一种基于氢化物-四氧化三铁复合材料的水解制氢装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种基于氢化物

【技术实现步骤摘要】
一种基于氢化物
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四氧化三铁复合材料的水解制氢装置


[0001]本技术属于制氢相关
，更具体地，涉及一种基于氢化物
‑
四氧化三铁复合材料的水解制氢装置。

技术介绍

[0002]氢能作为一种清洁高效的二次能源，具有广泛存在、零污染、燃烧热值高、能量密度高和可储存可运输的优势，引起了国际社会的广泛关注。然而由于氢气是一种易燃易爆的气体，故氢的储运技术是发展氢能的关键性问题。目前储氢技术可分为高压气态储氢、液态储氢和固体储氢等三种方式，其中固体储氢以储氢密度高、安全性高等方面的优势成为新一代储氢技术。金属氢化物作为固体储氢材料的一种，逆反应时可以获得高纯度的氢气，此方法产量高、成本低、稳定性好且安全性高，产生的氢气可以作为燃料电池的移动电源。在金属氢化物中，镁基储氢由于其高容量、低成本的特点成为了很有前景的储氢技术。镁(Mg)是地球上储量最丰富的轻金属元素之一，价格低廉，密度小，有着优异的储氢性能。镁在高温下吸氢转变为四方结构的氢化镁(MgH2)，利用氢化镁水解制氢是一种很有前途的便携式氢燃料电池技术。
[0003]MgH2在常温常压时可以与水反应生成氢气和难溶于水的氢氧化镁，该反应无需催化剂便能进行，反应放出热量，理论制氢量为1703mL/g，不计算水的重量，达到了15.2wt.％。但是在没有添加任何添加剂的情况下，水解产生的副产物Mg(OH)2以沉淀的形式存在，包裹在颗粒的表面形成致密钝化层，阻止MgH2与水的接触，严重限制了水解反应的进一步进行，导致氢气产率低下。为解决这一问题，现有技术提出将氢化物与四氧化三铁混合研磨后获得的氢化物
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四氧化三铁复合材料作为原料，通过细化反应物颗粒或溶解钝化层以获得较高的氢气产量。但是现有的水解制氢装置应用于氢化物
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四氧化三铁复合材料时，无法进行添加剂即四氧化三铁的回收和重复利用，并且存在制氢连续性和可调节性不强的问题，无法实现按需供氢。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的缺陷，本技术的目的在于提供一种基于氢化物
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四氧化三铁复合材料的水解制氢装置，旨在解决现有的水解制氢装置无法实现添加剂回收和重复利用的问题。
[0005]为实现上述目的，本技术提供了一种基于氢化物
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四氧化三铁复合材料的水解制氢装置，该水解制氢装置包括储料单元、氢气发生器、产物收集单元和回收单元，其中：
[0006]所述储料单元包括与氢气发生器连接的储水组件、氢化物储存组件和调节剂储存组件，分别用于向所述氢气发生器提供水、氢化物
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四氧化三铁复合材料和调节剂；
[0007]所述氢气发生器用于为氢化物
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四氧化三铁复合材料的水解反应提供场所，并将产生的气体产物和固液混合物分别送入产物收集单元和回收单元；
[0008]所述产物收集单元与氢气发生器的上部连接，用于收集水解产生的氢气；
[0009]所述回收单元包括固液分离器、废液箱和磁性分离组件，所述固液分离器与氢气发生器的下部连接，用于对水解产生的固液混合物进行分离并将液体产物和固体产物分别送入废液箱和磁性分离组件，所述磁性分离组件用于将四氧化三铁从固体产物中分离并回收。
[0010]作为进一步优选的，所述储水组件包括沿液体流动方向依次连接的储水箱、微量注射泵和单向阀，其中所述微量注射泵用于定量将储水箱中的水送入氢气发生器，所述单向阀用于避免液体反向进入微量注射泵。
[0011]作为进一步优选的，所述氢化物储存组件包括氢化物储料罐和氢化物加料器，所述氢化物储料罐用于储存氢化物
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四氧化三铁复合材料，所述氢化物加料器用于控制所述氢化物
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四氧化三铁复合材料的添加量。
[0012]作为进一步优选的，所述调节剂储存组件包括调节剂储料罐和调节剂加料器，所述调节剂储料罐用于储存调节剂，所述调节剂加料器用于控制所述调节剂的添加量。
[0013]作为进一步优选的，所述氢气发生器的内部设置有压力传感器和控制组件，所述压力传感器用于测量氢气发生器的压力并反馈给控制组件，所述控制组件用于根据压力调节所述水、氢化物
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四氧化三铁复合材料和调节剂的添加量。
[0014]作为进一步优选的，所述氢气发生器的内部设置有温度传感器和加热器，用于控制水解反应的温度。
[0015]作为进一步优选的，所述产物收集单元包括沿气体流动方向依次连接的冷凝器、汽水分离器、氢气净化器和储氢罐，所述冷凝器用于对气体产物进行冷凝以获得气液混合物并送入汽水分离器进行分离；所述汽水分离器用于将气液混合物中的氢气和水分离，该汽水分离器的气体出口通过氢气净化器与储氢罐连接，以净化氢气并储存，同时该汽水分离器的液体出口与废液箱连接。
[0016]作为进一步优选的，所述磁性分离组件包括沿物料运输方向依次连接的干燥器、研磨机和磁性分离器，所述干燥器用于将固液分离器送入的固体产物进行干燥，并送入研磨机进行研磨，所述磁性分离器用于将四氧化三铁从研磨后的固体产物中分离并回收。
[0017]作为进一步优选的，所述氢化物
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四氧化三铁复合材料中氢化物为氢化镁和氢化铝中的一种，所述调节剂为氯化镁、氯化铁和氯化钠中的一种或多种。
[0018]总体而言，通过本技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0019]1.本技术通过在回收单元中设置固液分离器和磁性分离器，能够利用磁性将固体产物中的四氧化三铁添加剂进行分离和回收利用，并且通过设置储料单元、氢气发生器和产物收集单元，实现了制氢、供氢与回收的一体化过程，有效避免了添加剂单独回收的繁琐流程，具有操作简便、自动化程度高、应用范围广、能够连续供氢等优势；
[0020]2.尤其是，本技术通过在储水组件、氢化物储存组件和调节剂储存组件中设置微量注射泵、氢化物加料器和调节剂加料器，并利用氢气发生器内部的压力传感器和控制组件控制其开度，能够有效调节产氢速率，在维持供氢稳定、连续的同时，保证整个水解制氢装置的安全性；
[0021]3.同时，本技术通过在氢气发生器的内部设置温度传感器和加热器，能够控制水解反应的温度，以加快反应速率；
[0022]4.此外，本技术通过对产物收集单元的结构进行优化，能够有效提高制得氢气的纯度，便于与负载直接连接从而实现氢气的直接利用。
附图说明
[0023]图1是本技术实施例提供的基于氢化物
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四氧化三铁复合材料的水解制氢装置的结构示意图。
[0024]在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
[0025]1‑
储水箱，2
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微量注射泵，3
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单向阀，4
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氢化物储料罐，5
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氢化物加料器，6
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调节剂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于氢化物
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四氧化三铁复合材料的水解制氢装置，其特征在于，该水解制氢装置包括储料单元、氢气发生器(8)、产物收集单元和回收单元，其中：所述储料单元包括与氢气发生器连接的储水组件、氢化物储存组件和调节剂储存组件，分别用于向所述氢气发生器提供水、氢化物
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四氧化三铁复合材料和调节剂；所述氢气发生器(8)用于为氢化物
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四氧化三铁复合材料的水解反应提供场所，并将产生的气体产物和固液混合物分别送入产物收集单元和回收单元；所述产物收集单元与氢气发生器的上部连接，用于收集水解产生的氢气；所述回收单元包括固液分离器(14)、废液箱(15)和磁性分离组件，所述固液分离器(14)与氢气发生器的下部连接，用于对水解产生的固液混合物进行分离并将液体产物和固体产物分别送入废液箱(15)和磁性分离组件，所述磁性分离组件用于将四氧化三铁从固体产物中分离并回收。2.如权利要求1所述的基于氢化物
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四氧化三铁复合材料的水解制氢装置，其特征在于，所述储水组件包括沿液体流动方向依次连接的储水箱(1)、微量注射泵(2)和单向阀(3)，其中所述微量注射泵(2)用于定量将储水箱(1)中的水送入氢气发生器，所述单向阀(3)用于避免液体反向进入微量注射泵(2)。3.如权利要求1所述的基于氢化物
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四氧化三铁复合材料的水解制氢装置，其特征在于，所述氢化物储存组件包括氢化物储料罐(4)和氢化物加料器(5)，所述氢化物储料罐(4)用于储存氢化物
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四氧化三铁复合材料，所述氢化物加料器(5)用于控制所述氢化物
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四氧化三铁复合材料的添加量。4.如权利要求1所述的基于氢化物
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四氧化三铁复合材料的水解...

【专利技术属性】
技术研发人员：于敦喜，刘颖，韩京昆，喻鑫，徐明厚，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：新型
国别省市：