一种水解制氢铝合金反应供氢装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种水解制氢铝合金反应供氢装置及其使用方法，装置包括壳体，壳体内部由隔板分隔为供水容器、过滤干燥容器和至少两个反应容器，壳体上开设有与反应容器连通的换料口，换料口与盖板可拆卸连接，反应容器用于放置水解制氢铝合金，供水容器内部设有供水单元，供水单元通过供水管分别与反应容器连通，反应容器的顶部通过氢气输出管与过滤干燥容器连通，过滤干燥容器用于盛装干燥过滤液，氢气输出管的末端位于液面以下，壳体上设有与过滤干燥容器连通的氢气输出口。使用方法为供水单元依次给反应容器供水。本发明专利技术可以实现随时随地制氢，实时用氢。

【技术实现步骤摘要】
一种水解制氢铝合金反应供氢装置及其使用方法
本专利技术涉及制氢设备
，特别是涉及一种水解制氢铝合金反应供氢装置及其使用方法。
技术介绍
历史上，人类社会的每一次进步都和能源的发展息息相关。钻木取火标志着第一次能源革命的开始。瓦特专利技术的蒸汽机把人类带入了工业社会，是第二次能源革命的标志。以核反应堆的专利技术为标志的第三次能源革命方兴未艾，遍及全世界各国。现阶段，世界各国的能源构成仍以煤、石油、天然气等化石燃料为主体。长久以来，化石燃料的有效利用给人类的生产生活带来了极大的便利。但由于其不可再生以及使用过程中会释放出大量温室气体和有毒气体，使人类正面临着一场严重的能源危机和环境危机。面对如此严峻的形式，寻找一些清洁、无污染的新能源代替传统化石能源已经迫在眉睫。近年来，以太阳能、风能、地热能、潮汐能、氢能为代表的新能源逐渐受到各国政府和学术界的关注。氢是已知元素中最小最轻的元素，同时也是宇宙中最丰富的元素。氢气燃烧生成水，生成物不仅无污染而且还可以释放出巨大的能量。然而，氢能在应用过程中受到了制氢、储氢和运氢等三方面技术的限制。位化解上述问题，实现氢能的有效安全使用的途径之一就是实现实时制氢和用氢。即采用廉价可控的方式随时随地制氢，实时用氢，避免其在存储和运输过程中的难题。氢能用途广泛，其中质子交换膜燃料电池就是其中重要的应用之一。为此，我们根据质子交换膜燃料电池的特点，开发出了一种可随制随用的供氢装置，以为不同特点的质子交换膜燃料电池供氢。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种水解制氢铝合金反应供氢装置及其使用方法，以解决上述现有技术存在的问题，使其可以实现随时随地制氢，实时用氢。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供了一种水解制氢铝合金反应供氢装置，包括壳体，所述壳体内部由隔板分隔为供水容器、过滤干燥容器和至少两个反应容器，所述壳体上开设有与所述反应容器连通的换料口，所述换料口与盖板可拆卸连接，所述反应容器用于放置水解制氢铝合金，所述供水容器内部设有供水单元，所述供水单元通过供水管分别与所述反应容器连通，所述供水单元能够依次给所述反应容器供水，所述反应容器的顶部通过氢气输出管与所述过滤干燥容器连通，所述过滤干燥容器用于盛装干燥过滤液，所述氢气输出管的末端位于液面以下，所述壳体上设有与所述过滤干燥容器连通的氢气输出口。优选地，所述水解制氢铝合金通过透水透气的无纺布袋包裹起来后再放入所述反应容器中。优选地，所述供水单元包括供水控制系统和与所述反应容器数量相等的水泵，所述水泵与所述反应容器一一对应，所述供水控制系统和所述水泵电连接，或，所述供水单元包括供水控制系统、水泵和与所述反应容器数量相等的电磁阀，所述电磁阀分别设置在一所述供水管上，所述电磁阀均与所述水泵连通，所述水泵和所述电磁阀均与所述供水控制系统电连接。优选地，所述过滤干燥容器顶端的内壁上设有压力传感器，所述压力传感器与所述供水控制系统电连接。优选地，所述氢气输出管上设有仅能够从所述反应容器向所述过滤干燥容器开启的单向阀。优选地，所述氢气输出口连接有调压阀，所述壳体上设有与所述过滤干燥容器连通的安全阀和压力表。优选地，所述调压阀连通有氢燃料电池。优选地，所述氢燃料电池为质子交换膜燃料电池。优选地，所述反应容器至少为三个，所述反应容器在所述壳体内围绕所述供水容器均匀布置。本专利技术还提供了一种水解制氢铝合金反应供氢装置的使用方法，根据氢燃料电池的供氢流量和使用时间，将一定质量的水解制氢铝合金均分为与反应容器数相等的质量份分别装入无纺布袋中，然后将无纺布袋通过换料口放入到各个反应容器中后安装好盖板；开启供水控制系统，压力传感器将过滤干燥容器中的实时压力传输给供水控制系统，供水控制系统需根据氢燃料电池的供氢压力和安全阀的开启压力预设一参比压力，且供氢压力≤参比压力＜开启压力；供水控制系统将实施压力与参比压力进行比较，若实时压力＜参比压力，供水控制系统则为反应容器中的一个供水；若实时压力≥参比压力，供水控制系统则停止为当前反应容器供水；根据燃料电池的供氢流量、使用时间和每个反应容器中水解制氢铝合金的质量计算获得每个反应容器的最大供水量；根据氢燃料电池的使用要求，设供氢流量为Q，使用时间为t，使用过程中需要的氢气体积V：V＝Qt标况下，氢气的物质的量n：根据氢气质量计算反应所需的水解制氢铝合金的质量：根据化学计量数之比，产生nmol的氢气，需要2/3nmol纯Al，换算成质量后，即得所需纯Al的质量为18n。设水解制氢铝合金中Al的质量百分比为ω％。则需要水解制氢铝合金的总质量为将质量为的水解制氢铝合金分别放入到a个反应容器中，则单个反应容器水解制氢铝合金质量为根据化学反应方程式计算单个反应容器的最大供水量：由于反应是放热反应，反应过程中部分水会蒸发并随氢气进入到过滤干燥容器中，因此，最大供水量根据试验实测值取若当前反应容器的供水量达到最大供水量时，则停止为当前反应容器供水，且需根据实时压力来控制是否为下一反应容器供水，若实时压力＜参比压力，则立即为下一反应容器供水，若实时压力≥参比压力，则暂不为下一反应容器供水，待到实时压力＜参比压力时，再为下一反应容器供水；如此依次为所有反应容器供水，直到所有反应容器的供水量均达到最大供水量为止，及时回收无纺布袋中的反应产物；反应容器中的水解制氢铝合金遇水反应生成氢气，氢气通过氢气输出管输送进入过滤干燥容器中，并经干燥过滤液去除掉杂质和水蒸气，净化后的氢气经氢气输出口和调压阀进入氢燃料电池中并发电，以供后续的负载设备使用。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：本专利技术通过设置多个反应容器，使水解制氢铝合金可逐步分批次水解，克服了较多的水解制氢铝合金与水反应难于控制的技术问题。本专利技术的供氢装置结构简单，均是集成在壳体中，体积小巧便于携带运输。且反应过程安全可控，通过控制供水的速度和时间就可调节氢气的产率，可以实现即时制氢并为氢燃料电池供氢，省去了储氢和运氢的环节。配备的调压阀可根据不同的氢燃料电池的使用要求而设定不同的氢气输出压力，增加了本专利技术的使用范围。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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的附图。图1为本专利技术水解制氢铝合金反应供氢装置的俯视结构示意图；图2为图1中A-A的剖面结构示意图；其中：1-壳体，2-供水容器，3-过滤干燥容器，4-反应容器，5-盖板，6-供水管，7-氢气输出管，8-压力传感器，9-调压阀，10-安全阀，11-压力表。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种水解制氢铝合金反应供氢装置及其使用方法，以解决上述现有技术存在的问题，使其可以实现随时随地制氢，实时用氢。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水解制氢铝合金反应供氢装置，其特征在于：包括壳体，所述壳体内部由隔板分隔为供水容器、过滤干燥容器和至少两个反应容器，所述壳体上开设有与所述反应容器连通的换料口，所述换料口与盖板可拆卸连接，所述反应容器用于放置水解制氢铝合金，所述供水容器内部设有供水单元，所述供水单元通过供水管分别与所述反应容器连通，所述供水单元能够依次给所述反应容器供水，所述反应容器的顶部通过氢气输出管与所述过滤干燥容器连通，所述过滤干燥容器用于盛装干燥过滤液，所述氢气输出管的末端位于液面以下，所述壳体上设有与所述过滤干燥容器连通的氢气输出口。

【技术特征摘要】
1.一种水解制氢铝合金反应供氢装置，其特征在于：包括壳体，所述壳体内部由隔板分隔为供水容器、过滤干燥容器和至少两个反应容器，所述壳体上开设有与所述反应容器连通的换料口，所述换料口与盖板可拆卸连接，所述反应容器用于放置水解制氢铝合金，所述供水容器内部设有供水单元，所述供水单元通过供水管分别与所述反应容器连通，所述供水单元能够依次给所述反应容器供水，所述反应容器的顶部通过氢气输出管与所述过滤干燥容器连通，所述过滤干燥容器用于盛装干燥过滤液，所述氢气输出管的末端位于液面以下，所述壳体上设有与所述过滤干燥容器连通的氢气输出口。2.根据权利要求1所述的水解制氢铝合金反应供氢装置，其特征在于：所述水解制氢铝合金通过透水透气的无纺布袋包裹起来后再放入所述反应容器中。3.根据权利要求1所述的水解制氢铝合金反应供氢装置，其特征在于：所述供水单元包括供水控制系统和与所述反应容器数量相等的水泵，所述水泵与所述反应容器一一对应，所述供水控制系统和所述水泵电连接，或，所述供水单元包括供水控制系统、水泵和与所述反应容器数量相等的电磁阀，所述电磁阀分别设置在一所述供水管上，所述电磁阀均与所述水泵连通，所述水泵和所述电磁阀均与所述供水控制系统电连接。4.根据权利要求3所述的水解制氢铝合金反应供氢装置，其特征在于：所述过滤干燥容器顶端的内壁上设有压力传感器，所述压力传感器与所述供水控制系统电连接。5.根据权利要求1所述的水解制氢铝合金反应供氢装置，其特征在于：所述氢气输出管上设有仅能够从所述反应容器向所述过滤干燥容器开启的单向阀。6.根据权利要求1所述的水解制氢铝合金反应供氢装置，其特征在于：所述氢气输出口连接有调压阀，所述壳体上设有与所述过滤干燥容器连通的安全阀和压力表。7.根据权利要求6所述的水解制氢铝合金反应供氢装置，其特征在于：所述调压阀连通有氢燃料电池。8.根据权利要求7所述的水解制氢铝合金反应供氢装置，其特征在于：所述氢燃料电池为质子交换膜燃料电池。9.根据权利要求1所述的水解制氢铝合金反应供氢装置，其特征在于：所述反应容器至少为三个，所述反应容器在所述壳体内围绕所述供水容器均匀布置。10.一种水解制氢铝合金反应供氢装置的使用方法，其特征在于：根据氢燃料电池的供氢流量和使用时间，将一定质量的水解制氢...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗平，董仕节，官旭，刘康，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42