一种含氢气体的存储及使用方法技术

本发明专利技术涉及一种气体存储及使用方法，属于新能源领域，具体涉及一种含氢气体的存储及使用方法。本发明专利技术通过水分子内氢键共振将氢气、氧气、和水通过分子键合形成分子团；利用重整液对所述分子团进行重整得到高热值燃气。本发明专利技术易于存储含氢气体，安全性高，使用时不污染环境。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种气体存储及使用方法，属于新能源领域，具体涉及一种含氢气体的存储及使用方法。
技术介绍
当今世界尚处在以石油、天然气和煤炭为主导能源的化石能源经济时代。这个化石能源经济时代必将结束，一场空前的新能源革命已经开始。取代化石能源经济的新能源经济，或者说后石油时代的新能源经济，将是“氢经济”、“低碳经济”及其核能、太阳能、风能、水能、生物质能、地热等多元化能源现代化利用相辅相成的新能源经济。氢单质形态通常是由双原子分子组成的氢气，氢气是最轻的气体，在零度和一个大气压下，每升氢气只有0.09克重。相当于同体积空气重量的1/14.5；氢气极易燃烧，是所有物质中闪点最低的(闪点＜-253℃，可以认为无闪点)；氢气点火能量最低，只有0.021mJ(毫焦)＝0.005mcal(毫卡路里)，是汽油点火能量0.30mJ的1/14；氢气在空气中可燃范围最大，体积含量为4％～75％(汽油为1.3％～7.6％)；氢气在空气中燃烧速度最快，为250cm/s(汽油为45cm/s)；氢气的沸点-252.9℃，熔点-259.1℃，接近热力学温度-273℃。氢气与氧气化合成水蒸气的质量热值(低热值)是所有可燃物质中最高的，达到120MJ/kg，是汽油低燃值43.5MJ/kg的2.76倍。氢气和氧气具有许多特殊的性质，作为能源燃料是最理想的清洁能源。但又存在很多的难解的问题，特别是在储存运输和安全方面，还存在着许多技术障碍。首先，电解水制氢的成本比较高。在标准状况下制取1kg氢和0.5kg氧的理论电量为2390(Ah)，理论电能消耗W＝I*E＝2390/1000*1.23＝2.95KWh(1.23V为水分解电压)，电解槽实际耗电量和实际分解电压都要比理论值大。实际操作电压，根据电解槽的结构及操作状况，一般为理论分解电压的1.5-2倍。现在电解水制氢设备生产1标立方米氢和0.5标立方米氧的实际电能消耗为5KWh，大于理论值。可见利用电解水制氢的成本比较高，从经济角度考虑与其他燃料相比没有成本优势。其次，氢气的安全性比较差。由于氢气是一种极易挥发、燃烧、爆炸的物质，不安全因素也是限制其应用的主要问题，实验表明:(1)在空气中氢气的燃烧极限很宽，按体积比氢气含量达到4％～70％就可燃烧，与汽油的燃烧极限1.3％～7.6％相比要宽的多；(2)点燃氢气最小能量只需要0.005mcal，而且氢气燃烧时的火焰没有颜色不易发现；(3)高压氢气和低温液态氢很容易泄露，对储存要求较高。由此可见，氢能在低成本生产、安全储存运输等技术方面目前还存在诸多问题，但氢能具有突出的优点：一是清洁环保；二是生产原料广泛，可以摆脱对于石化能源的依赖，所以，如何安全高效的制备、储运和应用氢能已成为当今世界急待攻关的难题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对传统水电解氢氧混合气体发生器存在的成本高，安全性低的问题，其目的在于提供了一种气液交换均匀，气体排出容易，能耗降低，安全可靠，便于存储和使用的含氢气体存储及使用方法。该方法易于存储气体，安全性高，并且使用的燃气的热值高，不污染环境。为了解决上述问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种含氢气体的存储及使用方法，包括：氢分子束缚步骤，用于通过水分子内氢键共振将氢气和氧气与水通过分子键合形成分子团；气体压缩步骤，用于将分子团气体压缩成液体并存储。优化的，上的一种含氢气体的存储及使用方法，所述氢分子束缚步骤中，在水离子电解时通过水分子内氢键共振将电解产生的氢气和氧气与水通过分子键合形成分子团。优化的，上的一种含氢气体的存储及使用方法，所述分子团的通式为(H3O+-O2-OH--H2)n，其中：1≤n≤36。优化的，上的一种含氢气体的存储及使用方法，用于产生共振的激振装置固有频率遵循公式：f=0.162hL2EP]]>式中：f为激振装置固有频率；h为激振装置厚度；L为激振装置长度；E为激振装置弹性模量；P为激振装置密度。优化的，上的一种含氢气体的存储及使用方法，还包括：重整燃烧步骤，将压缩成液体的分子团从储存罐中导出，利用重整液对所述分子团进行重整，得到包括H2、O2的混合型高热值燃气。优化的，上的一种含氢气体的存储及使用方法，所述重整为：对气相液相界面进行接触传质和化合反应的混合重整。优化的，上的一种含氢气体的存储及使用方法，所述重整液是包括有碳氢化合物CxH2x+2和/或碳氢氧化合物CxH2x+2O的重整液。优化的，上的一种含氢气体的存储及使用方法，所述重整液包括量子碳素添加剂，其中：量子碳素为0.3nm-1.0nm的石墨烯液，所述量子碳素液的基本参数为：pH为1.8-2.2；电动势ORP为280mv-380mv；电导率为1.2ms/cm-5.0ms/cm；固含量为0.1％-0.8％。优化的，上的一种含氢气体的存储及使用方法，所述混合型高热值燃气包括：CxH2x+2气体，其中,15>x>0。优化的，上的一种含氢气体的存储及使用方法，所述高热值燃气包括如下体积组分:H2：20％～60％；O2：10％～30％；CnH2n+2(5>n≧1)：15％～30％；CnH2n+2(n≧6)：5％～25％。因此，与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)安全性好：通过激振原理将单分子氢氧气体和水分子经氢键重新组合成新的分子团，燃烧温度在3500摄氏温度以上，并且属于爆缩燃烧，在封闭的空间中相对爆发式燃烧安全稳定；(2)易于存储：新的分子的在-90℃～-190℃之间的一个温度点同时液化成液体燃料；可以承受200kg/cm3以上压力并长期储存不发生任何性质变化；(3)更加环保：不含硫S和氮N成分，热值可达11000～51000大卡(Kcal/m3)，相对常规燃料而言，节能和经济性均能节省50％以上，具有清洁环保、热值高、多用途的特点。附图说明图1为高热值燃气合成原理图；图2为高热值燃气制备控制系统；图3为带有燃气压缩装置的高热值燃气制备系统示意图；图4为水离子电解装置与压缩燃气装置连接示意图；图5为带有燃气重整装置的高热值燃气制备系统示意图；图6为水离子电解装置与燃气重整装置和燃烧装置的连接示意图；图7为采用两个直流发电装置和水离子电解装置单边组合的示意图；图8为采用单个直流发电装置和水离子电解装置单边组合的示意图；图9为水离子电解装置示意图；图10为水离子电解装置局部示意图；图11-1为水离子电解装置的旋转电极板主视示意图；图11-2为水离子电解装置的旋转电极板侧视示意图；图11-3为水离子电解装置的旋转电极板的激振装置连接示意图；图12-1为水离子电解装置的正负电极板主视示意图；图12-2为水离子电解装置的正负电极板侧视示意图；图13为直流发电装置示意图；图14-1为直流发电装置的转子磁铁主视示意图；图14-2为直流发电装置的转子磁铁侧视示意图；图15-1为直流发电装置的定子金属盘主视示意图；图15-2为直流发电装置的定子金属盘侧视示意图；图16为实施例1的色谱分析结果示意图；图17为实施例1的色谱分析记录。图中：直流发电装置1、壳体1-1、转子磁铁1-2、定子金属盘1-3、固定件1-4、绝缘支架1-5；水离子电解装置2、动轴2-1、绝缘盘2-2、电解装置壳体2-3、旋转电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含氢气体的存储及使用方法，其特征在于，包括：氢分子束缚步骤，用于通过水分子内氢键共振将氢气和氧气与水通过分子键合形成分子团；气体压缩步骤，用于将分子团气体压缩成液体并存储。

【技术特征摘要】
1.一种含氢气体的存储及使用方法，其特征在于，包括：氢分子束缚步骤，用于通过水分子内氢键共振将氢气和氧气与水通过分子键合形成分子团；气体压缩步骤，用于将分子团气体压缩成液体并存储。2.根据权利要求1所述的一种含氢气体的存储及使用方法，其特征在于，所述氢分子束缚步骤中，在水离子电解时通过水分子内氢键共振将电解产生的氢气和氧气与水通过分子键合形成分子团。3.根据权利要求1所述的一种含氢气体的存储及使用方法，其特征在于，所述分子团的通式为(H3O+-O2-OH--H2)n，其中：1≤n≤36。4.根据权利要求1所述的一种含氢气体的存储及使用方法，其特征在于，用于产生共振的激振装置固有频率遵循公式：f=0.162hL2EP]]>式中：f为激振装置固有频率；h为激振装置厚度；L为激振装置长度；E为激振装置弹性模量；P为激振装置密度。5.根据权利要求1所述的一种含氢气体的存储及使用方法，其特征在于，还包括：重整燃烧步骤，将压缩成液体的分子团从储存罐中导出，利用重整液对所述分子团进行重整，得到包括H2、O2的混合型高热值燃气。6.根据权利要求5所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱光华，
申请(专利权)人：玉灵华科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42