有电启动及无电启动储氢材料固气反应产氢装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于储氢材料固气反应产氢技术领域，具体涉及有电启动和无电启动的储氢材料固气反应产氢装置。有电启动储氢材料固气反应产氢装置包括：储氢材料填料层、一端开口且一端封闭的导流管以及隔离储氢材料填料层和导流管的隔离层。无电启动储氢材料固气反应产氢装置包括：储氢材料填料层、一端开口且一端封闭的导流管、隔离储氢材料填料层和导流管的隔离层以及包裹部分隔离层的第二可透过气体并可隔离固体或液体的耐高温多孔金属材料层。通过本发明专利技术储氢材料以固气形式反应可使储氢系统获得较高的能量密度，可以提高储氢材料的反应转化率，可以有效规避应用场景中因产品方位变化积累液态水而存在的安全隐患。

Hydrogen Generation Device for Solid Gas Reaction of Hydrogen Storage Materials with and without Electric Start-up

【技术实现步骤摘要】
有电启动及无电启动储氢材料固气反应产氢装置
本专利技术属于储氢材料固气反应产氢
，具体涉及一种有电启动储氢材料固气反应产氢装置和一种无电启动储氢材料固气反应产氢装置。
技术介绍
氢气的储运技术一直是氢能应用领域中的一个重要问题，储氢材料水解产氢技术因为具有较高的储氢密度和使用安全性而备受关注。储氢材料水解产氢技术主要有以下两种。一是将储氢材料与水溶液混合，通过控制与催化剂接触的原料速率从而控制产氢速率；二是储氢材料和水蒸气接触产氢，通过控制通入的水蒸气速率从而控制产氢速率。在专利CN101049907A中给出了一种硼氢化合物水解制氢的即时自控供氢方法，反应料通过导液管进入反应区容器与催化剂接触产生氢气，通过压力调节控制反应料与催化剂接触的量从而控制反应压力。该技术路线的不足是，因为储氢材料和水溶液复配受限于溶解度会导致储氢密度下降，另外水解副产物的结晶会阻碍催化剂和储氢材料的接触，影响反应的转化率进一步导致储氢密度下降。在专利US2016/0023897A1中介绍了通过引入水蒸气与氢化镁进行固-气水解反应的产氢技术。水蒸气的产生有两种形式，一是通过电加热产生水蒸气引入氢化镁反应腔进行反应，后期关闭电加热利用化学热气化液态水持续提供水蒸气；二是通过水泵将液态水引入反应腔底部的五氧化二磷层，反应生成磷酸蒸汽，然后磷酸与氢化镁层接触反应产生氢气。第一种形式实施“有电启动”制氢，预先需要投入大量的能量使水气化，致使消耗较多的电能；第二种形式实施“无电启动”制氢，在这种固-气反应的中后期，上部填料因为蒸汽较难到达，导致氢化镁的反应转化率较低能量密度下降。另外在第二种形式中实施“无电启动”因为导入的是液态水，在实际应用场景中若涉及产品位置颠倒及变换，液态水容易流入填料层导致液态水积累，当内部温度升高至水的沸点温度，短时间内会有大量水蒸气产生，加剧氢化镁水解产氢，导致反应腔内压力骤升而使反应腔破裂，造成安全隐患。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种有电启动储氢材料固气反应产氢装置和一种无电启动储氢材料固气反应产氢装置。通过本专利技术专利技术所提供的储氢材料固气反应产氢装置，储氢材料以固气形式反应可使储氢系统获得较高的能量密度，可以提高储氢材料的反应转化率，可以有效规避应用场景中因产品方位变化积累液态水而存在的安全隐患。本专利技术所提供的技术方案如下：一种有电启动储氢材料固气反应产氢装置，包括：储氢材料填料层，所述储氢材料填料层的外表面由反应腔覆盖；一端开口且一端封闭的导流管，所述导流管的封闭端伸入到所述储氢材料填料层内，所述导流管的开口端连通所述储氢材料填料层外部，用于通入与所述储氢材料填料层反应的气体，在所述导流管上设置有若干导流孔，各所述导流孔位于所述储氢材料填料层内；以及隔离所述储氢材料填料层和所述导流管的隔离层，所述隔离层可透过气体，并可隔离固体或液体。上述技术方案所提供的有电启动储氢材料固气反应产氢装置中，导流管深入填料层内部，为水经过电加热产生的水蒸气提供了良好的气体流道。在导流管上进一步开若干导流孔，水蒸气通过该导流孔导入填料层，通过隔离层将气体流道和填料层隔开，减小填料层对气体流通阻力的影响，有利于形成气体在填料层中的分布。从而起到减小填料层对气体流通阻力的影响、实现气态反应物在填料层中的均布、提高了储氢材料的转化率和使用安全性的效果。进一步的，各所述导流孔自所述导流管的开口端向所述导流管的封闭端的方向设置，至少一个所述的导流孔封堵有第一低熔点金属金属材料，至少一个所述的导流孔未封堵所述第一低熔点金属金属材料，所述第一低熔点金属材料的熔点温度高于液态水的气化温度。上述技术方案采用第一低熔点金属材料对导流孔进行封堵处理，该金属材料的熔点温度高于液态水的气化温度。反应初期内部温度较低，进入该导流管的气态反应物通过指定的导流孔导入填料层，因此不论反应腔的应用场景及位置如何变化，水蒸气只能从指定的导流孔流出。随着储氢材料水解产氢反应的启动进行，反应腔内部温度逐渐升高，当温度超过金属材料熔点后，被封堵处理的预留导流孔露出，气态反应物或水吸收热量气化后可经由这些暴露的导流孔逸出导入填料层，直至被封堵的导流孔全部露出，始终保证水以气态的形式进入储氢材料填料层，避免有液态水在填料层中的积累而存在的安全隐患。优选的，至少一个靠近所述导流管的封闭端的导流孔封堵有第一低熔点金属材料，所述第一低熔点金属材料的熔点温度高于液态水的气化温度。上述技术方案封堵有第一低熔点金属材料的导流孔的设置简单，并可以达到效果。进一步的：封堵有所述第一低熔点金属材料的导流孔和所述储氢材料填料层之间的所述隔离层部分为第一可透过气体并可隔离固体或液体的耐高温多孔金属材料层；未封堵有所述第一低熔点金属材料的导流孔和所述储氢材料填料层之间的所述隔离层部分为可透过气体并可隔离固体或液体的耐高温吸水材料层。上述技术方案中，在设置的未封堵的导流孔和储氢材料填料层之间设置可透过气体并可隔离固体或液体的耐高温吸水材料层，可以对液态水进行吸收，可以避免了液态水在填料层中的积累而存在的安全隐患。具体的，所述第一低熔点金属材料选自镉、锡、铅、铟中的任意一种或多种的合金。具体的，所述第一可透过气体并可隔离固体或液体的耐高温多孔金属材料层选自铜网、镍网或不锈钢网中的任意一种。具体的，所述可透过气体并可隔离固体或液体的耐高温吸水材料层选自陶瓷纤维、硅酸铝纤维或玻璃纤维中的任意一种。本专利技术还提供了一种无电启动储氢材料固气反应产氢装置，包括：储氢材料填料层，所述储氢材料填料层的外表面由反应腔覆盖；一端开口且一端封闭的导流管，所述导流管的封闭端伸入到所述储氢材料填料层内，所述导流管的开口端连通所述储氢材料填料层外部，用于通入与所述储氢材料填料层反应的液体，在所述导流管上设置有若干导流孔，各所述导流孔位于所述储氢材料填料层内；隔离所述储氢材料填料层和所述导流管的隔离层，所述隔离层可透过气体，并可隔离固体或液体；以及包裹部分所述隔离层的第二可透过气体并可隔离固体或液体的耐高温多孔金属材料层，在所述第二可透过气体并可隔离固体或液体的耐高温多孔金属材料层和所述隔离层之间设置有无电启动发生材料层。上述技术方案所提供的无电启动储氢材料固气反应产氢装置中，导流管深入填料层内部，为液态水提供了良好的气体流道。导流管从下至上开有若干孔，引入液态水至“无电启动”发生层。在“无电启动”的反应初期，液态水经未封堵孔流出被吸水材料吸收，在无电启动发生层的纵向上使液态水均匀分布，增大液态水和无电启动发无电启生层的接触面积，减小液态水与化学材料反应气化的响应时间。第二可透过气体并可隔离固定或液体的耐高温多孔金属材料层可以将粉状储氢材料和“无电启动”化学材料阻隔，但对“无电启动”发生层产生的气态反应物具有良好的通透性。进一步的，各所述导流孔自所述导流管的开口端向所述导流管的封闭端的方向设置，至少一个所述的导流孔封堵有第一低熔点金属金属材料，至少一个所述的导流孔未封堵所述第一低熔点金属金属材料，所述第一低熔点金属材料的熔点温度高于液态水的气化温度。上述技术方案采用第一低熔点金属材料对导流孔进行封堵处理，该金属材料的熔点温度高于液态水的气化温度。反应初期内部温度较低，进入该导流管的液态水通过指定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有电启动储氢材料固气反应产氢装置，其特征在于，包括：反应腔(8)，在所述反应腔(8)内填充有储氢材料填料层(1)；一端开口且一端封闭的导流管(2)，所述导流管(2)的封闭端伸入到所述储氢材料填料层(1)内，所述导流管(2)的开口端伸出所述反应腔(8)外，用于通入与所述储氢材料填料层(1)反应的气体，在所述导流管(2)上设置有若干导流孔(3)，各所述导流孔(3)位于所述储氢材料填料层(1)内；以及隔离所述储氢材料填料层(1)和所述导流管(2)的隔离层，所述隔离层可透过气体，并可隔离固体或液体。

【技术特征摘要】
1.一种有电启动储氢材料固气反应产氢装置，其特征在于，包括：反应腔(8)，在所述反应腔(8)内填充有储氢材料填料层(1)；一端开口且一端封闭的导流管(2)，所述导流管(2)的封闭端伸入到所述储氢材料填料层(1)内，所述导流管(2)的开口端伸出所述反应腔(8)外，用于通入与所述储氢材料填料层(1)反应的气体，在所述导流管(2)上设置有若干导流孔(3)，各所述导流孔(3)位于所述储氢材料填料层(1)内；以及隔离所述储氢材料填料层(1)和所述导流管(2)的隔离层，所述隔离层可透过气体，并可隔离固体或液体。2.根据权利要求1所述的有电启动储氢材料固气反应产氢装置，其特征在于：各所述导流孔(3)自所述导流管(2)的开口端向所述导流管(2)的封闭端的方向设置，至少一个所述的导流孔(3)封堵有第一低熔点金属金属材料(9)，至少一个所述的导流孔(3)未封堵所述第一低熔点金属金属材料(9)，所述第一低熔点金属材料(9)的熔点温度高于液态水的气化温度。3.根据权利要求2所述的有电启动储氢材料固气反应产氢装置，其特征在于：封堵有所述第一低熔点金属材料(9)的导流孔(3)和所述储氢材料填料层(1)之间的所述隔离层部分为第一可透过气体并可隔离固体或液体的耐高温多孔金属材料层(4)；未封堵有所述第一低熔点金属材料(9)的导流孔(3)和所述储氢材料填料层(1)之间的所述隔离层部分为可透过气体并可隔离固体或液体的耐高温吸水材料层(5)。4.根据权利要求3所述的有电启动储氢材料固气反应产氢装置，其特征在于：所述第一低熔点金属材料(9)选自镉、锡、铅、铟中的任意一种或多种的合金；所述第一可透过气体并可隔离固体或液体的耐高温多孔金属材料层(4)选自铜网、镍网或不锈钢网中的任意一种；所述可透过气体并可隔离固体或液体的耐高温吸水材料层(5)选自陶瓷纤维、硅酸铝纤维或玻璃纤维中的任意一种。5.一种无电启动储氢材料固气反应产氢装置，其特征在于，包括：反应腔(8)，在所述反应腔(8)内填充有储氢材料填料层(1)；一端开口且一端封闭的导流管(2)，所述导流管(2)的封闭端伸入到所述储氢材料填料层(1)内，所述导流管(2)的开口端伸出所述反应腔(8)外，用于通入与所述储氢材料填料层(1)反应的液体，在所述导流管(2)上设置有若干导流孔(3)，各所述导流孔(3)位于所述储氢材料填料层(1)内；隔离所述储氢材料填料层(1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦悦，谷杰人，
申请(专利权)人：武汉市能智达科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42