本發(fā)明屬于氫氣制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種鋁堿反應(yīng)制氫裝置。
背景技術(shù)：
氫在現(xiàn)代工業(yè)中有許多用途，如冶金，化工，食品，實驗儀器等行業(yè)均已廣泛使用氫氣。關(guān)于氫氣的制備，目前主要有生物質(zhì)轉(zhuǎn)化；天然氣，石油，煤等化石資源的重整轉(zhuǎn)化；電解水等方法，這些技術(shù)由于存在這樣或那樣的問題尚無法滿足氫能經(jīng)濟發(fā)展對氫的規(guī)?；枨螅绕涫窃跉淙剂想姵仄噾?yīng)用領(lǐng)域。
為了開發(fā)適合氫燃料電池汽車加氫站的制氫技術(shù)，以滿足燃料電池汽車領(lǐng)域的應(yīng)用需求，最近幾年國際上開發(fā)了以硼氫化鈉(nabh4)為代表的新型制氫材料，這類材料能與水發(fā)生化學反應(yīng)而產(chǎn)生氫氣?？刂坪梅磻?yīng)的條件，產(chǎn)生的氫氣就可直接提供給燃料電池或其它需氫設(shè)備。如美國millenniumcell公司與戴姆勒-克萊斯勒公司合作，成功開發(fā)出以硼氫化物儲氫燃料為介質(zhì)的汽車用燃料電池供氫系統(tǒng)，一次加料續(xù)駛里程高達480公里。雖然利用新型輕質(zhì)制/儲氫材料來制氫儲氫有許多優(yōu)點，也取得了不少進展，但進一步的研究表明這類新型化學制氫儲氫燃料系統(tǒng)都存在這樣那樣的問題。以目前研究較多的nabh4體系為例，實際使用過程中就存在以下問題：1)原材料成本貴；2)鈀，釕等貴重金屬催化劑成本高，固載后催化劑使用壽命短(因為水解反應(yīng)是發(fā)生在催化劑表面的劇烈放熱反應(yīng))；3)反應(yīng)產(chǎn)物偏硼酸鈉(nabo2)易堵塞管路；4)反應(yīng)副產(chǎn)物的再生循環(huán)利用難；5)儲氫燃料溶液的穩(wěn)定性差，因為nabh4在強堿性水溶液中處于一個亞穩(wěn)態(tài)，很容易自發(fā)產(chǎn)生水解放出氫氣，存在非常大的安全隱患，同時也不利于長期儲存。這些缺陷使得這種方法的廣泛應(yīng)用受到一定限制。
金屬鋁是日常生活中廣泛使用的材料，從基本化學反應(yīng)知識得知1克金屬鋁與水反應(yīng)可以產(chǎn)生1.24標準升氫氣。鋁在地殼中儲量豐富，而且金屬鋁與水反應(yīng)產(chǎn)物可以再生循環(huán)利用，因此利用金屬鋁尤其是廢棄鋁與水反應(yīng)來制取氫氣可以獲得規(guī)模化，低成本氫源。推廣應(yīng)用基于鋁水解反應(yīng)制氫技術(shù)的加氫站建設(shè)，可極大推動燃料電池汽車基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。由于鋁表面通常存在氧化膜，制氫反應(yīng)通常需要氫氧化鈉催化劑存在的條件下進行，控制好反應(yīng)的條件，產(chǎn)生的氫氣就可直接提供給燃料電池或其它需氫設(shè)備。但是在實際操作中，鋁制氫反應(yīng)系統(tǒng)存在著很多問題，譬如反應(yīng)過程不易控制，無法實現(xiàn)連續(xù)制氫等問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種鋁堿反應(yīng)制氫裝置。
本發(fā)明的目的是提供一種具有結(jié)構(gòu)簡單，可連續(xù)制氫，反應(yīng)可控性好，產(chǎn)氫成本低，輸出壓力高，能耗低等特點的鋁堿反應(yīng)制氫裝置。
在堿催化劑存在的條件下，金屬鋁可以與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，以氫氧化鈉(naoh)催化劑為例：
2al+2naoh+6h2o→2na[al(oh)4]+3h2↑
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：
一種鋁堿反應(yīng)制氫裝置，包括固體儲料罐、反應(yīng)釜和產(chǎn)物收集罐，其特點是：固體儲料罐儲存固體鋁顆粒，固體儲料罐出口接有驅(qū)動機構(gòu)，驅(qū)動機構(gòu)連通反應(yīng)釜上部；反應(yīng)釜出氣口通過管路與驅(qū)動機構(gòu)連接；反應(yīng)釜底部通過管路與產(chǎn)物收集罐連接，產(chǎn)物收集罐上部通過液體輸送泵與反應(yīng)釜中部連接；反應(yīng)釜中部安裝有氣液分離擋板，反應(yīng)釜底部安裝加熱套。
本發(fā)明鋁堿反應(yīng)制氫裝置還可以采用如下技術(shù)方案：
所述的鋁堿反應(yīng)制氫裝置，其特征是：固體鋁顆粒為由鋁粉末壓制成球，外部包覆鋁箔的顆粒。
所述的鋁堿反應(yīng)制氫裝置，其特征是：驅(qū)動機構(gòu)為氣缸活塞。
所述的鋁堿反應(yīng)制氫裝置，其特征是：產(chǎn)物收集罐上部通過液體輸送泵與反應(yīng)釜中部連接。
所述的鋁堿反應(yīng)制氫裝置，其特征是：反應(yīng)釜中部安裝有氣液分離擋板。
所述的鋁堿反應(yīng)制氫裝置，其特征是：反應(yīng)釜底部安裝加熱套。
本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是：
鋁堿反應(yīng)制氫裝置由于采用了本發(fā)明的技術(shù)方案，因此具有結(jié)構(gòu)簡單，可連續(xù)制氫，反應(yīng)可控性好，產(chǎn)氫成本低，輸出壓力高，能耗低等優(yōu)點。
附圖說明
圖1是本發(fā)明鋁堿反應(yīng)制氫裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中，1-儲料罐；2-固體鋁顆粒；3-反應(yīng)釜；4-堿溶液；5-驅(qū)動機構(gòu)；6-液體輸送泵；7-氣液擋板；8-加熱套；9-閥門；10-產(chǎn)物收集罐；11-堿溶液；12-反應(yīng)副產(chǎn)物；13-閥門；14-閥門；15-閥門。
具體實施方式
為能進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下：
實施例1
參閱附圖1。
一種鋁堿反應(yīng)制氫裝置，由儲料罐1，反應(yīng)釜3，和產(chǎn)物收集罐10組成，其特點是：固體儲料罐1儲存固體鋁顆粒2，固體儲料罐1出口接有驅(qū)動機構(gòu)5，驅(qū)動機構(gòu)5連通反應(yīng)釜3上部；反應(yīng)釜3出氣口通過管路與驅(qū)動機構(gòu)5連接；反應(yīng)釜3底部通過管路與產(chǎn)物收集罐10連接，產(chǎn)物收集罐10上部通過液體輸送泵6與反應(yīng)釜3中部連接；反應(yīng)釜3中部安裝有氣液分離擋板7，反應(yīng)釜3底部安裝加熱套8。儲存在產(chǎn)物收集罐10中的氫氧化鈉溶液通過液體輸送泵6輸送到反應(yīng)釜3中，驅(qū)動機構(gòu)5將固體鋁顆粒2推入反應(yīng)釜3中，固體鋁顆粒2與堿液4發(fā)生反應(yīng)制取氫氣。
實施例2
一種鋁堿反應(yīng)制氫裝置，由儲料罐1，反應(yīng)釜3，和產(chǎn)物收集罐10組成。固體儲料罐1儲存固體鋁顆粒2，固體鋁顆粒直徑為5cm。固體儲料罐1出口接有氣缸活塞5，氣缸活塞連通反應(yīng)釜3上部；反應(yīng)釜3出氣口通過管路與驅(qū)動機構(gòu)5連接；反應(yīng)釜3底部通過管路與產(chǎn)物收集罐10連接，產(chǎn)物收集罐10上部通過液體輸送泵6與反應(yīng)釜3中部連接；反應(yīng)釜3中部安裝有氣液分離擋板7，反應(yīng)釜3底部安裝加熱套8。儲存在產(chǎn)物收集罐10中的氫氧化鈉溶液通過液體輸送泵6輸送到反應(yīng)釜3中，啟動氣缸活塞5將固體鋁顆粒2推入反應(yīng)釜3中，固體鋁顆粒2與堿液4發(fā)生反應(yīng)制取氫氣。反應(yīng)產(chǎn)物通過閥門9排放到產(chǎn)物收集罐10，產(chǎn)物在產(chǎn)物收集罐實現(xiàn)冷卻結(jié)晶分離。液體輸送泵再次將堿液輸送到反應(yīng)釜，加熱套8將堿液加熱到指定溫度，氣缸活塞啟動將固體鋁顆粒推入反應(yīng)釜中，固體鋁顆粒與堿液發(fā)生反應(yīng)制取氫氣，隨著反應(yīng)進行，反應(yīng)釜內(nèi)氫氣壓力逐步升高，獲得高壓氫氣輸出。反復(fù)循環(huán)以上過程實現(xiàn)連續(xù)制氫并實現(xiàn)高壓氫輸出。