一种全封闭热化学循环由水制氢系统及供电装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种全封闭热化学循环由水制氢系统，包括：主反应炉，所述主反应炉内设有若干与其进料口和出料口密封连通的中空管，该中空管内填充有非晶体金属催化剂；所述中空管与主反应炉内壁之间形成加热介质流通的加热腔，所述主反应炉上设有与该加热腔连通的第一介质入口和第一介质出口；对主反应炉提供热量的是副反应炉；NO供给装置；水蒸汽供给装置燃料电池；以及储氢装置；所述加热介质为液体Na。利用液体钠将副反应炉产生的大量热量输送给主反应炉，在一种新型非晶体金属催化剂的共同作用下，形成一套全封闭的循环不断的氢气生产线，且所有副产物均可循环使用，无废物排放，给世界一片安宁一片蓝天。

Fully closed thermochemical cycle water producing hydrogen system and power supply device

The invention discloses a fully closed water cycle by thermochemical hydrogen production system, including the main reactor, the main reaction in the furnace is provided with a plurality of its material inlet and the outlet pipe is communicated with the hollow seal, the hollow tube filled with amorphous metal catalyst; the hollow tube and the main reaction heating chamber the heating medium circulation is formed between the inner wall of the furnace, and communicated with the heating chamber of the first medium entrance and the first medium outlet the main reactor; provide heat to the main reactor is side reaction furnace; NO supply device; the steam supply device and fuel cell; hydrogen storage device; the heating medium liquid Na. A lot of heat will be generated by the side reaction furnace liquid sodium is transported to the main reactor, together with a new type of non crystal metal catalyst, forming a full closed loop continuous hydrogen production line, and all the by-products can be recycled, no waste, give the world a peaceful sky.

【技术实现步骤摘要】
一种全封闭热化学循环由水制氢系统及供电装置
本专利技术属于能源利用及开发
，具体是涉及一种全封闭热化学循环由水制氢系统及带有该系统的供电装置。
技术介绍
人类自开始专利技术用火以来，一直沿用以植物纤维(木材)、煤炭、石油、天然气、火电为主体的能源发展道路。时至今日，面对这些不能再生的能源大量开发使用不仅使这些资源面临枯竭，也给人类环境带来严重的灾难。正是在这种背景下，氢能就被人们提到议事日程上来。因为氢能资源广泛、品位高是石油能量的三倍、能再生、无污染。同时又是重要的化工原料，广泛应用于无机和有机合成中。但传统的制氢工艺如电解水制氢，烷烃类制氢都是以牺牲常规能源为代价来获取氢能，因此又被称为“贵族能”除国防军事上用于发射火箭导弹以及半导体工业上用于一部分高纯度氢能外，大部分工业部门、民用部门都因成本过高无法应用。因此各国政府都拔巨资用于研发各种可能开发的领域。热化学循环由水制氢的设想就在这种背景下，于上个世纪60年代第一次中东战争危机后，首先由FUNK等人提出这个设想，60多年来这个设想就成了世界化工前沿学科，因此有人把未来经济称为氢经济，现已成为一个比较热门的新能源研究领域。提出这个设想的基本原理为:如果一步法分解水需要高达3000°C以上的高温，才能把水分解出H2和O2显然这在当时的技术、材料、设备上都是有相当大的难度，于是FUNK等人又提出用多步反应的方法，在较低的温度下逐步分解水，这个设想是对的。但60多年来人们还是不能提出一个切实可行的有效方案能顺利分解水，近半个多世纪来尽管研究工作很活跃，特别欧美日等国政府都投入大量人力物力财力竞相研究开发，有人统计过先后有200多个研究方案。但大部分都不幸夭折，目前尚有几个方案仍处在风雨飘摇之中。如美国L0SALAMS国立实验室气体研究所、通用原子公司与西屋电气公司、意大利LSPRA公司、德国的亚深研究所以及日本都在积极开发这项研究。目前热化学循环由水制氢普遍存在热效率过低，有人综合研究过认为热化学循环由水制氢的热效率必须大于35%才有工业开发价值，而电解水制氢虽然工艺很成熟，但热效率只有25-35%，而分步分解由于流程长，能源消耗自然就多，显然目前热化学循环由水制氢的曲折道路只是人类社会发展历史上的一段小插曲。综观人类社会发展的历史与能源开发的水平息息相关。能源是人类生存和社会发展史上的重要基础。能源利用的每一个专利技术都使社会带来进步和工业生产带来飞跃。蒸汽机动力的出现引发欧洲工业革命，内燃机的出现推动了世界交通运输业的飞跃发展，原子能的发现为人类核能的利用带来新的展望，但原子能是一把双刃剑，巨大的投入也隐存着巨大的风险。唯有氢能的利用没有风险，也没有任何对环境的污染破坏。而且它能反复循环再生利用，是迄今为止人类发现的最理想能源，因此人们普遍认为氢能源将是21世纪的能源。随着前苏联的解体，有关非晶体金属的技术秘密先在西方世界传开。后在东方的日本韩国均捷足先登，我国也不落后。目前非晶体金属已在很多工业部门得到了广泛的研究应用。现有的研究表明非晶体金属的特异催化剂功能得到了世界各国催化剂行业的广泛注意。但是将非晶体金属用于催化热化学循环由水制氢的还未见报道。申请号为CN 200710098468.9的专利文献公开了一种太阳能中低温热驱动的热化学反应制氢系统，包括:原料供应装置，用于贮存制氢所需的原料；原料混合装置，用于混合原料和未反应物；原料计量装置，用于控制单位时间内原料进入预热器的体积；预热器，用于对原料进行预热；太阳能吸收反应器，利用吸收的太阳能热量驱动原料重整反应；太阳能集热器，以线性聚焦方式将低能流密度的太阳能聚集成高能流密度的中低温热能，向原料重整反应提供热量；冷凝器，用于冷却反应产物；气液分离器，用于对混合物进行气液分离；变压吸附装置，用于分离得到纯净的氢气。该装置需要采用太阳能提供热量，装置本身结构复杂，投入较大。且分离出来的副产物不能重复利用。
技术实现思路
本专利技术提供了一种全封闭热化学循环由水制氢系统，该装置整体结构简单，不需要单独提供外部热量，且产生的副产物均可循环利用，投资低，可实现连续化由水制氢工艺。—种全封闭热化学循环由水制氢系统,包括:主反应炉，所述主反应炉内设有若干与其进料口和出料口密封连通的中空管，该中空管内填充有非晶体金属催化剂；所述中空管与主反应炉内壁之间形成加热介质通过的加热腔，所述主反应炉上设有与该加热腔连通的第一介质入口和第一介质出口 ；对主反应炉提供热量的副反应炉，所述副反应炉内设有与其进料口密封连通的燃烧腔，该燃烧腔通过密封的气体管与其出料口连通；所述气体管外壁与副反应炉内壁和燃烧腔外壁之间形成加热介质通过的吸热腔，所述副反应炉上设有分别与所述第一介质出口和第一介质入口连通的第二介质入口和第二介质出口；[0011 ] 对主反应炉和副反应炉提供NO的NO供给装置；对主反应炉的提供水蒸汽的水蒸汽供给装置；用于储存主反应炉产生的氢气的储氢装置，主反应炉的出料口通过带有氢气分离装置的管路与该储氢装置的进口连通；所述储氢装置同时对副反应炉提供氢气；所述加热介质为液体Na。我们已经知道要将H2O分解成H2和O2，它自身是吸热反应需要提供大量的高能耗，但问题的另一面H2本身又潜存有大量的高能量，因为Η2+Ν0 — H20+1/2N2它能产生331KJ的热量显然这是放热反应。要使热化学循环由水制氢真正循环起来，必然要有一个放热反应而另一个就一定是吸热反应，只有这样才能真正循环起来。这是“矛”和“盾”的一个问题两个面。催化剂是动力学上一把钥匙，如果人们能有效地利用“H2”能自身的高能量，让这两者自身结合在一起以子之“矛”攻子之“盾”，再辅以一种新型催化剂从动力学上加速“反应”然后通过装置将这对矛盾体拼装成一个有机的循环装置。本专利技术中采用的催化剂为Mn5Si3的非晶体金属负载型催化剂，Mn5Si3非晶体金属中由于金属原子的排列不再向金属那样排列有序，使得Mn5Si3非晶体金属催化剂本身具有、表面能高，可持续改变成份，具有优良的催化性能。它的短程有序，含有很多配位不饱和原子，富有反应活性，从而具有更多表面活性中心。它的长程无序，其表面保持液态时，原子混乱排列，有利于反应物的吸附，特别催化剂载体蜂窝状的结构，接触面积更适合反应物的吸附，加大流通面积给流通带来畅通无阻，加快了反应速度。所述的催化剂载体可采用常规的具有孔隙结构的催化剂载体，例如可选择堇青石、尖晶石等组成的陶瓷蜂窝状催化剂载体，负载方式也可选用现有技术。催化反应过程中，主反应炉内则通入H2O (气)、NO自下而上与催化剂进行加热反应，其机理为:当H2O (气)冲击催化剂表面时，H2O (气)被催化剂表面所吸附，这样在催化剂作用下，催化剂表面形成一层吸附氧，而H2则随大流向上冲，随后NO又冲到催化剂表面吸附氧层，就和吸附氧生成NO2, NO2脱附后，也往上冲，就这样在催化剂网孔内前仆后继的不断吸附又不断脱附H2和NO2就源源不断产生，就是热化学循环由水制氢的简单原理。在催化剂的作用下，使得H2O (气)、N0在500°C~600°C C外部液体Na作用下即可发生反应，生成氢气。由上述分析可知，在催化剂的作用下，主反应炉中需要的热量远远小于副反应炉产生的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全封闭热化学循环由水制氢系统，其特征在于，包括：主反应炉（1），所述主反应炉内设有若干与其进料口和出料口密封连通的中空管（110），该中空管内填充有非晶体金属催化剂（114）；所述中空管与主反应炉内壁之间形成加热介质通过的加热腔，所述主反应炉上设有与该加热腔连通的第一介质入口（105）和第一介质出口（106）；对主反应炉提供热量的副反应炉（2），所述副反应炉内设有与其进料口密封连通的燃烧腔（207），该燃烧腔通过密封的气体管（206）与其出料口（201）连通；所述气体管外壁与副反应炉内壁和燃烧腔外壁之间形成加热介质通过的吸热腔，所述副反应炉上设有分别与所述第一介质出口（106）和第一介质入口（105）连通的第二介质入口（208）和第二介质出口（209）；对主反应炉（1）和副反应炉（2）提供NO的NO供给装置（3）；对主反应炉（1）的提供水蒸汽的水蒸汽供给装置；用于储存主反应炉（1）产生的氢气的储氢装置（5），主反应炉的出料口通过带有氢气分离装置（6）的管路与该储氢装置的进口连通；所述储氢装置同时对副反应炉提供氢气；所述加热介质为液体Na。

【技术特征摘要】
1.一种全封闭热化学循环由水制氢系统，其特征在于，包括: 主反应炉(1)，所述主反应炉内设有若干与其进料口和出料口密封连通的中空管(110)，该中空管内填充有非晶体金属催化剂(114);所述中空管与主反应炉内壁之间形成加热介质通过的加热腔，所述主反应炉上设有与该加热腔连通的第一介质入口(105)和第一介质出口(106)； 对主反应炉提供热量的副反应炉(2)，所述副反应炉内设有与其进料口密封连通的燃烧腔(207)，该燃烧腔通过密封的气体管(206)与其出料口(201)连通；所述气体管外壁与副反应炉内壁和燃烧腔外壁之间形成加热介质通过的吸热腔，所述副反应炉上设有分别与所述第一介质出口(106)和第一介质入口(105)连通的第二介质入口(208)和第二介质出口(209)； 对主反应炉(I)和副反应炉(2 )提供NO的NO供给装置(3 ); 对主反应炉(I)的提供水蒸汽的水蒸汽供给装置； 用于储存主反应炉(I)产生的氢气的储氢装置(5)，主反应炉的出料口通过带有氢气分离装置(6)的管路与该储氢装置的进口连通；所述储氢装置同时对副反应炉提供氢气； 所述加热介质为液体Na。2.根据权利要求1所述的全封闭热化学循环由水制氢系统，其特征在于，所述中空管(110)内设有同轴设置的方管(113)，方管两端封闭；所述催化剂(114)为蜂窝状的圆柱形结构，圆柱形的中心设有方孔；所述方管穿过催化剂(114)内的方孔将催化剂固定在中空管(110)和方管(113)之间。3.根据权利要求2所述的全封闭热化学循环由水制氢系统，其特征在于，所述方管(113)端部固定有紧固垫片(115)，紧固垫片上设有若干通孔，紧固垫片外径与中空管(110)的外径相同，且紧固垫片一侧与中空管密封固定。4.根据权利要求3所述的全封闭热化学循环由水制氢系统，其特征在于，所述主反...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴佶伟，郑焯文，
申请(专利权)人：吴佶伟，
类型：发明
国别省市：