纯水中电热光双重制氢及氢热能循环利用方法技术

本发明专利技术公开了一种纯水中电热光双重制氢及氢热能循环利用方法，提供了一种结构简单、高效安全、无污染的制氢、用氢技术。该方法采用交流电通过变压器使正负极（２）对碰产生高温和强光，高温制氢室（１）中的纯水直接分解成氢氧，强光照射ＴｉＯ↓［２］（３）进行光分解纯水制取氢氧，制取的氢氧混合气输入到氢氧燃烧室（１５）燃烧，使锅炉（１６）产生高温高压蒸汽推动蒸汽轮机（１８）进行做功，再把做过功的蒸汽输入到氢氧燃烧室（１５）进行热分解，使蒸汽产生氢氧，且同时燃烧。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及氢的制取及氢能利用。
技术介绍
A、目前现有的电解水制氢，采用直流电，每5度电产生1立方米氢气且电解槽多为碱性电解槽，加拿大的Stuart是目前世界上利用电解水制氢和开发氢能最有名的公司，他们开发的HEsfp系统包括一个能日产氢25干克的碱性电解槽，该槽使用了具有强烈腐蚀性KOH溶液作为电解液，这样KOH的渗漏和用后处理会造成环境污染，威胁人体健康，并且碱性电解槽多采用石棉作为隔膜，石棉具有致癌性，对人体也构成了严重的危害。B、在日本的WE-NET计划中氢的制取是PEM电解槽来实现的，在申请人为三菱商事株式会社申请号为03800347.3专利中公开描述了PEM电解槽，温度赿高，电解效率赿高，但PEM电解槽工作温度较高时，PEM将会发生分解，产生有毒气体，对人体有害，污染空气并且PEM电解槽生产成本高。C、目前国内外广泛研究的热化学制氢反应有(1)水的热分解、(2)H2S的热分解、(3)热化学循环水分解。其中(1)水的热分解制氢是由太阳能聚光器产生的高温对水进行加热，直接分解产生氢与氧，水的分解率随温度的升高而增大然而反应所需的高温带来了一系列问题，由于温度极高，给反应装置材料的选择带来了很大的限制，其次氢氧混合产生，通常需要对混合气体进行快速冷却与分离，但会导致能量大损，又由该反应可逆，高温下氢和氧可能会重新生成水甚至发生爆炸。D、氢气是一种理想的干净燃料但利用氢焰燃烧存在两个问题，(1)如果采用扩散焰燃烧，则高温下空气中N2与O2反应，产生大量的对人体有害的气体污染物NOx，(2)如果采用混焰燃烧，产物中NOx的生成量大幅降低，但容易造成回火烧坏燃烧器，不能保证安全燃烧。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述制氢、用氢方法中所存在的不足之处而提供一种结构简单，高效安全、无污染的制氢方法，以及不需要冷却，分离，而直接生产、随时使用的氢热能循环利用方法。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为采用380V°交流电，通过变压器与两正负电极相连，放入纯水制氢室中，进行近距离对碰，产生4000℃以上的高温和大量强光，产生的高温使纯水直接热分解成氢与氧，产生的强光照射水中的TiO2进行光分解水制氢。然后把高温强光分解水制取的氢氧混合气通过皮囊压缩机，防止回火装置，输送到氢氧燃烧室燃烧，使锅炉内的水产生高温高压蒸汽推动蒸汽轮机做功或带动发电机发电。再把做过功的蒸汽输送到氢氧燃烧室进行热分解，使蒸汽分解成氢与氧，并且同时燃烧产生3000℃以上的高温与锅炉内的水形成3000∶100的温差，(此时该燃烧室即是一个氢氧燃烧室又是一个制氢室)最后把锅炉、蒸汽轮机，发电机等外壳的热量由自上而下的流水充分吸收，吸收热量后的水，输送到制氢室或锅炉内，以补充消耗的水。上述的防回火装置是通过水层来防止气体回流的，由S型导气管与水池组成，使氢氧混合气只能进入氢氧燃烧室而不能回流，有效地防止了回火，并且对氢氧混合气起了很好的冷却作用。氢氧燃烧室是采用正负电极对碰点火，它起了两方面作用，一方面点燃氢氧混合气，另一方面协助氢氧焰快速分解做过功的蒸汽，维持稳定燃烧。该专利技术的特点与效果(1)由于采用电热光双重分解水制氢，所以水中不需KOH，结构简单、无污染，每5度电可以产生3.2立方混合气，折合氢气为2.14立方(并且不包括TiO2的光分解制氢量)比现有电解水技术高出1倍以上。又由于采用产生的强光照射TiO2进行光分解水制氢，防止了光能的损失，又进一步提高了氢气的产量。(2)由于氢氧是混合生产、混合燃烧、随时使用，所以不需要分离、储存运输、燃烧产物中NOx生成量大幅降低，保护环境。(3)由于氢氧混合气是采用排水集气法收集的，又通过防回火装置燃烧的，所以，不需要再冷却，不会造成回火烧坏燃烧器，保证安全燃烧。(4)由于把做过功的蒸汽又输送到氢氧燃烧室分解再燃烧，所以，又给氢氧燃烧室产生了大量的热能，提高了氢能的使用效率。(5)由于氢氧燃烧室的温度与锅炉内的水形成3000∶100的温差，所以，使锅炉内的水快速沸腾。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明，图1是本专利技术的纯水中电热光双重制氢及氢热能循环利用示意图。具体实施例方式图1所示是采用380伏的交流电通过变压器变成低电压大电流的电源与两个正、负电极2相连，正、负电极2进行近距离对碰，产生4000℃以上的高温和强光，高温使制氢室1中的纯水分解成氢气与氧气，通过收集器4、导管5输入到导管11；强光照射TiO23，在Pt电极7产生氢气，通过收集器9、导管10输入到导管11；(其中纯水制氢室1中的TiO23，采用圆形或方形结构把正、负电极2包围，使强光充分照射TiO23，以至产生更多的氢气，并且TiO23通过导线8与制氢室6中的Pt电极7相连，形成光分解水制氢线路。)然后导管11把氢氧混合气通过皮囊压缩机12，防回火装置(防回火装置由S型导管13、水池14组成。)输入到氢氧燃烧室15，然后对碰电极29、30，点燃氢氧混合气，使锅炉16产生高温高压蒸汽，通过导管17推动蒸汽轮机18做功或带动发电机19发电。做过功的蒸汽通过调汽室20、导管21输入到氢氧燃烧室15进行热分解，使蒸汽分解产生氢气与氧气，并同时燃烧。然后把锅炉16、蒸汽轮机18、发电机19等外壳的热量由冷水池22中的冷水通过导管23由自上而下充分吸收热量，吸收热量后的水再经导管24、25、26输入到热水池27中，然后热水池27再把热水输入到制氢室1、制氢室6或锅炉16中。其中当氢氧燃烧室15出现水位上升时，可以把上升的水即时输入到净水池28中。权利要求1.一种，它是利用电能来制取氢氧，再把制取氢氧的化学能转化为机械能或电能，其特征在于采用380伏交流电通过变压器变成低电压大电流电源与两个正负电极(2)相连，放入制氢室(1)中进行近距离对碰，产生高温和强光，高温使制氢室(1)中的水分解成氢与氧；强光照射TiO2(3)进行光分解水制取氢氧，然后把双重制取的氢氧混合气通过防回火装置输入氢氧燃烧室(15)燃烧，使锅炉(16)产生高温高压蒸汽推动蒸汽轮机(18)进行做功，然后把做过功的蒸汽通过调汽室(20)输入到氢氧燃烧室(15)进行热分解，使蒸汽分解成氢与氧，并同时燃烧。2.根据权利要求1所述的，其特征在于圆形或方形的TiO2(3)在水中包围正负电极(2)。3.根据权利要求1所述的，其特征在于通过变压器变为低电压大电流电源。4.根据权利要求1所述的，其特征在于防回火装置是由水来封闭防止回火的，由S形导管(13)、水池(14)组成。5.根据权利要求1所述的，其特征在于由正负电极(29)、(30)组成的氢氧燃烧室(15)，其作用是点燃氢氧混合气，协助氢氧焰快速分解做过功的水蒸汽，维持稳定燃烧。6.根据权利要求1所述的，其特征在于做过功的蒸汽输入到氢氧燃烧室(15)进行分解再燃烧，其输入的蒸汽量由调汽室根据需要进行调整。全文摘要本专利技术公开了一种，提供了一种结构简单、高效安全、无污染的制氢、用氢技术。该方法采用交流电通过变压器使正负极(2)对碰产生高温和强光，高温制氢室(1)中的纯水直接分解成氢氧，强光照射TiO文档编号C01B3/04GK101088913SQ20061008736公开日2007年12月19日 申本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纯水中电热光双重制氢及氢热能循环利用方法，它是利用电能来制取氢氧，再把制取氢氧的化学能转化为机械能或电能，其特征在于：采用３８０伏交流电通过变压器变成低电压大电流电源与两个正负电极（２）相连，放入制氢室（１）中进行近距离对碰，产生高温和强光，高温使制氢室（１）中的水分解成氢与氧；强光照射ＴｉＯ↓［２］（３）进行光分解水制取氢氧，然后把双重制取的氢氧混合气通过防回火装置输入氢氧燃烧室（１５）燃烧，使锅炉（１６）产生高温高压蒸汽推动蒸汽轮机（１８）进行做功，然后把做过功的蒸汽通过调汽室（２０）输入到氢氧燃烧室（１５）进行热分解，使蒸汽分解成氢与氧，并同时燃烧。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱洪金，朱华春，朱华东，
申请(专利权)人：朱华春，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]