高温水蒸汽与高温金属颗粒氧化制氢装置及方法制造方法及图纸

高温水蒸汽与高温金属颗粒氧化制氢装置，水蒸汽发生器将水转化成水蒸汽，水蒸汽加热装置将水蒸汽加热到300

【技术实现步骤摘要】
高温水蒸汽与高温金属颗粒氧化制氢装置及方法


[0001]本专利技术涉及高温水蒸汽与金属颗粒或金属混合颗粒氧化制氢领域。

技术介绍

[0002]铝是一种高能量密度金属，铝水制氢是解决氢气存和制 取的一个重要途径。而金 属铝在应用的过程中主要的问题是表面氧化膜的存在导致高温水蒸汽与铝颗粒反应启动困难，所以需要采用合适的方法破除铝表面氧化膜、提高高温水蒸汽与铝颗粒反应的活性。
[0003]高温情况下，铝颗粒点会在燃面处形成尺寸较大的团聚铝颗粒，团聚铝颗粒增加了铝颗粒燃烧时间，降低了铝颗粒燃烧效率。
[0004]现有的制氢方法包括：化石燃料制氢，甲醇重整制氢，工业副产品制氢，电解水制氢，尚未检索到风光电氢氧热金属循环耦合系统，高温水蒸汽与高温金属颗粒和高温金属液氧化反应制氢的报道。
[0005]技术问题 1、如何破除铝颗粒表面氧化膜、提高高温水蒸汽与铝颗粒反应活性。2、如何将团聚铝颗粒分离，加速铝颗粒与高温水蒸汽反应。3、高温水蒸汽中的氧与铝颗粒发生反应，释放高温氢气，高温水蒸汽与释放高温氢气混合在一起，如何解决高温水蒸汽与高温氢气分离问题。4、高温水蒸汽中的氧与铝颗粒发生反应，生成高温铝氧化物，如何解决高温铝氧化物回收问题。5、高温水蒸汽和释放高温氢气和生成高温金属氧化物包含有大量热量，高温水蒸汽中的氧与金属铝发生反应，生成高温铝氧化物放出大量热量，如何解决热量回收再利用问题。6、高温水蒸汽中的氧与铝颗粒发生反应，生成铝氧化物，如何将铝氧化物还原铝，生成氧气存储问题。7、如何解决铝颗粒与高温水蒸汽反应启动前，高温水蒸汽反应装置温度低，达不到铝颗粒与高温水蒸汽反应温度，降低铝颗粒与高温水蒸汽反应效率问题。8、如何解决铝颗粒与高温水蒸汽反应放出大量热量，对高温水蒸汽反应装置造成热伤害问题。9、如何保证水蒸汽能够稳定加热到900
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1100摄氏度高温问题。10、如何保证高温水蒸汽和释放高温氢气和生成高温金属氧化物能够由水蒸汽加热装置进入分离装置，实现高温水蒸汽和释放高温氢气和生成高温金属氧化物降温分离问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的：1、水蒸汽加热装置将水蒸汽加热到600
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1100℃高温，高温水蒸汽送入金属颗粒与高温水蒸汽反应装置内与金属颗粒混合，高温水蒸汽加热金属颗粒，水蒸汽反应装置外缠绕螺旋感应加热铜管产生电磁感应加热金属颗粒，金属颗粒熔化成金属液，金属液膨胀，金属液与金属颗粒表面氧化物分离，溢出的金属液与高温水蒸汽发生氧化反应，生成金属氧化物，放出热量，释放氢气，通过高温水蒸汽加热金属颗粒和水蒸汽反应装置外螺旋感应加热铜管产生电磁感应加热水蒸汽金属颗粒，金属颗粒熔化成金属液，金属液与金属颗粒表面氧化物分离，解决了金属颗粒表面氧化物抑制高温水蒸汽和金属颗粒燃烧的难题。2、金属颗粒与高温水蒸汽反应装置内设旋转轴，旋转轴上制作金属叶片，电机
带动旋转轴和金属叶片高速旋转，旋转轴上金属叶片撞击高温水蒸汽和高温金属颗粒和高温金属液，将团聚高温金属颗粒撞击破碎，将高温金属颗粒表面氧化物撞击分离，将高温金属液撞击成更小液滴与搅拌高温水蒸汽混合，解决团聚金属颗粒和金属颗粒表面金属氧化物阻碍金属颗粒与高温水蒸汽中氧发生氧化反应难题，加速高温水蒸汽与金属颗粒和金属液进行氧化反应，生成高温金属氧化物，释放高温氢气，释放热量。3、高温水蒸汽与金属颗粒和金属液进行氧化反应，生成高温金属氧化物，释放高温氢气，释放热量，释放热量二次加热高温水蒸汽、金属液、高温金属氧化物、高温氢气，加速高温水蒸汽与金属颗粒和金属液进行氧化反应进程，减少电磁感应加热高温水蒸汽好金属颗粒和金属液的用电量。4、通过旋转轴上金属叶片搅动高温水蒸汽和金属颗粒和金属液前行，解决金属颗粒与高温水蒸汽反应装置内沉淀的金属氧化物进入分离装置问题。5、旋转轴上金属叶片搅动高温水蒸汽和金属颗粒和金属液前行，加速金属颗粒和金属液与高温水蒸汽接触，加速金属颗粒和金属液与高温水蒸汽反应释放氢气的扩散，加速金属颗粒和金属液与高温水蒸汽反应进程。6、分离装置上部设冷却水喷射装置，雾化的冷却水冷却氢气，使氢气降温，雾化的冷却水与高温水蒸汽结合，吸收高温水蒸汽热量，将高温水蒸气冷凝成高温水，冷凝高温水与冷却氢气比重不同，冷凝高温水沉积到分离装置下部，冷却氢气由分离装置上部输出存储或输出燃烧，解决高温水蒸汽与氢气分离问题。7、雾化的冷却水与金属氧化物混合，吸收金属氧化物的热量，高温金属氧化物落入分离装置下部水中，二次加热水，热水泵将分离装置下部高温水输出，用于锅炉或供热装置或换热装置，实现高温氢气和高温金属氧化物热量再利用，解决了现有锅炉需要加热燃料获得热水问题，减少空气污染，降低锅炉制作费用问题。7、金属氧化物提取装置提取水中金属氧化物，输送装置将金属氧化物输送到氧化物电解还原装置，电解熔融混合金属氧化物电解液，阴极金属还原，阳极生成氧气，氧气进入氧气存储装置内存储，解决了金属回收问题，实现金属的重复使用，减少金属材料开采、制取、运输成本。8、水蒸汽反应装置外安装螺旋冷却铜管，冷却铜管外包裹保温材料，螺旋冷却铜管内通冷却水，螺旋冷却铜管吸收水蒸汽反应装置热量，调节水蒸汽反应装置温度，加热螺旋冷却铜管内冷却水输出，实现热量再利用。9、采用高温水蒸汽与金属颗粒氧化制氢，获取热量用于热交换器，实现量再利用，简化锅炉或热交换器结构，降低制作成本，提供获得清洁能源的新途径，不产生废料，不产生污染物质，利于节能环保。10、高温水蒸汽与金属颗粒和金属液进行氧化反应，释放氢气，氢气进入氢气存储装置存储，金属氧化物输送到氧化物电解还原装置，电解熔融混合金属氧化物电解液，阴极金属还原，阳极生成氧气，氧气进入氧气存储装置存储，氢气与氧气混合燃烧，获得2800℃高温热量，生成水，实现内循环资源再利用，无污染物排放。11、金属颗粒内加入添加剂，如：氟化钠，硼氢化钠，提高高温水蒸汽与金属颗粒和金属液反应效率。12、采用光伏或风力或水利发电，光伏或风力或水利发出的电加热水蒸汽，电驱动电磁感应加热设备，加热电解熔融混合金属氧化物炉，还原金属，生成氧气，实现风光电氢氧金属循环使用耦合系统。13、采用智能量测、数据传输、大数据处理，智能决策技术手段，将光伏、风电、制氢、储氢，余热再利用，制备金属氧化物，还原金属，生成氧气，氢气与氧气混合燃烧，聚合成虚拟微网，搭建智慧能源管控平台，实现微网运行实时感知和科学调度。
[0007]本专利技术提出的高温水蒸汽与高温金属颗粒氧化制氢装置，包括：水蒸汽发生器，水蒸汽加热装置，感应加热设备，水蒸汽反应装置，金属颗粒，旋转轴，叶片，电机，分离装置，
氢气存储装置，氧化物存储装置，监测装置，水蒸汽发生器将水转化成水蒸汽，水蒸汽加热装置将水蒸汽加热到300
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1100℃高温，高温水蒸汽送入水蒸汽反应装置内，金属颗粒送人水蒸汽反应装置内，高温水蒸汽加热金属颗粒，开启感应加热设备，感应加热设备加热金属颗粒和高温水蒸汽，高温金属颗粒熔化成高温金属液滴，旋转金属叶片撞击和搅拌高温水蒸汽和高温金属液滴，高温金属液滴与高温水蒸汽发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.高温水蒸汽与高温金属颗粒氧化制氢装置，包括：水蒸汽发生器，水蒸汽加热装置，感应加热设备，水蒸汽反应装置，金属颗粒，旋转轴，叶片，电机，分离装置，氢气存储装置，氧化物存储装置，监测装置，其特征是：水蒸汽发生器将水转化成水蒸汽，水蒸汽加热装置将水蒸汽加热到300
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1100℃高温，高温水蒸汽送入水蒸汽反应装置内，金属颗粒送人水蒸汽反应装置内，高温水蒸汽加热金属颗粒，开启感应加热设备，感应加热设备加热金属颗粒和高温水蒸汽，高温金属颗粒熔化成高温金属液滴，旋转金属叶片撞击和搅拌高温水蒸汽和高温金属液滴，高温金属液滴与高温水蒸汽发生氧化反应，生成高温金属氧化物，放出热量，释放高温氢气，旋转金属叶片推动水蒸汽反应装置内高温金属氧化物和高温氢气和高温水蒸汽进入分离装置，分离装置上部喷射冷却水冷却高温氢气和高温水蒸汽和高温金属氧化物，高温水蒸汽冷却成高温水，高温水与高温氢气分离，高温水沉积到分离装置下部，高温金属氧化物落入分离装置下部水中，加热水，氢气进入氢气存储装置内存储或氢气进入氢气输送管输出，热水泵将分离装置下部高温水输出，金属氧化物提取装置提取水中金属氧化物，金属氧化物输送到金属氧化物存储装置。2.高温水蒸汽与高温金属颗粒氧化制氢装置，包括：水蒸汽发生器，水蒸汽加热装置，感应加热设备，水蒸汽反应装置，金属颗粒，旋转轴，叶片，电机，分离装置，氢气存储装置，氧化物存储装置，监测装置，其特征是：水蒸汽发生器将水转化成水蒸汽，水蒸汽加热装置将水蒸汽加热到300
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1100℃高温，高温水蒸汽送入水蒸汽反应装置内，金属颗粒送人水蒸汽反应装置内，高温水蒸汽加热金属颗粒，开启感应加热设备，感应加热设备加热金属颗粒和高温水蒸汽，高温金属颗粒熔化成高温金属液滴，旋转金属叶片撞击和搅拌高温水蒸汽和高温金属液滴，高温金属液滴与高温水蒸汽发生氧化反应，生成高温金属氧化物，放出热量，释放高温氢气，旋转金属叶片推动水蒸汽反应装置内高温金属氧化物和高温氢气和高温水蒸汽进入分离装置，分离装置上部喷射冷却水冷却高温氢气和高温水蒸汽和高温金属氧化物，高温水蒸汽冷却成高温水，高温水与高温氢气分离，高温水沉积到分离装置下部，高温金属氧化物落入分离装置下部水中，加热水，氢气进入氢气存储装置内存储或氢气进入氢气输送管输出，热水泵将分离装置下部高温水输出，金属氧化物提取装置提取水中金属氧化物，金属氧化物输送到金属氧化物存储装置，输送装置将金属氧化物输送到氧化物电解还原装置，电解熔融，混合金属氧化物电解液，阴极金属还原，阳极生成氧气，氧气进入氧气存储装置内存储，还原金属颗粒重复循环使用。3.如权利要求1所述高温水蒸汽与高温金属颗粒氧化制氢装置，其特征是：水蒸汽发生器将水转化成水蒸汽，水蒸汽加热装置将水蒸汽加热到300
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1100℃高温，高温水蒸汽送入水蒸汽反应装置内，输入铝颗粒，高温水蒸汽加热铝颗粒，开启感应加热设备，感应加热设备加热铝颗粒和高温水蒸汽，高温铝颗粒熔化成高温铝液滴，旋转金属叶片撞击和搅拌高温水蒸汽和高温铝液滴，高温铝液滴与高温水蒸汽发生氧化反应，生成高温铝氧化物，放出热量，释放高温氢气，旋转金属叶片推动水蒸汽反应装置内高温铝氧化物和高温氢气和高温水蒸汽进入分离装置，分离装置上部喷射冷却水冷却高温氢气和高温水蒸汽和高温铝氧化物，高温水蒸汽冷却成高温水，高温水与高温氢气分离，高温水沉积到分离装置下部，高温铝氧化物落入分离装置下部水中，加热水，氢气进入氢气存储装置内存储或氢气进入氢气输送管输出，热水泵将分离装置下部高温水输出，金属氧化物提取装置提取水中铝氧化物，铝氧化物输送到金属氧化物存储装置。
4.如权利要求1所述高温水蒸汽与高温金属颗粒氧化制氢装置，其特征是：水蒸汽发生器将水转化成水蒸汽，水蒸汽加热装置将水蒸汽加热到300
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1100℃高温，高温水蒸汽送入水蒸汽反应装置内，输入铝颗粒，高温水蒸汽加热铝颗粒，开启感应加热设备，感应加热设备加热铝颗粒和高温水蒸汽，高温铝颗粒熔化成高温铝液滴，旋转金属叶片撞击和搅拌高温水蒸汽和高温铝液滴，高温铝液滴与高温水蒸汽发生氧化反应，生成高温铝氧化物，放出热量，释放高温氢气，旋转金属叶片推动水蒸汽反应装置内高温铝氧化物和高温氢气和高温水蒸汽进入分离装置，分离装置上部喷射冷却水冷却高温氢气和高温水蒸汽和高温铝氧化物，高温水蒸汽冷却成高温水，高温水与高温氢气分离，高温水沉积到分离装置下部，高温铝氧化物落入分离装置下部水中，加热水，氢气进入氢气存储装置内存储或氢气进入氢气输送管输出，热水泵将分离装置下部高温水输出，金属氧化物提取装置提取水中铝氧化物，铝氧化物输送到金属氧化物存储装置，输送装置将铝氧化物输送到铝氧化物电解还原装置，电解熔融混合铝氧化物电解液，阴极铝还原，阳极生成氧气，氧气进入氧气存储装置内存储，还原铝颗粒重复循环使用。5.如权利要求1所述高温水蒸汽与高温金属颗粒氧化制氢装置，其特征是：水蒸汽发生器将水转化成水蒸汽，水蒸汽加热装置将水蒸汽加热到300
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1000℃高温，高温水蒸汽送入水蒸汽反应装置内，输入铝颗粒和镁颗粒，高温水蒸汽加热铝颗粒和镁颗粒，开启感应加热设备，感应加热设备加热铝颗粒和镁颗粒和高温水蒸汽，高温铝颗粒熔化成高温铝液滴，高温镁颗粒熔化成高温镁液滴，旋转金属叶片撞击和搅拌高温水蒸汽和高温铝液滴和高温镁液滴，高温铝液滴与高温水蒸汽发生氧化反应，生成高温铝氧化物，放出热量，释放高温氢气，高温镁液滴与高温水蒸汽发生氧化反应，生成高温镁氧化物，放出热量，释放高温氢气，旋转金属叶片推动水蒸汽反应装置内高温铝氧化物和高温镁氧化物和高温氢气和高温水蒸汽进入分离装置，分离装置上部喷射冷却水冷却高温氢气和高温水蒸汽和高温铝氧化物和高温镁氧化物，高温水蒸汽冷却成高温水，高温水与高温氢气分离，高温水沉积到分离装置下部，高温铝氧化物和高温镁氧化物落入分离装置下部水中，加热水，氢气进入氢气存储装置内存储或氢气进入氢气输送管输出，热水泵将分离装置下部高温水输出，金属氧化物提取装置提取水中铝氧化物和镁氧化物，铝氧化物和镁氧化物输送到金属氧化物存储装置。6.如权利要求1或2或3或4或5所述高温水蒸汽与高温金属颗粒氧化制氢装置，其特征是：采用光伏或风力或水利发电，光伏或风力或水利发出的电加热水蒸汽、驱动电磁感应加热器，电磁感应加热器加热高温金属颗粒和高温水蒸汽，高温金属颗粒熔化成金属液滴，光伏或风力或水利发出的电驱动电机旋转，旋转金属叶片撞击和搅拌高温水蒸汽和高温金属液滴，金属液滴与金属颗粒表面氧化物分离，高温金属液滴与高温水蒸汽发生氧化反应，生成高温金属氧化物，放出热量，释放高温氢气，旋转金属叶片推动水蒸汽反应装置内高温金属氧化物和高温氢气和高温水蒸汽进入分离装置，分离装置上部喷射冷却水冷却高温氢气和高...

【专利技术属性】
技术研发人员：王广武，
申请(专利权)人：王广武，
类型：发明
国别省市：