【技术实现步骤摘要】
本申请属于制氢，具体涉及一种制氢装置及制氢方法。
技术介绍
1、甲烷裂解制氢技术作为另外一种零碳排放制氢技术，且该过程还可以产生高附加值的碳产品，如石墨、碳纳米管及富勒烯等，因而受到广泛关注。其中，基于高温熔融金属裂解甲烷制氢技术因具有装置简单、转化率相对较高等优点而成为研究热点。高温熔融金属可以快速均匀加热甲烷，导致甲烷裂解产生氢气及固体碳。由于所产生固体碳的密度远低于液态金属，因此会自动与液态金属进行分离并漂浮在液态金属表面，有效避免了传统甲烷裂解过程中的种种弊端。
2、但是在实际反应过程中由于反应的持续进行，漂浮于熔融金属表面的固体碳会不断增加，因此需要定期对所产生的固体碳进行清理并排出反应器以保证甲烷裂解反应的持续进行。但这势必需要停机进行处理，不仅导致生产效率降低，而且也可能造成生产成本的增加。
技术实现思路
1、专利技术目的：本申请实施例提供一种制氢装置，旨在解决现有的熔融金属裂解甲烷所产生的固体碳无法同步排出、需要停机排碳的问题。本申请实施例还提供一种制氢方法。
2、技术方案：本申请实施例所述的一种制氢装置，包括：
3、反应部，具有反应室，所述反应部的顶部设有出口，所述出口与所述反应室连通；
4、排碳部，与所述出口相对，并与所述反应部连接以密封所述出口所述排碳部包括排碳组件和驱动组件，排碳组件设置于所述出口背离所述反应室的一侧，驱动组件设置于所述排碳组件背离所述出口的一侧并与所述排碳组件连接；
5、其中，所述
6、在一些实施例中，所述驱动组件包括：
7、壳体，包括顶壁以及与所述顶壁连接的侧壁，所述顶壁与所述侧壁围成有容纳腔，所述顶壁与所述出口相对；
8、主动构件，可活动地设置于所述侧壁背离所述容纳腔的一侧；
9、从动构件，设置于所述容纳腔，并可转动地连接于所述顶壁；
10、其中，所述主动构件和所述从动构件在所述侧壁上的正投影至少部分重合，以使所述主动构件转动以带动所述从动构件转动。
11、在一些实施例中，所述主动构件与所述侧壁间隔设置，所述从动构件与所述侧壁间隔设置。
12、在一些实施例中，所述侧壁背离所述容纳腔的一侧设有支撑台，所述主动构件可活动地设置于所述支撑台背离所述反应部的一侧。
13、在一些实施例中，所述支撑台背离所述反应部的一侧设有容纳槽，所述主动构件可活动地设置于所述容纳槽内。
14、在一些实施例中，所述主动构件包括第一磁铁，所述从动构件包括第二磁铁，所述第一磁铁与所述第二磁铁磁性相反；在所述主动构件和所述从动构件停转时，所述第一磁铁与所述第二磁铁在所述侧壁上的正投影至少部分重合。
15、在一些实施例中，
16、所述主动构件包括：
17、第一支架，环绕所述侧壁设置；
18、多个所述第一磁铁，间隔设置在所述侧壁外侧并分别连接于所述第一支架朝向所述侧壁的一侧；
19、所述从动构件包括：
20、传动轴，可转动地连接于所述顶壁；
21、第二支架，套设于所述传动轴并与所述传动轴固定连接；
22、多个第二磁铁，间隔设置并分别连接于所述第二支架朝向所述侧壁的一侧；
23、其中，在所述主动构件和所述从动构件停转时，每个所述第二磁铁与一个所述第一磁铁在所述侧壁上的正投用至少部分重合。
24、在一些实施例中，所述壳体还包括底壁，所述底壁连接于所述侧壁远离所述顶壁的一侧并盖封所述容纳腔，所述第二支架及所述第二磁铁位于所述容纳腔内，所述传动轴的部分穿过所述底壁并与所述排碳组件连接，所述传动轴可转动地与所述底壁连接。
25、在一些实施例中，所述驱动组件还包括冷却组件，所述冷却组件环绕设置于所述侧壁背离所述容纳腔的一侧。
26、在一些实施例中，还包括导流部，所述导流部与所述驱动组件连接，所述导流部远离所述驱动组件的一侧环绕所述出口设置并与所述反应部连接；所述导流部具有导流腔，所述排碳组件设置于所述导流腔内，所述出口与所述导流腔连通，所述导流腔用于容纳制氢产生的固体碳。
27、在一些实施例中，所述导流部还具有：
28、导流通道，与所述导流腔连通，且所述导流通道远离所述驱动组件的一端向远离所述反应部的方向倾斜延伸，用以将所述固体碳从所述容纳腔内导出；
29、第一出气口，设置于所述导流腔远离所述导流通道的一侧并与所述导流腔连通。
30、在一些实施例中，还包括收集部，所述收集部连接于所述导流部远离所述驱动组件的一端；所述收集部具有暂存腔，所述暂存腔与所述导流通道连通用以暂存从所述导流通道导出的所述固体碳。
31、在一些实施例中，所述收集部还具有过渡腔和收集腔，所述过渡腔设置于所述暂存腔远离所述导流通道的一侧，所述收集腔设置于所述过渡腔远离所述暂存腔的一侧；所述暂存腔和所述过渡腔之间设有第一阀，用以分隔或连通所述暂存腔和所述过渡腔；所述过渡腔与所述收集腔之间设有第二阀，用以分隔或连通所述过渡腔和所述收集腔。
32、在一些实施例中，所述排碳组件为离心叶轮。
33、相应的，本申请实施例提供了一种制氢方法，应用如前述实施例中任意一项所述的制氢装置，包括如下步骤：
34、在所述反应部的所述反应室内设置熔融金属；
35、从所述反应部的底部向所述反应室内通入甲烷，并使所述甲烷通过所述熔融金属；
36、在所述甲烷裂解后产生的固体碳到达所述出口位置后，转动所述驱动组件，所述驱动组件带动所述排碳组件转动以将超出所述出口的所述固体碳排出所述反应部。
37、有益效果：与现有技术相比，本申请实施例的一种制氢装置，包括反应部和排碳部；反应部具有反应室，反应部的顶部设有出口，出口与反应室连通；排碳部与出口相对并与反应部连接以密封出口；排碳部包括排碳组件和驱动组件，排碳组件设置于出口背离反应室的一侧；驱动组件设置于排碳组件背离出口的一侧并与排碳组件连接；其中，排碳组件用于将出口处的固体碳排除。本申请借助固体碳与熔融金属不相容并相互分离的特性，使固体碳与高温熔融金属在重力作用下呈现上下两层分层的状态，在持续裂解甲烷制氢的过程中，固体碳持续向上堆积，此时在反应部出口设置排碳组件，能将从出口继续向上堆积的固态体碳清除，如此可以在甲烷裂解过程中进行固体碳的排除，实现不停机排碳，提高生产效率。同时，本申请直接将排碳部设置于出口上方，有效减少空间的占用，且使整个制氢装置结构简化，有效减少装置冗余，从而减少了不必要的能量消耗以及管道堵塞。
38、与现有技术相比，本申请实施例提供了一种制氢方法，应用如前述实施例中任意一项所述的制氢装置，包括如下步骤：在所述反应部的所述反应室内设置熔融金属；从所述反应部的底部向所述反应室内通入甲烷，并使所述甲烷通过所述熔融金属；在所述甲烷裂解后产生的固本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种制氢装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的制氢装置，其特征在于，所述驱动组件(22)包括：
3.根据权利要求2所述的制氢装置，其特征在于，所述主动构件(222)与所述侧壁(2212)间隔设置，所述从动构件(223)与所述侧壁(2212)间隔设置。
4.根据权利要求3所述的制氢装置，其特征在于，所述侧壁(2212)背离所述容纳腔(2213)的一侧设有支撑台(2214)，所述主动构件(222)可活动地设置于所述支撑台(2214)背离所述反应部(1)的一侧。
5.根据权利要求4所述的制氢装置，其特征在于，所述支撑台(2214)背离所述反应部(1)的一侧设有容纳槽(2215)，所述主动构件(222)可活动地设置于所述容纳槽(2215)内。
6.根据权利要求5所述的制氢装置，其特征在于，所述主动构件(222)包括第一磁铁(2221)，所述从动构件(223)包括第二磁铁(2231)，所述第一磁铁(2221)与所述第二磁铁(2231)磁性相反；在所述主动构件(222)和所述从动构件(223)停转时，所述第一磁铁(2
7.根据权利要求6所述的制氢装置，其特征在于，
8.根据权利要求7所述的制氢装置，其特征在于，所述壳体(221)还包括底壁(2216)，所述底壁(2216)连接于所述侧壁(2212)远离所述顶壁(2211)的一侧并盖封所述容纳腔(2213)，所述第二支架(2233)及所述第二磁铁(2231)位于所述容纳腔(2213)内，所述传动轴(2232)的部分穿过所述底壁(2216)并与所述排碳组件(21)连接，所述传动轴(2232)可转动地与所述底壁(2216)连接。
9.根据权利要求2所述的制氢装置，其特征在于，所述驱动组件(22)还包括冷却组件(224)，所述冷却组件(224)环绕设置于所述侧壁(2212)背离所述容纳腔(2213)的一侧。
10.根据权利要求2所述的制氢装置，其特征在于，还包括导流部(3)，所述导流部(3)与所述驱动组件(22)连接，所述导流部(3)远离所述驱动组件(22)的一侧环绕所述出口(12)设置并与所述反应部(1)连接；所述导流部(3)具有导流腔(31)，所述排碳组件(21)设置于所述导流腔(31)内，所述出口(12)与所述导流腔(31)连通，所述导流腔(31)用于容纳制氢产生的固体碳。
11.根据权利要求10所述的制氢装置，其特征在于，所述导流部(3)还具有：
12.根据权利要求11所述的制氢装置，其特征在于，还包括收集部(4)，所述收集部(4)连接于所述导流部(3)远离所述驱动组件(22)的一端；所述收集部(4)具有暂存腔(41)、过渡腔(42)和收集腔(43)；所述暂存腔(41)与所述导流通道(32)连通用以暂存从所述导流通道(32)导出的所述固体碳；所述过渡腔(42)设置于所述暂存腔(41)远离所述导流通道(32)的一侧；所述收集腔(43)设置于所述过渡腔(42)远离所述暂存腔(41)的一侧；所述暂存腔(41)和所述过渡腔(42)之间设有第一阀(44)，用以分隔或连通所述暂存腔(41)和所述过渡腔(42)；所述过渡腔(42)与所述收集腔(43)之间设有第二阀(45)，用以分隔或连通所述过渡腔(42)和所述收集腔(43)。
13.根据权利要求1所述的制氢装置，其特征在于，所述排碳组件(21)为离心叶轮。
14.一种制氢方法，其特征在于应用权利要求1-13中任意一项所述的制氢装置，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种制氢装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的制氢装置，其特征在于，所述驱动组件(22)包括：
3.根据权利要求2所述的制氢装置，其特征在于，所述主动构件(222)与所述侧壁(2212)间隔设置，所述从动构件(223)与所述侧壁(2212)间隔设置。
4.根据权利要求3所述的制氢装置，其特征在于，所述侧壁(2212)背离所述容纳腔(2213)的一侧设有支撑台(2214)，所述主动构件(222)可活动地设置于所述支撑台(2214)背离所述反应部(1)的一侧。
5.根据权利要求4所述的制氢装置，其特征在于，所述支撑台(2214)背离所述反应部(1)的一侧设有容纳槽(2215)，所述主动构件(222)可活动地设置于所述容纳槽(2215)内。
6.根据权利要求5所述的制氢装置，其特征在于，所述主动构件(222)包括第一磁铁(2221)，所述从动构件(223)包括第二磁铁(2231)，所述第一磁铁(2221)与所述第二磁铁(2231)磁性相反；在所述主动构件(222)和所述从动构件(223)停转时，所述第一磁铁(2221)与所述第二磁铁(2231)在所述侧壁(2212)上的正投影至少部分重合。
7.根据权利要求6所述的制氢装置，其特征在于，
8.根据权利要求7所述的制氢装置，其特征在于，所述壳体(221)还包括底壁(2216)，所述底壁(2216)连接于所述侧壁(2212)远离所述顶壁(2211)的一侧并盖封所述容纳腔(2213)，所述第二支架(2233)及所述第二磁铁(2231)位于所述容纳腔(2213)内，所述传动轴(2232)的部分穿过所述底壁(2216)并与所述排碳组件(21)连接，所述传动轴(2232)可转动地与所述底壁(2216)连接。...
【专利技术属性】
技术研发人员：王建维，李珂，李晓波，胡兴雷，陈秋燕，杨浩然，肖照宇，王容，周蕊，魏冕，梁子慕，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七一一研究所，
类型：发明
国别省市：
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