一种铝水制氢装置及其控制方法制造方法及图纸

本申请涉及一种铝水制氢装置及其控制方法。铝水制氢装置包括：反应仓，用于提供反应所需的场所；粉末承载件，位于所述反应仓内，所述粉末承载件用于承载待反应的铝基粉末；进水喷嘴，安装于所述反应仓，所述进水喷嘴用于朝所述粉末承载件喷水；压力传感器，安装于所述反应仓，所述压力传感器用于检测所述反应仓内的压力；控制器，通信连接于所述压力传感器与所述进水喷嘴，所述控制器能够根据所述压力传感器测得的氢气压力以及压力变化率调节所述进水喷嘴的进水量。该铝水制氢装置能够使产氢速率更加稳定，更易于实现氢气的稳定供应。更易于实现氢气的稳定供应。更易于实现氢气的稳定供应。

【技术实现步骤摘要】
一种铝水制氢装置及其控制方法


[0001]本专利技术涉及铝水制氢
，特别是涉及一种铝水制氢装置及其控制方法。

技术介绍

[0002]氢气作为一种清洁能源，在诸多领域得到了越来越广泛的应用，通过铝基复合材料与水反应，即可生成氢气，这是目前常见的一种氢气制备方式。然而，在铝水反应制氢过程中，产氢速率通常并非固定值，其会受热力学与反应动力学等相关因素影响而有较大幅度的波动，无法实现氢气流量的稳定供应。

技术实现思路

[0003]基于此，本专利技术提出一种铝水制氢装置，能够使产氢速率更加稳定，更易于实现氢气的稳定供应。
[0004]铝水制氢装置，包括：
[0005]反应仓，用于提供反应所需的场所；
[0006]粉末承载件，位于所述反应仓内，所述粉末承载件用于承载待反应的铝基粉末；
[0007]进水喷嘴，安装于所述反应仓，所述进水喷嘴用于朝所述粉末承载件喷水；
[0008]压力传感器，安装于所述反应仓，所述压力传感器用于检测所述反应仓内的压力；
[0009]控制器，通信连接于所述压力传感器与所述进水喷嘴，所述控制器能够根据所述压力传感器测得的氢气压力以及压力变化率调节所述进水喷嘴的进水量。
[0010]在其中一个实施例中，所述粉末承载件呈空心柱状，多个所述进水喷嘴沿所述粉末承载件的周向间隔排布。
[0011]在其中一个实施例中，所述粉末承载件呈多孔状。
[0012]在其中一个实施例中，所述粉末承载件内设有沿自身长度方向延伸的导热件，所述导热件的一端与所述反应仓的内壁接触。
[0013]在其中一个实施例中，所述铝水制氢装置还包括套设于所述反应仓外部的壳体，所述反应仓与所述壳体之间形成导热腔，所述导热腔的下部具有进液口，且所述导热腔的上部具有排液口，冷却液能够经所述进液口流入所述导热腔，并经所述排液口排出所述导热腔。
[0014]在其中一个实施例中，所述铝水制氢装置还包括多个间隔安装于所述反应仓的温度传感器，所述温度传感器通信连接于所述控制器，所述控制器能够根据所述温度传感器测得的温度调节所述进液口和/或所述排液口的打开程度。
[0015]上述铝水制氢装置，通过位于反应仓内的粉末承载件承载待反应的铝基粉末，并通过安装于反应仓的进水喷嘴朝粉末承载件喷水，从而进行铝水反应生成氢气。安装于反应仓的压力传感器可以检测反应仓内的压力，也即能够检测反应仓内生成的氢气的压力。压力传感器与进水喷嘴均通信连接于控制器，控制器能够根据压力传感器测得的氢气压力以及压力变化率调节进水喷嘴的进水量，从而形成负反馈调节机制，通过调节进水量来调
节接下来生成氢气的量，从而调节产氢速率，能够使产氢速率更加稳定。并且，由于控制器是基于氢气压力以及压力变化率两个参数来调节进水喷嘴的进水量，引入了压力变化率之后，能够从压力变化趋势这个维度来修正进水量的调节幅度，尽量避免过度调节，更易于实现氢气的稳定供应。
[0016]本专利技术还提出一种铝水制氢装置的控制方法，包括如下步骤：
[0017]S100根据目标氢气流量计算出所对应的基础进水量；
[0018]S200获取所述压力传感器测得的实际氢气压力，并计算出压力变化率；
[0019]S300比较所述目标氢气流量所对应的目标氢气压力与所述实际氢气压力，根据二者之差所处的范围确定进水修正系数；
[0020]S400根据所述压力变化率所表征的压力变化趋势调节所述进水修正系数，以得到自适应进水修正系数；
[0021]S500将所述自适应进水修正系数与所述基础进水量做乘法以得到调整后的进水量。
[0022]在其中一个实施例中，当反应进入预设阶段，使进水量快速增加或降低，以提高对所述反应产物的穿透力。
[0023]在其中一个实施例中，判断进入所述预设阶段的方法为：根据总的铝基粉末量计算得出对应的总产氢量，并获取到当前时刻的累计产氢量，所述累计产氢量与所述总产氢量的比值大于设定比例阈值时，进入所述预设阶段。
[0024]在其中一个实施例中，当反应进入所述预设阶段，保证所述进水喷嘴在预设时段内的总开启时间不变，并使所述进水喷嘴在某时段连续开启。
[0025]上述铝水制氢装置的控制方法，根据目标氢气流量所对应的目标氢气压力与实际氢气压力二者之差所处的范围确定进水修正系数，并根据压力变化率所表征的压力变化趋势调节进水修正系数，以得到自适应进水修正系数，将自适应进水修正系数与基础进水量做乘法，得到调整后的进水量。在上述控制方法中，根据当前实际压力与目标压力的差值所处范围可以获得进水修正系数，从而判断目前需要增大或减小进水量，以形成负反馈调节机制，通过调节进水量来调节接下来生成氢气的量，从而调节产氢速率，能够使产氢速率更加稳定。同时，通过压力变化率表征的压力变化趋势来修正进水修正系数，也即修正进水量的调节幅度，尽量避免过度调节，更易于实现氢气的稳定供应。
附图说明
[0026]图1为本申请一实施例中的铝水制氢装置的整体结构示意图；
[0027]图2为图1中铝水制氢装置的剖视图。
[0028]附图标记：
[0029]反应仓100、反应腔110；
[0030]粉末承载件200；
[0031]进水喷嘴310、进水管320；
[0032]氢气管410、清洗管420；
[0033]导热件500；
[0034]壳体610、导热腔620、进液口621、排液口622、进液管631、排液管632；
[0035]温度传感器700。
具体实施方式
[0036]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，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。
[0037]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
[0038]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至少一个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0039]在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝水制氢装置，其特征在于，包括：反应仓，用于提供反应所需的场所；粉末承载件，位于所述反应仓内，所述粉末承载件用于承载待反应的铝基粉末；进水喷嘴，安装于所述反应仓，所述进水喷嘴用于朝所述粉末承载件喷水；压力传感器，安装于所述反应仓，所述压力传感器用于检测所述反应仓内的压力；控制器，通信连接于所述压力传感器与所述进水喷嘴，所述控制器能够根据所述压力传感器测得的氢气压力以及压力变化率调节所述进水喷嘴的进水量。2.根据权利要求1所述的铝水制氢装置，其特征在于，所述粉末承载件呈空心柱状，多个所述进水喷嘴沿所述粉末承载件的周向间隔排布。3.根据权利要求1或2所述的铝水制氢装置，其特征在于，所述粉末承载件呈多孔状。4.根据权利要求2所述的铝水制氢装置，其特征在于，所述粉末承载件内设有沿自身长度方向延伸的导热件，所述导热件的一端与所述反应仓的内壁接触。5.根据权利要求4所述的铝水制氢装置，其特征在于，所述铝水制氢装置还包括套设于所述反应仓外部的壳体，所述反应仓与所述壳体之间形成导热腔，所述导热腔的下部具有进液口，且所述导热腔的上部具有排液口，冷却液能够经所述进液口流入所述导热腔，并经所述排液口排出所述导热腔。6.根据权利要求5所述的铝水制氢装置，其特征在于，所述铝水制氢装置还包括多个间隔安装于所述反应仓的温度传感器，所述温度传...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙汉乔，赵阳，李建秋，徐梁飞，胡尊严，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：