿容器的电机轴来调节反应容器中的反应活塞和储液容器中的储液活塞位置来调节溶液在反应容器中的液位高度，进而控制氢气的产生速度及压力，作为各类氢燃料电池的供氢来源。然而，本申请的发明人研究发现该相关技术中的氢气发生器的液位控制需要电机才能够实现，然而电机响应速度较慢，从而导致液位控制不及时，无法准确控制制氢量。

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的实施例提出一种制氢系统，能够缩短液位控制的响应时间，提高制氢量的控制精度。

根据本实用新型实施例的制氢系统，包括储水罐，所述储水罐用于储水，所述储水罐上设有第一进口，所述第一进口适于与压缩气源相连；水解反应器，所述水解反应器内存储有制氢反应物，所述水解反应器与所述储水罐相连以使所述水解反应器内的所述制氢反应物与水发生反应制备氢气；储氢罐，所述储氢罐用于储存所述氢气，所述储氢罐的一端与所述水解反应器相连，所述储氢罐的另一端适于与外部设备相连。

根据本实用新型实施例的制氢系统，能够缩短液位控制的响应时间，提高制氢量的控制精度。

在一些实施例中，所述水解反应器包括第一罐体、吊篮和密封盖，所述第一罐体内具有反应腔，所述反应腔的一端与所述储水罐连通，所述反应腔的另一端与所述储氢罐连通，所述吊篮设在所述反应腔内，且所述吊篮用于存放所述制氢反应物，所述密封盖与所述第一罐体相连以便密封所述反应腔。

在一些实施例中，所述水解反应器还包括冷却管，所述冷却管设在所述反应腔内，且所述冷却管在所述第一罐体的高度方向上环绕布置，所述冷却管的进口与所述储水罐连通，所述冷却管的出口与所述储水罐连通。

在一些实施例中，所述水解反应器还包括第二罐体，所述第二罐体内具有容纳腔，所述容纳腔用于存放所述制氢反应物。

在一些实施例中，所述水解反应器还包括冷却套和出气管，所述出气管的一端与所述水解反应器连通，所述出气管的另一端与所述储氢罐连通，所述冷却套套设在所述出气管上以便冷却所述反应腔排出的氢气。

在一些实施例中，所述储水罐上具有第一出口，所述水解反应器上具有第二进口，所述第一出口与所述第二进口连通，所述制氢系统还包括第一过滤器，所述第一过滤器连接在所述第一出口与所述第二进口之间。

在一些实施例中，所述制氢系统还包括第二过滤器，所述第二过滤器的一端与所述水解反应器相连，所述第二过滤器的另一端与所述储氢罐相连。

在一些实施例中，所述制氢系统还包括干燥器，所述干燥器的一端与所述第二过滤器相连，所述干燥器的另一端与所述储氢罐相连。

在一些实施例中，所述制氢系统还包括流量计，所述流量计的一端与所述干燥器相连，所述流量计的另一端与所述储氢罐相连。

在一些实施例中，所述水解反应器的数量为多个，多个所述水解反应器的一端分别与所述储水罐相连，多个所述水解反应器的另一端分别与所述储氢罐连通。

附图说明

图1是本实用新型实施例的制氢系统的结构示意图。

图2是本实用新型实施例的制氢系统中水解反应器的结构示意图。

附图标记：

储水罐1，第一进口101，第一出口102，第三进口103，第二出口104，

水解反应器2，第二进口201，第一罐体21，反应腔211，吊篮22，冷却管23，第二罐体24，容纳腔241，出气管25，冷却套26，密封盖27，

储氢罐3，氢气调节阀4，第一过滤器5，第二过滤器6，干燥器7，流量计8。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如图1和图2所示，根据本实用新型实施例的制氢系统包括储水罐1、水解反应器2和储氢罐3。

储水罐1用于储水，储水罐1上设有第一进口101，第一进口101适于与压缩气源相连。

具体地，如图1所示，第一进口101设在储水罐1的顶端，第一进口101适于与压缩气源相连，需要说明的是，第一进口101还可与水源相连。可以理解的是，当储水罐1内需要补充水时，将第一进口101与水源相连，当储水罐1内需要补充压缩气时，将第一进口101与压缩气源相连。

水解反应器2内存储有制氢反应物，水解反应器2与储水罐1相连以使水解反应器2内的制氢反应物与水发生反应制氢。

水解反应器2内设有多个制氢反应物。需要说明的是，制氢反应物可以为饼状或块状的氢化镁。

储氢罐3用于储存氢气，储氢罐3的一端与水解反应器2相连，储氢罐3的另一端适于与外部设备相连。

具体地，如图1所示，储氢罐3的进气口与水解反应器2的出气口连通，储氢罐3的出气口适于与外部设备连通。

根据本实用新型实施例的制氢系统，通过向储水罐1内通入压缩气体，能够将储水罐1 内的水压入水解反应器2内，通过储氢罐3内的压力变化改变水解反应器2内的液位高低，即当储氢罐3内的压力升高后，在储氢罐3压力的作用下，水解反应器2内的水进入储水罐1内，则水解反应器2内的液位降低，制氢速率降低，当储氢罐3内的压力降低后，在储水罐1内压力的作用下，储水罐1内的水进入水解反应器2内，则水解反应器2内的液位升高，制氢速率加快，与电机控制液位相比，在储氢罐3和储水罐1压力的作用下能够缩短液位控制的响应时间，提高制氢量的控制精度。

在一些实施例中，制氢系统还包括氢气调节阀4与储氢罐3相连，氢气调节阀4用于调整储氢罐3的氢气排出量。

具体地，如图1所示，氢气调节阀4的进气端与储氢罐3的出气口连通，氢气调节阀4的出气段适于与外部设备连通。

本实用新型实施例的制氢系统，通过设置氢气调节阀4能够调节氢气的排出量。

在一些实施例中，水解反应器2包括第一罐体21、吊篮22和密封盖27，第一罐体21内具有反应腔211，反应腔211的一端与储水罐1连通，反应腔211的另一端与储氢罐3 连通，吊篮22设在反应腔211内，且吊篮22用于存放制氢反应物，密封盖27与第一罐体 21相连以便密封反应腔211。

具体地，如图2所示，密封盖27通过法兰与第一罐体21的上端相连，且密封盖27与第一罐体21之间密封连接，需要说明的是，密封盖27与第一罐体21之间通过法兰密封。密封盖27的上端设有氢气出口，氢气调节阀4的进气端与氢气出口连通。第一罐体21上设有第二进口201，储水罐1上设有第一出口102，第一出口102与第二进口201相连以便储水罐1内的水进入水解反应器2内。

吊篮22内存放有多个制氢反应物，多个制氢反应物分别存放在吊篮22内且在上下方向上间隔布置。需要说明的是，吊篮22可拆卸地设在反应腔211内，当需要更换制氢反应物时，可将吊篮22由反应腔211内取出。

本实用新型实施例的制氢系统，通过设置可拆卸地吊篮22，便于安装和更换制氢反应物，还可便于清洗反应腔211，提高制氢的效率和质量。

在一些实施例中，水解反应器2还包括冷却管23，冷却管23设在反应腔211内，且冷却管23在第一罐体21的高度方向上环绕布置，冷却管23的进口与储水罐1连通，冷却管 23的出口与储水罐1连通。

具体地，如图2所示，冷却管23在上下方向上绕设在反应腔211内，且冷却管23与第一罐体21的内壁相连，储水罐1上还具有第三进口103和第二出口104，第二出口104 与冷却管23的进口连通，第三进口103与冷却管23的出口连通。

本实用新型实施例的制氢系统，通过在反应腔211内设置冷却管23并且冷却管23与储水罐1连通，能够将反应腔211内产生的热量传导至储水罐1内对储水罐1内的水进行预热，提高了进入反应腔211内的水温，进而提高了制氢效率，还提高了能源利用率。

在一些实施例中，水解反应器2还包括第二罐体24，第二罐体24与第一罐体21相连，第二罐体24内具有容纳腔241，容纳腔241用于存放制氢反应物。

具体地，如图2所示，第二罐体24设在第一罐体21的下方，第二罐体24与第一罐体21通过法兰相连，第二罐体24内具有容纳腔241，且容纳腔241与反应腔211并不连通。

本实用新型实施例的制氢系统，通过设置第二罐体24，能够存储多余的制氢反应物，当需要更换反应腔211内的制氢反应物时可将容纳腔241内的制氢反应物放置在吊篮22内，从而无需长途搬运制氢反应物，提高了制氢反应物的安装效率。

在一些实施例中，水解反应器2还包括冷却套26和出气管25，出气管25的一端与水解反应器2连通，出气管25的另一端与储氢罐3连通，冷却套26套设在出气管25上以便冷却反应腔211排出的氢气。

具体地，如图2所示，出气管25的进气端与氢气出口连通，出气管25的出气端适于与储氢罐3相连。出气管25包括第一管段和第二管段，第一管段竖直布置，第一管段的下端与氢气出口连通，第一管段的上端与第二管段的左端相连。冷却套26套设在第一管段上。

本实用新型实施例的制氢系统，通过设置冷却套26及出气管25能够使氢气中的水蒸气冷凝回流，防止反应腔211中的水进入储氢罐3。

在一些实施例中，储水罐1上具有第一出口102，水解反应器2上具有第二进口201，第一出口102与第二进口201相连，制氢系统还包括第一过滤器5，第一过滤器5设在第一出口102与第二进口201之间。

具体地，如图1所示，第一过滤器5的进口与第一出口102连通，第一过滤器5的出口与第二进口201连通。

本实用新型实施例的制氢系统，通过设置第一过滤器5能够将储水罐1内的水进行过滤，提高进入反应腔211内水的洁净度，提高制氢质量及效率。

在一些实施例中，制氢系统还包括第二过滤器6，第二过滤器6的一端与水解反应器2 相连，第二过滤器6的另一端与储氢罐3相连。

具体地，如图1所示，第二过滤器6的进口与水解反应器2的氢气出口连通，第二过滤器6的出口与储氢罐3的进口连通。

本实用新型实施例的制氢系统，通过设置第二过滤器6能够净化进入储气罐的氢气，提高氢气的纯净度。

在一些实施例中，制氢系统还包括干燥器7，干燥器7的一端与第二过滤器6相连，干燥器7的另一端与储氢罐3相连。

具体地，如图1所示，干燥器7的进口与第二过滤器6的出口连通，干燥器7的出口与储氢罐3连通。

本实用新型实施例的制氢系统，通过设置干燥器7，能够对进入储氢罐3的氢气进行干燥，避免氢气中掺杂水蒸气影响外部设备使用。

在一些实施例中，制氢系统还包括流量计8，流量计8的一端与干燥器7相连，流量计 8的另一端与储氢罐3相连。

具体地，如图1所示，流量计8的进口与干燥器7的出口连通，流量计8的出口与储氢罐3连通。

本实用新型实施例的制氢系统，通过设置流量计8能够检测制氢速率及进入储氢罐3 的氢气量。

在一些实施例中，水解反应器2的数量至少为一个，当水解反应器2的数量为多个时，多个水解反应器2的一端分别与储水罐1相连，多个水解反应器2的另一端分别与储氢罐3连通。

具体地，如图1所示，水解反应器2的数量为三个，三个水解反应器2的第二进口201分别与第一干燥器7的出口连通，三个水解反应器2的氢气出口分别与第二干燥器7器的进口连通。

本实用新型实施例的制氢系统，通过设置多个水解反应器2，可以提高制氢速率。

下面参照图1和图2描述本实用新型实施例的制氢系统的运行原理。

在制氢之前，将密封盖27与第一罐体21分离，并将吊篮22由反应腔211内取出，由操作人员将多个制氢反应物沿上下方向依次装入吊篮22内，随后将装有制氢反应物的吊篮22装入反应腔211内，并将密封盖27与第一罐体21连接。

制氢前，可在储氢罐3内充入少量氢气，保证制氢系统在初始阶段具有氢气供应能力。

启动制氢系统，储水罐1内的水在压缩气的作用下进入水解反应器2内，水与反应腔 211内的制氢反应物发生水解反应产生氢气和热量，热量通过冷却管23将热能带入储水罐 1内对储水罐1内的水进行预热，并且储水罐1内的水还可对反应腔211进行降温，反应腔211内产生的氢气进过氢气出口进入储氢罐3内。

当外部设备需要氢气时，氢气调节阀4开启，储氢罐3为外部设备供应氢气，从而储氢罐3压力降低，水从储水罐1在压缩空气的推动下，进入水解反应器2，与氢化镁发生反应。当系统氢气产生量大于外部设备的氢气用量时，储氢罐3压力增高，当储氢罐3内的压力大于储水罐1内的压力后，水解反应器2内的水在储氢罐3的压力作用下将水解反应器2的水压回到储水罐1中，从而降低产氢速率，当系统氢气产生量小于外部设备的氢气用量时，储氢罐3压力降低，当储氢罐3内的压力小于储水罐1内的压力后，水从储水罐1进入水解反应器2，加快产氢速率。系统需要关闭时，只需关闭氢气调节阀4，储氢罐 3压力上升，水解反应器2内的水重新压回进入储水罐1，从而停止制氢。

在本实用新型的描述中，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”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。在本实用新型的描述中，“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。

在本实用新型中，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，也可以是电连接或彼此可通讯；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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，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。

在本实用新型中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种制氢系统，其特征在于，包括：

储水罐，所述储水罐用于储水，所述储水罐上设有第一进口，所述第一进口适于与压缩气源相连；

水解反应器，所述水解反应器内存储有制氢反应物，所述水解反应器与所述储水罐相连以使所述水解反应器内的所述制氢反应物与水发生反应制备氢气；

储氢罐，所述储氢罐用于储存所述氢气，所述储氢罐的一端与所述水解反应器相连，所述储氢罐的另一端适于与外部设备相连。

2.根据权利要求1所述的制氢系统，其特征在于，所述水解反应器包括第一罐体、吊篮和密封盖，所述第一罐体内具有反应腔，所述反应腔的一端与所述储水罐连通，所述反应腔的另一端与所述储氢罐连通，所述吊篮设在所述反应腔内，且所述吊篮用于存放所述制氢反应物，所述密封盖与所述第一罐体相连以便密封所述反应腔。

3.根据权利要求2所述的制氢系统，其特征在于，所述水解反应器还包括冷却管，所述冷却管设在所述反应腔内，且所述冷却管在所述第一罐体的高度方向上环绕布置，所述冷却管的进口与所述储水罐连通，所述冷却管的出口与所述储水罐连通。

4.根据权利要求3所述的制氢系统，其特征在于，所述水解反应器还包括第二罐体，所述第二罐体内具有容纳腔，所述容纳腔用于存放所述制氢反应物。

5.根据权利要求4所述的制氢系统，其特征在于，所述水解反应器还包括冷却套和出气管，所述出气管的一端与所述水解反应器连通，所述出气管的另一端与所述储氢罐连通，所述冷却套套设在所述出气管上以便冷却所述反应腔排出的氢气。

6.根据权利要求2-5中任一项所述的制氢系统，其特征在于，所述储水罐上具有第一出口，所述水解反应器上具有第二进口，所述第一出口与所述第二进口相连通，所述制氢系统还包括第一过滤器，所述第一过滤器连接在所述第一出口与所述第二进口之间。

7.根据权利要求6所述的制氢系统，其特征在于，还包括第二过滤器，所述第二过滤器的一端与所述水解反应器相连，所述第二过滤器的另一端与所述储氢罐相连。

8.根据权利要求7所述的制氢系统，其特征在于，还包括干燥器，所述干燥器的一端与所述第二过滤器相连，所述干燥器的另一端与所述储氢罐相连。

9.根据权利要求8所述的制氢系统，其特征在于，还包括流量计，所述流量计的一端与所述干燥器相连，所述流量计的另一端与所述储氢罐相连。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的制氢系统，其特征在于，所述水解反应器的数量为多个，多个所述水解反应器的一端分别与所述储水罐相连，多个所述水解反应器的另一端分别与所述储氢罐连通。

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