一種基于鋁合金與水反應(yīng)的可控制氫裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于鋁合金與水反應(yīng)的可控制氫裝置，水倉(1)和合金倉(2)分別通過管道和閥門連接反應(yīng)倉(4)，中間水倉(3)通過管道連接到所述的反應(yīng)倉(4)的底部，所述的反應(yīng)倉(4)內(nèi)裝備有水平放置的反應(yīng)網(wǎng)(401)，所述的反應(yīng)網(wǎng)(401)的空隙間距小于合金小球的直徑，所述的反應(yīng)倉(4)底部通過管道和閥門連接廢液倉(5)，所述的反應(yīng)倉(4)的頂部通過管道和減壓閥(41)連接有耗氫裝置(6)。合金倉內(nèi)有合金小球，可與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣。反應(yīng)倉裝配有反應(yīng)網(wǎng)，能夠與中間水倉一起調(diào)節(jié)產(chǎn)氫速率。本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡單，利用自身壓力來進(jìn)行氫氣發(fā)生和產(chǎn)氫速率的調(diào)節(jié)，無需消耗額外能源，且無需配備氫氣儲存裝置。
【專利說明】一種基于鋁合金與水反應(yīng)的可控制氫裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制氫裝置，特別是涉及一種基于鋁合金與水反應(yīng)的可控制氫裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]石油資源的枯竭、環(huán)境的日益惡化刺激了世界各國對新能源(太陽能、氫能、風(fēng)能等)的開發(fā)和利用，其中氫能具有清潔環(huán)保、可儲存和可再生等優(yōu)點(diǎn)。鋁是地殼中含量最多的金屬元素，以鋁基為主體的合金材料能夠在常溫中性條件下與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，該方法成本低廉，使用安全，產(chǎn)物可回收利用，無污染。
[0003]發(fā)明專利(CN201110049658.8)開發(fā)了一種便攜式安全可控的水解制氫裝置，該方法簡單，但制氫裝置帶有大量的附件，如壓力傳感器、微型泵、控制電路等，大大增加了系統(tǒng)結(jié)夠的復(fù)雜性和裝置的制造成本，且在使用過程中需要消耗額外電能來進(jìn)行產(chǎn)氫調(diào)節(jié)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種不需要消耗額外的電能且結(jié)構(gòu)簡單、易于維護(hù)、成本低廉的基于鋁合金與水反應(yīng)的可控制氫裝置。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的基于鋁合金與水反應(yīng)的可控制氫裝置，水倉和合金倉分別通過管道和閥門連接反應(yīng)倉，中間水倉通過管道連接所述的反應(yīng)倉的底部，所述的反應(yīng)倉內(nèi)裝備有水平放置的反應(yīng)網(wǎng)，所述的反應(yīng)網(wǎng)的空隙間距小于合金小球的直徑，所述的反應(yīng)倉底部通過管道和閥門連接廢液倉，所述的反應(yīng)倉的頂部通過管道和減壓閥連接有耗氫裝置。
[0006]所述的中間水倉和所述的反應(yīng)倉由一段“U”形管相連接。
[0007]所述的水倉和所述的合金倉的底部分別通過管道和閥門連接所述的反應(yīng)倉的頂部。
[0008]所述的水倉的頂部裝有空氣閥。
[0009]所述的合金倉的頂部裝有倉蓋。
[0010]所述的中間水倉的底部裝有廢液閥與所述的廢液倉連接。
[0011]所述的反應(yīng)倉上裝備有觀察窗。
[0012]所述的反應(yīng)倉與所述的耗氫裝置相連接的管道上裝有氫氣閥和干燥器。
[0013]所述的耗氫裝置指的是氫燃料電池。
[0014]采用上述技術(shù)方案的基于鋁合金與水反應(yīng)的可控制氫裝置，水倉用于儲存水，合金倉用于儲存鋁合金小球，中間水倉用于臨時儲存水，反應(yīng)倉用于鋁合金與水發(fā)生反應(yīng)，廢液倉用于儲存廢水，耗氫裝置使用產(chǎn)生的氫氣。合金倉包括頂部的倉蓋和底部的合金卸料閥，倉蓋用于合金的補(bǔ)充和合金倉的密封。中間水倉頂部裝有空氣閥、底部裝有水閥，“U”形管可防止中間水倉中的空氣進(jìn)入反應(yīng)倉中。
[0015]反應(yīng)倉中裝備有反應(yīng)網(wǎng)、觀察窗和底部的廢液閥，反應(yīng)網(wǎng)用于承載鋁合金小球，觀察窗用于觀測反應(yīng)倉內(nèi)液面高度，廢液閥用于定期排出廢液和廢渣。
[0016]反應(yīng)倉與耗氫裝置之間依次連接有氫氣閥、減壓閥和干燥器，通過調(diào)節(jié)氫氣閥可以控制反應(yīng)倉中氫氣的排出與否，通過設(shè)定減壓閥可以將氫氣的速率控制在一定范圍內(nèi)。
[0017]所述的耗氫裝置指的是氫燃料電池。
[0018]控制原理:通過水閥可控制進(jìn)入反應(yīng)倉的總水量，通過合金卸料閥可控制進(jìn)入反應(yīng)倉中的合金小球數(shù)量，當(dāng)合金倉內(nèi)液面高于反應(yīng)網(wǎng)時，合金與水接觸并發(fā)生反應(yīng)，合金倉內(nèi)壓力逐漸增大，通過設(shè)定好的減壓閥可以將排出的氫氣控制在一定速率范圍內(nèi)，當(dāng)反應(yīng)倉內(nèi)氣壓過大，部分液體將會被壓縮到中間水倉中，從而使合金倉內(nèi)液面低于反應(yīng)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)合金與水分離而停止反應(yīng)，當(dāng)合金倉內(nèi)氣壓變小，中間水倉中的液體會因為重力回到反應(yīng)倉，當(dāng)液面再次高于反應(yīng)網(wǎng)時，反應(yīng)重新開始，如此往復(fù)進(jìn)行可保證產(chǎn)氫速率在一定范圍內(nèi)，降低了減壓閥的工作強(qiáng)度，由于“U”形管中會保留一定液體，可以有效防止中間水倉中的空氣進(jìn)入到反應(yīng)倉。
[0019]與同類制氫裝置相比，被裝置具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0020]1)本發(fā)明的制氫裝置結(jié)構(gòu)簡單、易于維護(hù)、成本低廉。
[0021]2)本發(fā)明通過反應(yīng)器自身壓力來調(diào)節(jié)產(chǎn)氫速率，不需要消耗額外的電能來進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以隨時控制氫氣的發(fā)生與否，無需專門的儲氫裝置，規(guī)避了氫氣儲存的風(fēng)險。
[0022]3)本發(fā)明適用于鋁鎵合金、鋁鋰合金等多種可與水反應(yīng)的鋁合金制氫材料。
[0023]4)本發(fā)明有利于定期有效的回收反應(yīng)產(chǎn)物，不會造成環(huán)境污染。
[0024]綜上所述，本發(fā)明是一種不需要消耗額外的電能且結(jié)構(gòu)簡單、易于維護(hù)、成本低廉的基于鋁合金與水反應(yīng)的可控制氫裝置。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026]下面通過實(shí)施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，其目的僅在于更好理解本發(fā)明的設(shè)計內(nèi)容而非限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0027]實(shí)施例1:
[0028]如圖1所示，基于鋁合金與水反應(yīng)的可控制氫裝置，包括儲存水的水倉1、儲存鋁合金小球的合金倉2、臨時儲存水的中間水倉3、鋁合金與水發(fā)生反應(yīng)所在的反應(yīng)倉4、儲存廢水的廢液倉5和使用氫氣的耗氫裝置6，水倉1的頂部裝有空氣閥11，水倉1的底部通過管道和水閥12連接反應(yīng)倉4的頂部,合金倉2的頂部裝有倉蓋201,合金倉2的底部通過管道和合金閥23連接反應(yīng)倉4頂部，中間水倉3的頂部裝有第一空氣閥34，中間水倉3底部通過管道連接反應(yīng)倉4的底部,反應(yīng)倉4底部通過管道和排污閥46連接廢液倉5的頂部，反應(yīng)倉4的頂部通過管道依次連接有氫氣閥47、減壓閥41、干燥器42和耗氫裝置6，耗氫裝置6指的是氫燃料電池。
[0029]中間水倉3與反應(yīng)倉4之間有一段“U”形管301，“U”形管301可防止中間水倉3中的空氣進(jìn)入反應(yīng)倉4中。
[0030]中間水倉3的底部裝有廢液閥35與廢液倉5連接。
[0031]反應(yīng)倉4內(nèi)設(shè)有水平放置的反應(yīng)網(wǎng)401，反應(yīng)倉4上設(shè)有觀察窗402，反應(yīng)網(wǎng)401用于承載鋁合金小球，觀察窗402用于觀測反應(yīng)倉4內(nèi)液面高度。
[0032]合金倉2中儲存的物料為鋁鎵合金，通過調(diào)節(jié)水閥12可以控制進(jìn)入反應(yīng)倉4的總水量，通過控制合金閥23可以控制進(jìn)入反應(yīng)倉4中的合金總量，通過中間水倉3可以防止反應(yīng)倉4中的氣壓過大，通過調(diào)節(jié)氫氣閥47可以控制反應(yīng)倉4中氫氣的排出與否，通過設(shè)定減壓閥41可以將氫氣的速率控制在一定范圍內(nèi)。
[0033]實(shí)施例2:
[0034]裝置同實(shí)施例1。合金倉2中儲存的物料為為鋁鋰合金，通過調(diào)節(jié)水閥12可以控制進(jìn)入反應(yīng)倉4的總水量，通過控制合金閥23可以控制進(jìn)入反應(yīng)倉4中的合金總量，通過中間水倉3可以防止反應(yīng)倉4中的氣壓過大，通過調(diào)節(jié)氫氣閥47可以控制反應(yīng)倉4中氫氣的排出與否，通過設(shè)定減壓閥41可以將氫氣的速率控制在一定范圍內(nèi)。
[0035]實(shí)施例3:
[0036]裝置同實(shí)施例1。合金倉2中儲存的物料為為鋁鎵銦錫合金，通過調(diào)節(jié)水閥12可以控制進(jìn)入反應(yīng)倉4的總水量，通過控制合金閥23可以控制進(jìn)入反應(yīng)倉4中的合金總量，通過中間水倉3可以防止反應(yīng)倉4中的氣壓過大，通過調(diào)節(jié)氫氣閥47可以控制反應(yīng)倉4中氫氣的排出與否，通過設(shè)定減壓閥41可以將氫氣的速率控制在一定范圍內(nèi)。
[0037]實(shí)施例4:
[0038]裝置同實(shí)施例1。合金倉2中儲存的物料為為鋁鎵銦錫鋰合金，通過調(diào)節(jié)水閥12可以控制進(jìn)入反應(yīng)倉4的總水量，通過控制合金閥23可以控制進(jìn)入反應(yīng)倉4中的合金總量，通過中間水倉3可以防止反應(yīng)倉4中的氣壓過大，通過調(diào)節(jié)氫氣閥47可以控制反應(yīng)倉4中氫氣的排出與否，通過設(shè)定減壓閥41可以將氫氣的速率控制在一定范圍內(nèi)。
[0039]實(shí)施例5:
[0040]裝置同實(shí)施例1。合金倉中儲存的物料為為實(shí)施例1、2、3、4中所用固體反應(yīng)物料的兩種、三種或四種的混合，通過調(diào)節(jié)水閥12可以控制進(jìn)入反應(yīng)倉4的總水量，通過控制合金閥23可以控制進(jìn)入反應(yīng)倉4中的合金總量，通過中間水倉3可以防止反應(yīng)倉4中的氣壓過大，通過調(diào)節(jié)氫氣閥47可以控制反應(yīng)倉4中氫氣的排出與否，通過設(shè)定減壓閥41可以將氫氣的速率控制在一定范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于鋁合金與水反應(yīng)的可控制氫裝置，其特征在于:水倉(I)和合金倉(2)分別通過管道和閥門連接反應(yīng)倉(4)，中間水倉(3)通過管道連接到所述的反應(yīng)倉(4)的底部，所述的反應(yīng)倉(4)內(nèi)裝備有水平放置的反應(yīng)網(wǎng)(401)，所述的反應(yīng)網(wǎng)(401)的空隙間距小于合金小球的直徑，所述的反應(yīng)倉(4)底部通過管道和閥門連接廢液倉(5)，所述的反應(yīng)倉(4)的頂部通過管道和減壓閥(41)連接有耗氫裝置(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鋁合金與水反應(yīng)的可控制氫裝置，其特征在于:所述的中間水倉(3)和所述的反應(yīng)倉(4)由一段“U”形管(301)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于鋁合金與水反應(yīng)的可控制氫裝置，其特征在于:所述的水倉⑴和所述的合金倉⑵的底部分別通過管道和閥門連接所述的反應(yīng)倉⑷的頂部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于鋁合金與水反應(yīng)的可控制氫裝置，其特征在于:所述的水倉(I)的頂部裝有空氣閥(11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于鋁合金與水反應(yīng)的可控制氫裝置，其特征在于:所述的合金倉(2)的頂部裝有倉蓋(201)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于鋁合金與水反應(yīng)的可控制氫裝置，其特征在于:所述的中間水倉(3)的底部裝有廢液閥(Z5)與所述的廢液倉(5)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于鋁合金與水反應(yīng)的可控制氫裝置，其特征在于:所述的中間水倉⑶的底部裝有廢液閥(35)與所述的廢液倉(5)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于鋁合金與水反應(yīng)的可控制氫裝置，其特征在于:所述的反應(yīng)倉(4)上裝備有觀察窗(402)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于鋁合金與水反應(yīng)的可控制氫裝置，其特征在于:所述的反應(yīng)倉(4)與所述的耗氫裝置(6)相連接的管道上裝有氫氣閥(47)和干燥器(42)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于鋁合金與水反應(yīng)的可控制氫裝置，其特征在于:所述的耗氫裝置(6)指的是氫燃料電池。
【文檔編號】C01B3/08GK104276541SQ201410467867
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】周向陽, 楊娟, 王輝, 劉宏專, 楊燾, 羅楚城, 李鴻成 申請人:中南大學(xué)