用于制氢的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供用于使用电活化材料制氢的方法和系统的示例性实施例。在一些示例性实施例中，可使碳电活化并用在与水和燃料如铝的化学反应中以生成氢，其中副产物为电活化碳和氧化铝或氢氧化铝。控制反应的温度及铝和电活化碳的量可在所需的氢发生速率下按需提供氢。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供用于使用电活化材料制氢的方法和系统的示例性实施例。在一些示例性实施例中，可使碳电活化并用在与水和燃料如铝的化学反应中以生成氢，其中副产物为电活化碳和氧化铝或氢氧化铝。控制反应的温度及铝和电活化碳的量可在所需的氢发生速率下按需提供氢。【专利说明】用于制氢的方法和系统相关申请的交叉引用本申请涉及并要求2011年7月25日提交的美国专利申请序列号61/511，322及2012年I月30日提交的美国专利申请序列号61/592，284的优先权，所述专利申请的整个公开内容通过引用并入本文。
本专利技术涉及用于制氢的方法和系统的示例性实施例，更具体而言，涉及用于自化学反应制氢的方法和系统的示例性实施例。
技术介绍
氢可被视为一种有前景的碳基燃料替代能。关于氢作为燃料或能源的制取和使用，已开发了多种技术。虽然氢可被视为一种洁净并理想的碳基燃料替代能，但与其它能量形式相反，在依赖于氢作为能源方面可能存在各种障碍。这样的障碍通常可包括高效、安全和经济地制取、运输和储存氢的能力。一种制氢的方法可包括热化学法。一种这样的方法可包括在高温(例如，高于大约800°C)下在硫-碘化合物和水之间进行化学反应。通常，所述方法可使得水分子(H2O)分裂成氢(H2)和氧(02)。在此方法中，硫-碘溶液可被再循环并因此除了氢和氧外可能没有有害的副产物。制氢的另一方法可包括水的电解。电解需要根据法拉第定律使用电。在不借助于另外的能源(除了电的供给外)的情况下，电解可能是相对低效的制氢方法。确实，所消耗的能量可能比所产生的氢更有价值。为使电解成为经济上可行的方法，可向过程中引入另一能源。例如，高温电解采用高温热源来加热水并有效地减少将水分子分裂成氢和氧所需的电能的量，从而具有更高的效率。另一方法可能涉及从化石燃料如天然气或甲醇提取氢。该方法可能复杂并导致残留物如二氧化碳。另外，在全世界范围内，可供未来使用的化石燃料的量有限。需要其它方法来解决氢的制取，以便制氢可以有效、高效和安全的方式进行。以氢为基础的经济可能是长期、环境友好的可持续发展能量替代方式。随着全世界对更多电的需要增加、温室气体排放控制的收紧以及化石燃料储量的减少，对氢的需求可能日益增加。
技术实现思路
上述问题中的至少一些可通过根据本专利技术的方法和系统的示例性实施例得以解决。本专利技术描述了可按需制氢(HOD)的方法和系统的示例性实施例，所述方法和系统可使得不必在加压罐中储存氢。本专利技术的示例性实施例描述了可使得可以控制和维持氢的连续制取的方法和系统。氢的受控、持续的制取可通过例如提供水、铝和电活化材料(例如，电活化碳)的化学反应来实现。该化学反应可在不同的制取速率下产生氢，并且可通过例如制氢电池来提供氢。电活化碳的使用可使得针对不同的用途提供高的制氢速率切实可行，所述用途例如有但不限于用于例如陆地车辆、海洋船舶和越洋船的燃料以及作为商业发电厂和远程位置的其它工厂的功率源。本专利技术的示例性实施例还描述了可提供安全、即时和按需的制氢的方法和系统，其靠近用户系统，使用与水和电活化碳的简单、安全并且无污染的金属氧化反应。示例性实施例中的电活化碳可提供高的制取速率和氢的大量制取。对于其中可能需要较小燃料电池的应用如移动电话，其还可提供低的流率。例如，根据本专利技术的一个示例性实施例，可提供一种制备用于制氢的催化剂的方法，所述方法包括向碳材料提供电能以使碳材料电活化，和使用所述电活化碳材料来制氢。所述碳材料可在包含水的液体组合物中提供，并且所述液体组合物可还包含电解质。电能可在大约6安时下提供。所述碳材料可为纯碳、固体碳、粉碎的碳、烧结碳、碳复合材料、木炭、压制的碳、碳块、石墨、碳粒、粒状活性炭或煤炭中的一种或多种。根据本专利技术的另一个示例性实施例，可提供一种制氢的方法，所述方法包括合并电活化碳与液体组合物，和在电活化碳与液体组合物的组合之间发生化学反应以制氢。所述方法可还包括合并电活化碳和液体组合物与燃料，和在电活化碳、液体组合物和燃料的组合之间发生化学反应以制氢。所述燃料可为纯铝、铝粉、铝粒或铝屑。所述方法可还包括控制电活化碳、水和燃料的组合的化学反应以按需制氢。可通过加热所述组合来控制化学反应以增加氢的制取并可通过冷却所述组合来控制化学反应以减少氢的制取。可将所述组合加热到大约150华氏度至大约190华氏度之间的温度范围。可通过添加一定量的电活化碳、液体组合物和燃料中的一者或多者来控制化学反应以增加氢的制取，并可通过移除一定量的电活化碳、液体组合物和燃料中的一者或多者来控制化学反应以减少氢的制取。所述液体组合物可包含水、自来水、脏水、高钙水、盐水、海水、碱性水或酸性水。根据本专利技术的另一个示例性实施例，可提供一种用于制备用于制氢的催化剂的系统，所述系统包括具有碳材料的活化电池和构造以提供电能从而使活化电池中的碳材料电活化的装置。所述碳材料可在活化电池中包含水的液体组合物中提供，并且所述液体组合物可还包含电解质。所述装置可构造以在大约6安时下提供电能。所述碳材料可为纯碳、固体碳、粉碎的碳、烧结碳、碳复合材料、木炭、压制的碳、碳块、石墨、碳粒、粒状活性炭或煤炭中的一种或多种。根据本专利技术的另一个示例性实施例，可提供一种用于制氢的系统，所述系统包括具有液体组合物和电活化碳的容器及用于在液体组合物和电活化碳之间发生化学反应以制氢的装置。所述系统可还包括在所述容器中与液体组合物和电活化碳一起提供的燃料，其中所述装置在液体组合物、电活化碳和燃料之间发生化学反应以制氢。所述燃料可为纯招、招粉、招粒或招屑中之一。所述系统可还包括一种或多种控制液体组合物、电活化碳和燃料之间的化学反应以按需制氢的机构。所述一种或多种机构可加热液体组合物、电活化碳和燃料的组合以增加氢的制取，并可冷却液体组合物、电活化碳和燃料的组合以减少氢的制取。所述一种或多种机构可加热电活化碳、水和燃料的组合到大约150华氏度至大约190华氏度之间的温度范围。可通过添加一定量的电活化碳、液体组合物和燃料中的一者或多者来控制化学反应以增加氢的制取，并可通过移除一定量的电活化碳、液体组合物和燃料中的一者或多者来控制化学反应以减少氢的制取。所述液体组合物可包含水、自来水、脏水、高钙水、盐水、海水、碱性水或酸性水。根据本专利技术的方法和系统的示例性实施例允许从液体组合物如水产生氢。另外，副产物潜在地可能为用以再循环产生更多铝的无污染材料源。【专利附图】【附图说明】结合附图及权利要求考虑下面的【具体实施方式】，本专利技术的前述及其它目的将变得显而易见，在整个附图中，相似的参考字符表示相似的部分，且其中:图1示意了根据本专利技术的示例性实施例的用来制备可用来制氢的催化剂的活化电池；图2示意了根据本专利技术的示例性实施例的用于制氢的系统；图3示意了根据本专利技术的示例性实施例的用于制氢的系统；图4示意了根据本专利技术的示例性实施例的用于提供氢作为车辆燃料的系统；和图5示意了根据本专利技术的示例性实施例的锅炉系统。在整个附图中，除非另有指出，否则使用相同的参考数字和字符来表示所示实施例的相似特征、要素、部件或部分。此外，虽然下面将结合附图详细描述本专利技术，但这也是结合示意性实施例来进行的。意图是可对所描述的实施例作改变和修改而不偏离本专利技术的真实范围和精神。【具体实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备用于制氢的催化剂的方法，所述方法包括：向碳材料提供电能以使所述碳材料电活化；和使用所述电活化碳材料来制氢。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：道格拉斯·霍华德·菲利普斯，
申请(专利权)人：H二催化剂有限责任公司，
类型：
国别省市：