制氢速率可控的连续水解制氢系统技术方案

本发明专利技术提供一种制氢速率可控的连续水解制氢系统，包括空腔状反应器，所述反应器一端安装有将固态原料输送至腔体内的第一进料泵、将液态原料输送至腔体内的第二进料泵以及用于排出氢气的单向阀；另一端设有第一排液阀、第二排液阀，并安装有固体产物排出管；在反应器壁体的周向方向上设置有循环冷却液通道；还包括搅拌装置，搅拌装置包括搅拌电机、与搅拌电机连接并延伸至腔体内的搅拌连杆；搅拌连杆上顺次安装有搅拌桨叶、固液分离桨叶及压缩桨叶；还包括用于实现对反应器进行自动控制的控制系统。所述系统可以实现自动、连续制氢，且制得的氢气纯度高，安全系数高，适合用作移动式氢源。

【技术实现步骤摘要】
制氢速率可控的连续水解制氢系统
本专利技术属于水解制氢
，特别涉及一种制氢速率可控的连续水解制氢系统。
技术介绍
目前，全球经济发展面临着巨大的能源危机，节能减排和发展可替代石化燃料的新能源已经成为人类迫在眉睫的需求。当今的各种新能源技术中，氢燃料电池具有广阔的发展空间，被誉为人类未来的理想能源。然而，氢燃料电池的推广现在面临着低成本、高安全的氢源选择方面的问题，解决氢源问题对推广氢燃料电池具有重要意义。现在主流的移动氢源解决方案是采用高压氢气罐存储氢气，但是高压氢气罐的应用存在以下缺点：(1)存储氢气谜底低，如35MPa、140L的氢气瓶只能存储约3.9kg的氢气；(2)高压氢气存储运输安全性差，气体管道与气瓶都需采用耐高压材料，密封件性能要求高；(3)高压氢气的存储，使用都需要额外的氢气压缩机与减压器，导致氢能的使用成本高。实际上，如今已经开始应用以硼氢化物为代表的新型制氢材料。具体方法是应用合适的催化剂，控制好反应条件，使硼氢化物水解产出氢气，就可以直接提供给燃料电池或其他需氢设备。如美国戴姆勒-克莱斯勒公司与MillenniumCell公司合作，开发出以硼氢化物储氢燃料为介质的汽车用燃料电池供氢系统，一次加料续航里程高达480km。但硼氢化物制氢存在下列问题：(1).原料成本贵；(2).钯、钌等贵金属催化剂成本高，催化剂使用寿命短；(3).反应产物偏硼酸盐(NaBO2)易堵塞管路；(4).反应副产物的再生循环利用难；(5).储氢材料的稳定性差，很容易自发放出氢气，存在非常大的安全隐患，不能长期储存。这几种缺陷使得硼氢化物的广泛应用受到一定程度的限制。活泼金属或其氢化物水解制氢作为一种快速高效制氢技术，其不仅原材料成本低，且所制得的氢气纯度高，不含对燃料电池有害的CO、NH3等气体杂质，可不经过纯化过程，直接提供给氢燃料电池。但现有活泼金属或其他氢化物水解制氢的装置只能一次性加料、不能控制制氢速度，制氢反应速率不受控，且反应过程温度波动大，反应产物不能及时分离，反应完成后需打开制氢装置进行洗涤并再次添加制氢剂，不能满足氢燃料电池对氢源的需求。
技术实现思路
针对目前活泼金属或其他氢化物水解制氢的装置存在的不能控制制氢速度、反应过程温度波动大、产物无法及时分离、制氢装置只能一次性加料且每次添加制氢剂均十分繁琐等问题，本专利技术提供一种制氢速率可控的连续水解制氢系统。为了实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案如下：一种制氢速率可控的连续水解制氢系统，包括空腔状反应器，所述反应器一端安装有将固态原料输送至所述反应器腔体内的第一进料泵、将液态原料输送至所述反应器腔体内的第二进料泵以及用于排出氢气的单向阀；另一端设有第一排液阀、第二排液阀，并安装有固体产物排出管；在所述反应器壁体的周向方向上设置有循环冷却液通道；还包括搅拌装置，所述搅拌装置包括搅拌电机、与所述搅拌电机连接并延伸至所述反应器腔体内的搅拌连杆；所述搅拌连杆上顺次安装有将固态原料与液态原料进行搅拌的搅拌桨叶、将反应产物进行固液分离的分离桨叶及将固态产物进行压缩的压缩桨叶；还包括用于对所述反应器进行自动控制的控制系统，所述控制系统通过信号线分别与所述第一进料泵、第二进料泵、单向阀、第一排液阀、第二排液阀、循环冷却液通道的进出口、固态产物排出阀、搅拌电机连接，以实现信号的收集、分析和反馈。本专利技术制氢速率可控的连续水解制氢系统的有益效果为：相对于现有技术，本专利技术上述提供的制氢速率可控的连续水解制氢系统，进料端、出料端、搅拌装置、冷却部位均与控制系统连通，首先，实现对制氢物料投放的监控、调节以及反应温度的控制，以便调节氢气生产速率，并且反应的固态产物、液态产物可自动排出，实现制氢的连续化；其次，获得的氢气不含CO、NH3等气体，纯度高，不会出现用氢设备出现催化剂中毒的现象；第三，产生的氢气压力低、泄露风险小，安全系数高，可用作移动式氢源。附图说明图1为本专利技术制氢速率可控的连续水解制氢系统示意图；图2为本专利技术制氢速率可控的连续水解制氢系统控制信号示意图；其中，1-反应器，11-第一进料泵，12-第二进料泵，13-单向阀，14-第一排液阀，15-第二排液阀，16-固态产物排出管，17-固态产物排出阀，18-循环冷却液进口，19-循环冷却液出口；2-搅拌装置，21-搅拌电机，22-搅拌连杆，23-搅拌桨叶，24-固液分离桨叶，25-压缩桨叶；3-控制系统，31-监控器。具体实施方式为了使本专利技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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专利技术和简化描述，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专利技术的限制。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一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本专利技术中提到的无物理接触，指的是两个物体不相互靠近，在空间上有间隔。请参考图1，本专利技术提供一种制氢速率可控的连续水解制氢系统。所述制氢速率可控的连续水解制氢系统包括反应器1、还包括搅拌装置2、控制系统3。其中，反应器1为一腔状结构，该腔状结构为一中空腔体，具有相对的第一端和第二端，以其中第一端为上端，第二端为下端，在其上端开设有固态原料进料口、液态原料进料口、氢气出口、搅拌装置连接端口(图1中均未标记)。在所述固态原料进料口上安装有第一进料泵11，以用于向反应器1的腔体内输送固态原料，因此第一进料泵11也可以称作固态原料进料泵；在所述液态进料口上安装有第二进料泵12，以用于向反应器1的腔室内输送液态原料，因此，第二进料泵12也可以称作液态原料进料泵；在所述氢气出口上安装有单向阀13，以用于输出固态原料和液态原料反应产生的氢气，由于其具有单向特性，只能自反应器1的腔体内向外输出气体而腔体外部的气体无法进入反应器1内部，因此可以避免产生的氢气引入其他杂质气体；搅拌装置2通过所述搅拌装置连接端口延伸至反应器1的腔体内，以实现对反应器1内反应液的搅拌。优选地，所述单向阀13内安装有压力检测装置和气体流量监测装置，由所述压力检测装置和气体流量监测装置将通过单向阀13内的氢气压力、流量信息反馈给控制系统3，并由控制系统3接收后对整个水解制氢系统进行调控。优选地，所述单向阀13与氢燃料电池电堆或者其他储氢设备连通，以实现向氢燃料电池电堆提供氢气或者将产生的氢气储存起来。在反应器1的壁体上，周向方向设置有循环冷却液通道，在所述壁体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制氢速率可控的连续水解制氢系统，其特征在于，包括空腔状反应器，所述反应器一端安装有将固态原料输送至所述反应器腔体内的第一进料泵、将液态原料输送至所述反应器腔体内的第二进料泵以及用于排出氢气的单向阀；另一端设有第一排液阀、第二排液阀，并安装有固体产物排出管；在所述反应器壁体的周向方向上设置有循环冷却液通道；还包括搅拌装置，所述搅拌装置包括搅拌电机、与所述搅拌电机连接并延伸至所述反应器腔体内的搅拌连杆；所述搅拌连杆上顺次安装有将固态原料与液态原料进行搅拌的搅拌桨叶、将反应产物进行固液分离的分离桨叶及将固态产物进行压缩的压缩桨叶；还包括用于对所述反应器进行自动控制的控制系统，所述控制系统通过信号线分别与所述第一进料泵、第二进料泵、单向阀、第一排液阀、第二排液阀、循环冷却液通道的进出口、固态产物排出阀、搅拌电机连接，以实现信号的收集、分析和反馈。

【技术特征摘要】
1.一种制氢速率可控的连续水解制氢系统，其特征在于，包括空腔状反应器，所述反应器一端安装有将固态原料输送至所述反应器腔体内的第一进料泵、将液态原料输送至所述反应器腔体内的第二进料泵以及用于排出氢气的单向阀；另一端设有第一排液阀、第二排液阀，并安装有固体产物排出管；在所述反应器壁体的周向方向上设置有循环冷却液通道；还包括搅拌装置，所述搅拌装置包括搅拌电机、与所述搅拌电机连接并延伸至所述反应器腔体内的搅拌连杆；所述搅拌连杆上顺次安装有将固态原料与液态原料进行搅拌的搅拌桨叶、将反应产物进行固液分离的分离桨叶及将固态产物进行压缩的压缩桨叶；还包括用于对所述反应器进行自动控制的控制系统，所述控制系统通过信号线分别与所述第一进料泵、第二进料泵、单向阀、第一排液阀、第二排液阀、循环冷却液通道的进出口、固态产物排出阀、搅拌电机连接，以实现信号的收集、分析和反馈。2.如权利要求1所述的制氢速率可控的连续水解制氢系统，其特征在于，所述单向阀内安装有压力检测装置和气体流量监测装置，由所述压力检测装置和气体流量监测装置将通过单向阀内的氢气压力、流量信息反馈给所述控制系统。3.如权利要求1～2任一项所述的制氢速率可控的连续水解制氢系统，其特征在于，所述反应器壁体还安装...

【专利技术属性】
技术研发人员：李风波，胡金丰，陶文艳，曾东荣，张华农，
申请(专利权)人：深圳市雄韬电源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44