一种氢化镁水解制氢系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种氢化镁水解制氢系统及其控制方法，主要包括储料系统、反应系统、控制系统、和用氢系统。所述储料系统包括弱酸储料室，弱酸储料室通过输送泵与反应系统中反应室相连接，反应室配置有温度传感器、压力传感器和冷却装置，反应室的出料口依次连接用氢系统中的气液分离室、氢气净化器，氢气净化器出口管上设有气体流量计；所述控制系统包括控制器；温度传感器的温度信号、压力传感器的压力信号、气体流量计的流量信号传输至控制器，控制器对输送泵、冷却装置进行控制调节；本发明专利技术设有压力和温度的监测和冷却装置，能够保证制氢系统安全运行；设有气液分离装置和净化装置，能制够实现氢气的现制现用；通过控制系统对弱酸的加入进行控制，能够实现产氢停启可控，产氢速率可调；能够满足质子交换膜燃料电池设备的应用。池设备的应用。池设备的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种氢化镁水解制氢系统及其控制方法


[0001]本专利技术属于氢气制备与供应
，具体为一种氢化镁水解制氢系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]由于环境污染的加剧以及石油能源的枯竭，近年来燃料电池作为一种清洁的能源转换装置，同时兼具转换效率高、噪音小、能量密度高等诸多优点而吸引了越来越多的科技工作者的关注；氢气的储运和制备因而成为了影响氢能经济发展的关键因素，储氢技术大体可分为物理储氢和化学储氢，其中化学储氢可利用活性物质水解反应制氢，具有储氢量高、使用安全、氢气纯度高等优点，且在常温常压下就能够释放氢气，因此成为近年来的研究热点。
[0003]化学储氢材料主要有硼氢化钠、氢化镁、氢化锂、金属铝粉等；其中MgH2在众多水解制氢材料中，价格相对较低，空气中性质更稳定，且有着更高的储氢密度；MgH2水解制氢反应原理：MgH2+2H2O＝Mg(OH)2+H2，反应过程中放出一定量的热，该反应使得MgH2在水解过程中会在表面形成一层Mg(OH)2钝化层，阻止水进入MgH2参与反应，这就使得单独的MgH2和水反应的产氢量非常小，大大降低了MgH2的产氢率，限制了其应用；通过研究表明，弱酸溶液如柠檬酸、醋酸、草酸等的加入，能够大大提高MgH2的产氢率，优化MgH2的水解制氢性能；经过实验发现氢化镁与水混合，反应一段时间后几乎停止，且产氢率极低，而弱酸的加入能使水解反应迅速启动，且大大提高产氢效率，因此可以通过控制弱酸的加入来控制反应的停启和反应速率；但是现有技术中没有通过控制弱酸的加入进而来控制反应的停启和反应速率，实现产氢停启可控，产氢速率可调的氢化镁水解制氢系统及其控制方法。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种氢化镁水解制氢系统及其控制方法。
[0005]为实现上述技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]本专利技术第一方面，提供一种氢化镁水解制氢系统，所述系统包括：储料系统、控制系统、反应系统和用氢系统；
[0007]所述储料系统包括弱酸储料室，弱酸储料室通过输送泵与反应系统中反应室相连接，反应室配置有温度传感器、压力传感器和冷却装置，反应室的出料口依次连接用氢系统中的气液分离室、氢气净化器，氢气净化器出口管上设有气体流量计；
[0008]所述控制系统包括控制器；温度传感器的温度信号、压力传感器的压力信号、气体流量计的流量信号传输至控制器，控制器对输送泵、冷却装置进行控制调节。
[0009]本专利技术第二方面，提供一种氢化镁水解制氢系统的控制方法，其控制方法步骤为：
[0010](1)氢化镁储氢材料预先装在反应室内，弱酸溶液预先装在弱酸储料室内，先确定燃料电池系统工作所需要的总氢气量，然后确定氢化镁产氢量及其所需要的水和弱酸的总
量；
[0011](2)根据燃料电池系统工作的额定氢气流量，计算并确定输送泵打入弱酸的流量；启动输送泵，弱酸溶液将以设定流量从弱酸储料室送入反应室，与反应室内的氢化镁储氢材料发生反应并产生氢气；
[0012](3)反应过程中温度传感器对于反应器内部的温度T
r
进行实时的监测，并将温度信号传输至控制器，通过控制器对冷却装置进行控制调节；
[0013]反应过程中压力传感器对于反应器内部的压力P
r
进行实时的监测，并将压力信号传输至控制器，通过控制器对输送泵进行控制调节；
[0014](4)反应室中反应后的产物为气液混合物，将在反应器内气压的影响下自动输送到气液分离室，进行气液分离；
[0015](5)氢气净化器对潮湿的氢气进行干燥和净化，经净化后的氢气流入流量计；
[0016](6)系统运行过程中，流量计将对流入的氢气流量Q
i
进行实时地监测，并将流量信号传输给控制器，通过控制器对输送泵进行反馈调节，控制流量在一定范围Q1＜Q
i
＜Q2之间；
[0017](7)经净化后的氢气以稳定可控的流量进入燃料电池系统作为氢源使用。
[0018]本专利技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0019]1、本专利技术通过控制系统控制弱酸溶液的加入来控制反应的停启和反应速率，并实时监测流量，并对流量信号进行反馈和调节，能够实现产氢停启可控，产氢速率可调；
[0020]2、本专利技术以化学储氢物质供氢，储运方便，可将化学能转化为电能，环境友好，具有稳定释放氢气、制氢速率可控、即时供氢、能量密度高等特点；
[0021]3、本专利技术设有冷却装置和压力传感器，确保系统的工作温度和压力正常，系统安全性好；
[0022]4、本专利技术结构简单、轻便，安全可靠，现制现用，适用于化学制氢燃料电池设备的多场合应用。
附图说明
[0023]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
[0024]图1是本专利技术的控制系统的结构示意图；
[0025]图1中：1
‑
储料系统、2
‑
控制系统、3
‑
反应系统和4
‑
用氢系统，其中1
‑
储料系统包括101
‑
弱酸储料室、102
‑
输送泵；2
‑
控制系统包括201控制器；3
‑
反应系统包括301
‑
反应室、302
‑
压力传感器、303
‑
温度传感器和304
‑
冷却装置；4
‑
用氢系统包括401
‑
气液分离室、402
‑
净化器、403
‑
气体流量计和404
‑
燃料电池系统。
具体实施方式
[0026]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明；除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0027]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根
据本申请的示例性实施方式；如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0028]具体地，本专利技术是通过如下所述的技术方案实现的：
[0029]本专利技术第一方面，提供一种氢化镁水解制氢系统，所述系统包括：储料系统、控制系统、反应系统和用氢系统；
[0030]所述储料系统包括弱酸储料室，弱酸储料室通过输送泵与反应系统中反应室相连接，反应室配置有温度传感器、压力传感器和冷却装置，反应室的出料口依次连接用氢系统中的气液分离室、氢气净化器，氢气净化器出口本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢化镁水解制氢系统，其特征在于，所述系统包括：储料系统、控制系统、反应系统和用氢系统；所述储料系统包括弱酸储料室，弱酸储料室通过输送泵与反应系统中反应室相连接，反应室配置有温度传感器、压力传感器和冷却装置，反应室的出料口依次连接用氢系统中的气液分离室、氢气净化器，氢气净化器出口管上设有气体流量计；所述控制系统包括控制器；温度传感器的温度信号、压力传感器的压力信号、气体流量计的流量信号传输至控制器，控制器对输送泵、冷却装置进行控制调节。2.如权利要求1所述的氢化镁水解制氢系统，其特征在于，所述弱酸储料室设有进料口和出料口，出料口与输送泵相连接。3.如权利要求1所述的氢化镁水解制氢系统，其特征在于，所述反应室设置有进料口和出料口，输送泵与反应室的进料口相连接。4.如权利要求1所述的氢化镁水解制氢系统，其特征在于，所述气体流量计出口与燃料电池系统连接。5.一种氢化镁水解制氢系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法步骤为：(1)氢化镁储氢材料预先装在反应室内，弱酸溶液预先装在弱酸储料室内，先确定燃料电池系统工作所需要的总氢气量，然后确定氢化镁产氢量及其所需要的水和弱酸的总量；(2)根据燃料电池系统工作的额定氢气流量，计算并确定输送泵打入弱酸的流量；启动输送泵，弱酸溶液将以设定流量从弱酸储料室送入反应室，与反应室内的氢化镁储氢材料发生反应并产生氢气；(3)反应过程中温度传感器对于反应器内部的温度T
r
进行实时的监测，并将温度信号传输至控制器，通过控制器对冷却装置进行控制调节；反应过程中压力传感器对于反应器内部的压力P
r
进行实时的监测，并将压力信号传输至控制器，通过控制器对输送泵进行控制调节；(4)反应室中反应后的产物为气液混合物，将在反应器内气压的影响下自动输送到气液分离室，进行气液分离；(5)氢气净化器对潮湿的氢气进行干燥和净化，经净化后的氢气流入流量计；(6)系统运行过程中，流量计将对流入的氢气流量Q
i
进行实时地监测，并将流量信号传输给控制器，通过控制器对输送泵进行反馈调节，控制流量在一定范围Q1＜Q
i
＜Q2之间；(7)经净化后的氢气以稳定可控的流量进入燃料电池系统作为氢源使用。6.如权利要求5所述的控制方...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞宇星，郭振，石文荣，张丽，刘阳，梁琦，
申请(专利权)人：中国科学院青岛生物能源与过程研究所，
类型：发明
国别省市：