專利名稱：一種可控式廢鋁制氫裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于新能源領(lǐng)域，特別涉及一種可以為燃料電池提供氫源的可控式廢鋁制氫裝置。
背景技術(shù)：
目前，全球經(jīng)濟(jì)面臨著巨大的能源危機(jī)，自從哥本哈根會(huì)議召開后，節(jié)能減排和發(fā)展理想替代能源更是迫在眉睫。其中，燃料電池具有廣闊的發(fā)展空間，被譽(yù)為人類的第四代能源。然而，燃料電池的氫源問題卻是其商業(yè)化的技術(shù)瓶頸，解決氫源問題比解決燃料電池本身更具有意義。鋁及鋁合金密度小、比強(qiáng)度高、耐腐蝕性和抗氧化性好，易于加工和再生利用，被廣泛應(yīng)用于建筑、運(yùn)輸、國防、包裝等行業(yè)和日常生活領(lǐng)域。隨著對資源的需求越來越大，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、提高廢鋁的利用率已成為世界鋁工業(yè)的必然趨勢。我國是鋁生產(chǎn)和消費(fèi)大國， 每年產(chǎn)生的廢鋁量巨大，如果長時(shí)間對廢鋁不進(jìn)行回收而遺棄，廢鋁則會(huì)在大氣中受到腐蝕，如果再與海水、土壤中的腐蝕性化學(xué)物質(zhì)接觸，容易發(fā)生猛烈的化學(xué)反應(yīng)，從而造成了對環(huán)境的污染，所以改變廢鋁的利用方式也是當(dāng)今廢鋁利用領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。鋁在氫氧化鈉溶液中會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)2A1 + 6H20 + 2Na0H — 2NaAl (OH)4+ 3H2NaAl (OH) 4 — NaOH + Al (OH) 3從上面兩式可以看出，NaOH反應(yīng)前后沒有變化，消耗的僅是鋁和水，所以NaOH只起催化劑的作用。根據(jù)這一原理，將廢鋁用來制氫，為燃料電池提供氫源，能夠提高廢鋁的利用率，為發(fā)展燃料電池提供了理想的原料。中國專利公開號為CN101671003Y的專利中，報(bào)道了一種便攜式固液反應(yīng)氣體發(fā)生器，該裝置可以應(yīng)用于廢鋁制氫，但制取氫氣時(shí)要將發(fā)生器倒置，若是密封不好，容易使反應(yīng)溶液逸出，存在安全隱患；且該裝置不能按照人為需求來控制固液反應(yīng)的進(jìn)行和停止， 可控性不強(qiáng)。
發(fā)明內(nèi)容實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有固液反應(yīng)氣體發(fā)生裝置的不足和缺陷，提供一種可控性強(qiáng)、操作簡便、安全可靠的可控式廢鋁制氫裝置，從而為燃料電池提供氫源。技術(shù)方案為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案為一種可控式廢鋁制氫裝置由圓蓋、氫氣出口、可伸縮塑料軟管、圓柱螺旋彈簧、L形彈簧柱、按鈕、掛柱、彈簧片、反應(yīng)圓筒、圓柱罐體、原料容器、反應(yīng)溶液、濾網(wǎng)篩組成；其中 反應(yīng)圓筒置于圓柱罐體的管槽內(nèi)，可伸縮塑料軟管的下端套在反應(yīng)圓筒上，圓柱螺旋彈簧穿過可伸縮塑料軟管和反應(yīng)圓筒并卡在圓蓋和圓柱罐體之間，濾網(wǎng)篩放在原料容器中，原料容器被掛柱鉤住并置于反應(yīng)圓筒內(nèi)；掛柱、原料容器和濾網(wǎng)篩的材質(zhì)均為不銹鋼，能夠耐酸、堿、鹽等浸蝕性介質(zhì)的腐蝕。所述的圓蓋的頂部中心處設(shè)有氫氣出口，底部的兩個(gè)對稱的L形彈簧柱、掛柱、可伸縮塑料軟管都嵌入圓蓋中與其連為一體。所述的圓柱螺旋彈簧的內(nèi)徑比可伸縮塑料軟管的直徑和圓柱罐體內(nèi)的管槽的直徑都大。所述的圓柱罐體的薄壁上有兩個(gè)對稱的按鈕，按鈕穿過薄壁與彈簧片固定連接， 所述彈簧片固定在圓柱罐體的厚壁上。所述的原料容器呈圓錐狀，頂部直徑比底部直徑大，頂部敞口，頂部壁面上開有兩個(gè)對稱的小口，供掛柱穿過；底部和壁面均為濾網(wǎng)，濾網(wǎng)的孔徑要保證反應(yīng)溶液能夠自由透過；直徑小的濾網(wǎng)篩卡在下面，直徑大的濾網(wǎng)篩卡在上面。所述的濾網(wǎng)篩呈圓形，周圍有網(wǎng)箍，直徑介于原料容器頂部直徑和底部直徑之間。本實(shí)用新型的原理是廢鋁被加工成顆粒后，粒徑大小不一，把它們放入不同孔徑的濾網(wǎng)篩上進(jìn)行篩分，再將盛放廢鋁顆粒的各濾網(wǎng)篩放入原料容器中，利用原料容器的圓錐狀構(gòu)造能夠使得直徑小的濾網(wǎng)篩卡在下面，直徑大的濾網(wǎng)篩卡在上面。按下圓蓋后，圓柱螺旋彈簧被壓縮且可伸縮塑料軟管縮短，圓蓋底部的兩個(gè)L形彈簧柱嵌入圓柱罐體上按鈕穿過的薄壁卡槽內(nèi)；由于原料容器被掛柱鉤住且掛柱與圓蓋連為一體，所以玻璃圓管內(nèi)的原料容器位置下降，反應(yīng)溶液透過原料容器與濾網(wǎng)篩上的廢鋁顆粒發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣，氫氣從圓蓋上的氫氣出口逸出，為燃料電池提供氫源。若要停止供氫，同時(shí)按下圓柱罐體兩邊的按鈕，兩個(gè)L形彈簧柱被按鈕推到圓柱罐體的薄壁內(nèi)，此時(shí)由于圓柱螺旋彈簧要復(fù)位，原料容器的位置上升，便能實(shí)現(xiàn)固液分離，制氫反應(yīng)停止；松開按鈕后，按鈕由于彈簧片的彈性而復(fù)位。有益效果本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為(1)本實(shí)用新型的提供的一種可控式廢鋁制氫裝置，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，可控性強(qiáng)；(2)本實(shí)用新型的提供的一種可控式廢鋁制氫裝置，拆卸方便，安全可靠；(3)實(shí)驗(yàn)過程直觀，實(shí)驗(yàn)參數(shù)與反應(yīng)效果便于記錄和調(diào)整，可廣泛應(yīng)用于相關(guān)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)，也可作為燃料電池提供氫源，適用范圍廣。

圖1為本實(shí)用新型可控式廢鋁制氫裝置的剖面示意圖；圖2為本實(shí)用新型可控式廢鋁制氫裝置的立體示意圖；圖3為本實(shí)用新型中的原料容器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型中的濾網(wǎng)篩的結(jié)構(gòu)示意圖。示意圖中零部件的標(biāo)號說明圓蓋1，氫氣出口 2，可伸縮塑料軟管3，圓柱螺旋彈簧4，L形彈簧柱5，按鈕6，掛柱7，彈簧片8，反應(yīng)圓筒9，圓柱罐體10，原料容器11，反應(yīng)溶液12，濾網(wǎng)篩13。
具體實(shí)施方式
為能進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作詳細(xì)描述圖1和圖2分別為本實(shí)用新型可控式廢鋁制氫裝置的剖面示意圖和立體示意圖， 所述的可控式廢鋁制氫裝置由圓蓋1、氫氣出口 2、可伸縮塑料軟管3、圓柱螺旋彈簧4、L形彈簧柱5、按鈕6、掛柱7、彈簧片8、反應(yīng)圓筒9、圓柱罐體10、原料容器11、反應(yīng)溶液12、濾網(wǎng)篩13組成；其中反應(yīng)圓筒9置于圓柱罐體10的管槽內(nèi)，可伸縮塑料軟管3的下端套在反應(yīng)圓筒9上，圓柱螺旋彈簧4穿過可伸縮塑料軟管3和反應(yīng)圓筒9并卡在圓蓋1和圓柱罐體10之間，濾網(wǎng)篩13放在原料容器11中，原料容器11被掛柱7鉤住并置于反應(yīng)圓筒9 內(nèi)；掛柱7、原料容器11和濾網(wǎng)篩13的材質(zhì)均為不銹鋼，能夠耐酸、堿、鹽等浸蝕性介質(zhì)的腐蝕。所述的圓蓋1的頂部中心處設(shè)有氫氣出口 2，底部的兩個(gè)對稱的L形彈簧柱5、掛柱7、可伸縮塑料軟管3都嵌入圓蓋1中與其連為一體。所述的圓柱螺旋彈簧4的內(nèi)徑比可伸縮塑料軟管3的直徑和圓柱罐體10內(nèi)的管槽的直徑都大。所述的圓柱罐體10的薄壁上有兩個(gè)對稱的按鈕6，按鈕6穿過薄壁與彈簧片8固定連接，所述彈簧片8固定在圓柱罐體10的厚壁上。圖3為本實(shí)用新型原料容器的結(jié)構(gòu)示意圖，原料容器11呈圓錐狀，頂部直徑比底部直徑大，頂部敞口，頂部壁面上開有兩個(gè)對稱的小口，供掛柱7穿過；底部和壁面均為濾網(wǎng)，濾網(wǎng)的孔徑要保證反應(yīng)溶液12能夠自由透過；直徑小的濾網(wǎng)篩13卡在下面，直徑大的濾網(wǎng)篩13卡在上面。圖4為本實(shí)用新型濾網(wǎng)篩的結(jié)構(gòu)示意圖，濾網(wǎng)篩13呈圓形，周圍有網(wǎng)箍，直徑介于原料容器11頂部直徑和底部直徑之間。下面結(jié)合實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。實(shí)施例將收集的廢鋁(鋁條、鋁塊、鋁片等)制成廢鋁顆粒，配制濃度為0. 5 mol/L的氫氧化鈉溶液作為反應(yīng)溶液12，利用該裝置開始制氫(a)向反應(yīng)圓筒9內(nèi)加入濃度為0. 5 mol/L的氫氧化鈉溶液50 ml，再將反應(yīng)圓筒 9放入圓柱罐體10的管槽內(nèi)，本實(shí)施例中反應(yīng)圓筒9的直徑為55 mm，可伸縮塑料軟管3的直徑為57 mm,圓柱罐體10內(nèi)的管槽的直徑為60 mm,圓柱螺旋彈簧4的內(nèi)徑為70 mm。(b)把廢鋁顆粒放入不同孔徑的濾網(wǎng)篩13上進(jìn)行篩分，再將篩分過后的各濾網(wǎng)篩 13放入原料容器11中，使得直徑小的濾網(wǎng)篩13卡在下面，直徑大的濾網(wǎng)篩13卡在上面，然后用圓蓋1上的掛住7鉤住原料容器11，本實(shí)施例中原料容器11的頂部直徑為50 mm，底部直徑為25 mm，原料容器11內(nèi)放入三層濾網(wǎng)篩13，三層濾網(wǎng)篩13的直徑分別為45 mm、35 mm、30 mmD(c)將圓柱螺旋彈簧4穿過反應(yīng)圓筒9放在圓柱罐體10內(nèi)管槽外的厚壁上。(d)蓋上圓蓋1，使原料容器11被置于反應(yīng)圓筒9內(nèi)，可伸縮塑料軟管3的下端套在反應(yīng)圓筒9上，圓柱螺旋彈簧4穿過可伸縮塑料軟管3和反應(yīng)圓筒9并卡在圓蓋1和圓柱罐體10之間，此時(shí)氫氧化鈉溶液的液面高度低于原料容器11的底部。[0045](e)按下圓蓋1，圓柱螺旋彈簧4被壓縮且可伸縮塑料軟管3縮短，圓蓋1底部的兩個(gè)L形彈簧柱5下降嵌入圓柱罐體10上按鈕6穿過的薄壁卡槽內(nèi)；由于原料容器11被掛柱7鉤住且掛柱7與圓蓋1連為一體，所以玻璃圓管9內(nèi)的原料容器11位置下降，氫氧化鈉溶液透過原料容器11與濾網(wǎng)篩13上的廢鋁顆粒發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣，氫氣從圓蓋1上的氫氣出口 2逸出，為燃料電池提供氫源，鋁在氫氧化鈉溶液中會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)2A1 + 6H20 + 2Na0H — 2NaAl (OH)4+ 3H2NaAl (OH) 4 — NaOH + Al (OH) 3(f)若要停止供氫，同時(shí)按下圓柱罐體10兩邊的按鈕6，兩個(gè)L形彈簧柱5被按鈕 6推到圓柱罐體10的薄壁內(nèi)，此時(shí)由于圓柱螺旋彈簧4要復(fù)位，原料容器11的位置上升，便能實(shí)現(xiàn)固液分離，制氫反應(yīng)停止；松開按鈕6后，按鈕6由于彈簧片8的彈性而復(fù)位。(g)當(dāng)廢鋁顆粒反應(yīng)完全后，需要更換原料時(shí)，先取下圓蓋1，卸下原料容器11并取出各濾網(wǎng)篩13，倒掉殘?jiān)⑶逑春笤偌由蠌U鋁顆粒。本實(shí)施例的一種可控式廢鋁制氫裝置，結(jié)構(gòu)簡單，可控性強(qiáng)，能方便的控制反應(yīng)的開始與停止；實(shí)驗(yàn)過程直觀，實(shí)驗(yàn)參數(shù)與反應(yīng)效果便于記錄和調(diào)整。
權(quán)利要求1.一種可控式廢鋁制氫裝置，由圓蓋(1)、氫氣出口(2)、可伸縮塑料軟管(3)、圓柱螺旋彈簧(4)、L形彈簧柱(5)、按鈕(6)、掛柱(7)、彈簧片(8)、反應(yīng)圓筒(9)、圓柱罐體(10)、 原料容器(11)、濾網(wǎng)篩(13)組成，其特征在于所述的反應(yīng)圓筒(9)置于圓柱罐體(10)的管槽內(nèi)，可伸縮塑料軟管(3)的下端套在反應(yīng)圓筒(9)上，圓柱螺旋彈簧(4)穿過可伸縮塑料軟管(3)和反應(yīng)圓筒(9)并卡在圓蓋(1)和圓柱罐體(10)之間，濾網(wǎng)篩(13)放在原料容器(11)中，原料容器(11)被掛柱(7)鉤住并置于反應(yīng)圓筒(9)內(nèi)；掛柱(7)、原料容器(11) 和濾網(wǎng)篩(13)的材質(zhì)均為不銹鋼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可控式廢鋁制氫裝置，其特征在于所述的圓蓋(1)的頂部中心處設(shè)有氫氣出口(2)，底部的兩個(gè)對稱的L形彈簧柱(5)、掛柱(7)、可伸縮塑料軟管 (3)都嵌入圓蓋(1)中與其連為一體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種可控式廢鋁制氫裝置，其特征在于所述的圓柱螺旋彈簧(4)的內(nèi)徑比可伸縮塑料軟管(3)的直徑和圓柱罐體(10)內(nèi)的管槽的直徑都大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可控式廢鋁制氫裝置，其特征在于所述的圓柱罐體(10)的薄壁上有兩個(gè)對稱的按鈕(6)，按鈕(6)穿過薄壁與彈簧片(8)固定連接，所述彈簧片(8)固定在圓柱罐體(10)的厚壁上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可控式廢鋁制氫裝置，其特征在于所述的原料容器(11)呈圓錐狀，頂部直徑比底部直徑大，頂部敞口，頂部壁面上開有兩個(gè)對稱的小口，底部和壁面均為濾網(wǎng)；直徑小的濾網(wǎng)篩(13)卡在下面，直徑大的濾網(wǎng)篩(13)卡在上面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種可控式廢鋁制氫裝置，其特征在于所述的濾網(wǎng)篩(13) 呈圓形，周圍有網(wǎng)箍，濾網(wǎng)篩(13)的直徑介于原料容器(11)頂部直徑和底部直徑之間。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種可控式廢鋁制氫裝置，屬于新能源領(lǐng)域。所述的可控式廢鋁制氫裝置由圓蓋、氫氣出口、可伸縮塑料軟管、圓柱螺旋彈簧、L形彈簧柱、按鈕、掛柱、彈簧片、反應(yīng)圓筒、圓柱罐體、原料容器、氫氧化鈉溶液、濾網(wǎng)篩組成；其中反應(yīng)圓筒置于圓柱罐體的管槽內(nèi)，可伸縮塑料軟管的下端套在反應(yīng)圓筒上，圓柱螺旋彈簧穿過可伸縮塑料軟管和反應(yīng)圓筒并卡在圓蓋和圓柱罐體之間，濾網(wǎng)篩放在原料容器中，原料容器被掛柱鉤住并置于反應(yīng)圓筒內(nèi)；掛柱、原料容器和濾網(wǎng)篩的材質(zhì)均為不銹鋼。本實(shí)用新型可控性強(qiáng)、操作簡便、拆卸方便、安全可靠、適用范圍廣。
文檔編號C01B3/06GK202116294SQ20112025610
公開日2012年1月18日 申請日期2011年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月20日
發(fā)明者夏鳴, 孫運(yùn)蘭 申請人:夏鳴