一种复配储氢材料组合物及其组成的产氢反应器制造技术

本发明专利技术公开了一种复配储氢材料组合物及其组成的产氢反应器，所述复配储氢材料组合物包括MgH

A composite hydrogen storage material composition and its hydrogen production reactor

【技术实现步骤摘要】
一种复配储氢材料组合物及其组成的产氢反应器
本专利技术属于氢能源领域，尤其涉及一种种复配储氢材料组合物及其组成的产氢反应器。
技术介绍
化学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。因此储氢材料水溶液复配及引入催化剂提高反应动力学，会带来储氢密度下降和反应转化效率下降等系列问题。在实际的气-固水解反应过程中，化学储氢材料水解反应会产生热效应。因为氢气燃点为574℃，若实际反应内部温度超过此温度，当氢气发生泄漏会引起氢气及储氢材料的燃烧甚至爆炸，带来安全性问题。对于高流量的制氢反应其热效应将更为严重，直接制约该型式高瓦数氢能燃料电池的开发应用。对于化学储氢材料的气-固水解反应形式，需要注意反应过程中产生的热效应和产氢安全性。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的之一在于提供安全性好，与水蒸气在自然条件下即可反应产氢且放热量少的复配储氢材料组合物。为了实现上述目的，本专利技术其中一个技术方案如下：一种复配储氢材料组合物，包括MgH2和NaBH4。上述技术方案的有益效果在于，利用MgH2水解反应动力学快反应热高，NaBH4水解反应动力学慢反应热低的特点，对MgH2和NaBH4进行复配水解制氢，通过将二者按照上述质量比混合可以实现以下三个目的：第一，通过与MgH2复配水解，可以使复配后的NaBH4实现气-固水解反应，提高了储氢密度和反应转化率；第二，与单纯的MgH2水解产氢相比，二者混合后水解反应缓解了反应热效应，提高了产氢安全性；第三，与报道的NaBH4水解制氢技术相比，本方案不需要向NaBH4中添加催化剂即能发生水解反应，提高了储氢安全性上述技术方案中所述MgH2和NaBH4的质量比为0.05-10：1。上述技术方案的有益效果在于：第一，无需添加催化剂即可实现储氢材料气-固水解产氢反应顺利启动；第二，能有效减少产氢放热量；第三，提高储氢材料产氢的有效转化率。本专利技术的另一目的在于提供一种适用于复配储氢材料进行气-固水解反应，且安全性好、转化效率高的产氢反应器。为了实现上述目的，本专利技术的另一技术方案如下：一种产氢反应器，包括壳体和置于所述壳体内部的导水机构，所述壳体上端设有与其内部连通的出气口，且所述导水机构具有入口，所述导水机构入口延伸至贯通所述壳体外，所述壳体内位于所述导水机构外的区域构成反应腔，所述反应腔内填充有储氢材料，所述导水机构用以向所述壳体内导入水蒸气或液态水以启动所述反应腔内的产氢反应，其中，所述储氢材料包括如上所述的复配储氢材料组合物。上述技术方案的有益效果在于：通过在壳体内设置导水机构，利用导水机构向壳体内导入液态水或水蒸气，并由液态水或水蒸气与壳体内的储氢材料反应，且使得NaBH4在不需要催化剂作用的条件下发生反应生成氢气。上述技术方案中所述导水机构包括导水管和第一隔离网，所述导水管设置在所述壳体内且其一端封口，其另一端延伸至与所述壳体外贯通并与所述壳体下端连接以构成所述导水机构的入口，所述第一隔离网为槽体形，其置于所述壳体内，并罩设在所述导水管外，且所述第一隔离网的槽口与所述壳体内壁连接，所述导水管位于所述壳体内的侧壁上沿其长度方向设有n个贯穿其的小孔，所述n为正整数，且所述n为大于或等于2的正整数时，n个小孔在所述导水管上沿其长度方向间隔设置，所述导水管和第一隔离网均为耐高温为金属材料制成，所述第一隔离网用以避免所述反应腔内的储氢材料进入到所述第一隔离网的槽内，所述入口用以导入水蒸气。上述技术方案的有益效果在于：其结构简单，由导水管导入蒸汽，而第一隔离网避免反应腔内的储氢材料进入到小孔内，使得该产氢系统安全性更佳，只有人为通入氢气或液态水的条件下才会发生反应。上述技术方案中所述导水管竖向设置在壳体内，其上端封口，其下端延伸至贯通所述壳体的底壁，所述第一隔离网的槽口朝下，并罩设在所述导水管外，其槽口与所述壳体底壁连接。上述技术方案的有益效果在于：有利于反应腔内的储氢材料均匀的水蒸气器或水接触以使得反应更充分。上述技术方案中还包括m个由易熔材料制成堵头，所述n为大于或等于2的正整数，且m为小于或等于n-1的正整数，m个堵头由上向下依次将位于上方的m个所述小孔封堵，且所述第一隔离网的槽内壁壁与所述导水管侧壁贴合。上述技术方案的有益效果在于：如此可使得反应腔内产氢反应从最下层开始，并在反应产生的热量作用下将堵头由下向上逐个依次熔化，并使得堵头熔化后的小孔导通，使得其周边的储氢材料开始反应并生产氢气，如此可控制反应腔内储氢材料反应的速度，控制产氢量和产热量，使得整个产氢装置的安全性更佳，且供氢持续稳定，同时其有利于水蒸气在储氢材料中均匀分布，储氢材料最大程度的参与产氢反应，转化效率更高，产氢装置的安全性更佳，且供氢持续稳定，同时还能避免反应前期液态水未经充分气化而进入储氢材料，待内部温度升高后急剧气化而发生产氢反应，致使内部压力骤增。上述技术方案中所述导水机构还包括由耐高温为金属材料制成的第二隔离网，所述第二隔离网为环筒形，其竖向套设在所述第一隔离网外，且二者之间具有环形间隙，所述第二隔离网的下端与所述壳体底壁连接固定，其上端内翻边至与所述第一隔离网的外侧壁连接固定，所述第一隔离网、第二隔离网和所述壳体底壁围合形成的区域内填充有自发热包，所述第二隔离网上端的水平高度介于由上向下第m个小孔和第m+1个小孔之间，所述入口用以导入液态水，并由液态水与自发热包反应生成水蒸气启动反应腔内的产氢反应。上述技术方案的有益效果在于：如此可直接向导水管内导入液态水由液态水与自发热包反应产热并生产水蒸气，由水蒸气与下方的储氢材料发生反应产生大量的热将后续送来的液态水气化为水蒸气并持续不断的进行产氢反应，直至将多个堵头由下向上逐渐熔化以使得整个反应腔内均发生反应，在整个过程中，导水管送来的液态水持续不断的吸收产氢反应所产生的热量转化为水蒸气(整个过程中无需外加热源气化液态水，能耗低)，使得整个反应腔内的温度可控，安全性能更高，且产氢反应速度可控。所述储氢材料在所述反应腔内分为上层储氢材料层和下层储氢材料层，其中，所述上层储氢材料层为NaBH4，所述下层储氢材料为所述复配储氢材料组合物，或所述下层储氢材料层为MgH2，所述上层储氢材料层为所述的复配储氢材料组合物；其中，所述下层储氢材料层上端的水平高度介于由上向下第m个小孔和第m+1个小孔之间。上述技术方案的有益效果在于：将下层储氢材料层设为设为MgH2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复配储氢材料组合物，其特征在于，包括MgH

【技术特征摘要】
1.一种复配储氢材料组合物，其特征在于，包括MgH2和NaBH4。


2.根据权利要求1所述复配储氢材料组合物，其特征在于，所述MgH2和NaBH4的质量比为0.05-10：1。


3.一种产氢反应器，其特征在于，包括壳体(1)和置于所述壳体(1)内部的导水机构(2)，所述壳体(1)上端设有与其内部连通的出气口，且所述导水机构(2)具有入口，所述导水机构(2)入口延伸至贯通所述壳体(1)外，所述壳体(1)内位于所述导水机构(2)外的区域构成反应腔，所述反应腔内填充有储氢材料，所述导水机构(2)用以向所述壳体(1)内导入水蒸气或液态水以启动所述反应腔内的产氢反应，其中，所述储氢材料包括如权利要求1或2所述的复配储氢材料组合物。


4.根据权利要求3所述的产氢反应器，其特征在于，所述导水机构(2)包括导水管(21)和第一隔离网(22)，所述导水管(21)设置在所述壳体(1)内且其一端封口，其另一端延伸至与所述壳体(1)外贯通并与所述壳体(1)下端连接以构成所述导水机构(2)的入口，所述第一隔离网(22)为槽体形，其置于所述壳体(1)内，并罩设在所述导水管(21)外，且所述第一隔离网(22)的槽口与所述壳体(1)内壁连接，所述导水管(21)位于所述壳体(1)内的侧壁上沿其长度方向设有n个贯穿其的小孔(211)，所述n为正整数，且所述n为大于或等于2的正整数时，n个所述小孔(211)在所述导水管(21)上沿其长度方向间隔设置，所述导水管(21)和第一隔离网(22)均为耐高温为金属材料制成，所述第一隔离网(22)用以避免所述反应腔内的储氢材料进入到所述第一隔离网(22)的槽内，所述入口用以导入水蒸气。


5.根据权利要求4所述的产氢反应器，其特征在于，所述导水管(21)竖向设置在壳体(1)内，其上端封口...

【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