一种流水固氢发氢装置

技术领域

本发明涉及氢气生成装置的技术领域，具体为一种流水固氢发氢装置。

背景技术

作为储存氢的方式之一，存在一种包藏合金方式。作为包藏合金方式，由于其不需要在超高压、极低温这样的特殊状态下储存氢，因此不仅具有操作容易且安全性较高的优异特征，而且还具有每单位体积的氢储存量较高的优异特征。在40239中国公告公報2013800326813号中，公开一种采用包藏合金方式的氢产生装置。40239中国公告公報2013800326813号涉及的氢产生装置具有收容以氢化镁为主要成分的镁基氢化物粉末以及酸性物粉末的混合粉末的圆筒状的储存室、储水的储水室与燃料电池。向储存室插入有从储水室导出的注水管，从而从储水室向储存室供给水。当向储存室供水时，镁基氢化物粉末按照化学式(1)所记载那样进行水解，而产生氢。向燃料电池供给所产生的氢，从而用于发电。

[化学式1]

MgH

[化学式2]

MgH

现有技术的氢发装置，将金属氢化物一次性放进氢发，然后和液体反应物(水)混合，存在以下问题：1、为了装置的安全性需配置冷却装置；2、产生氢气的速度慢，利用率低，反应的时间长；3、由于需一次性容纳较多的固态氢化物，导致氢发装置体积很大；4、不利于实现固态氢化物制氢在新能源汽车及工业领域的产业化。

发明内容

本发明基于固体氢技术，提出一种流水固氢发氢装置，操作简单、安全性高、系统稳定、供氢量大、控制单元少、储氢密度高的新型固体氢发氢装置。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种流水固氢发氢装置，包括

固氢生成装置，所述的固氢生成装置具有多个独立的反应舱体，所述的反应舱体内储存有固体氢化物；

供水单元，所述的供水单元包括具有加热功能的中继水箱，所述的中继水箱与外界的冷水源连通，供水单元可将中继水箱内的水可操作的输送至每个反应舱体；

多重水过滤装置，所述的多重水过滤装置包括泄水过滤罐，所述的泄水过滤罐的顶部与每个反应舱体的底部连通，用于接受反应混合液，泄水过滤罐一侧与每个反应舱体的顶部连通，用于接受生成氢气，反应混合液和氢气的混合物通过连通在泄水过滤罐底部的混合管路与中继水箱连通；

氢气冷却装置，所述的氢气冷却装置通过气路与中继水箱的连通；

氢气提纯装置，所述的氢气提纯装置与氢气冷却装置的出气管路连通。

进一步的，所述的反应舱体包括舱体、储藏芯体和过滤装置，所述的储藏芯体的侧面设置有通孔，所述的舱体的顶部设置有进水口，并在底部设置有出水口，所述的过滤装置设置在出水口上。

进一步的，所述的中继水箱内设置有加热装置。

进一步的，所述的泄水过滤罐的出口上设置有过泥装置。

进一步的，所述的泄水过滤罐上还设置有机械泄压阀和爆破阀，泄水过滤罐还与中继水箱连通。

进一步的，所述的氢气冷却装置包括散热装置和冷凝水箱，所述的冷凝水箱中的水可回流到中继水箱中。

进一步的，所述的氢气提纯装置与外界的氢气储存装置连通。

进一步的，所述的固氢生成装置还包括支撑板，所述的支撑板设置在储藏芯体的底部，并且支撑板边缘与舱体宽度为5㎜的空隙。

进一步的，所述的储藏芯体表面包覆过滤套袋，储藏芯体的底部出口上设置有蜂窝状多孔过滤结构。

进一步的，所述的流水固氢发氢装置还包括控制系统，所述的控制系统包括水泵、单向阀、开关阀、液位传感器、温度传感器、压力传感器和控制策略，其中：

所述的水泵用于将冷凝水箱中的水回流到中继水箱中，用于将中继水箱的中流入到反应舱体内以及泄水过滤罐中；

所述的单向阀设置在每个反应舱体的进口和出口上，设置在冷凝水箱回流管路上以及中继水箱与泄水过滤罐的管路上；

所诉的液位传感器和温度传感器设置在中继水箱中；

所述的压力传感器设置在每个反应舱体内；

所述的控制策略包括

在检测到外部负载拉载信号时，固氢供电系统启动，控制系统收集压力传感器的温度信息并处理该压力信息后判定当前反应舱体是否需要开始运行，控制系统收集温度传感器和液位传感器的数据，并且基于该数据判断中继水箱中水量是否充足；

在系统判定需要开启反应舱体时，开启加热装置，持续给中继水箱中的水提温；在水温达到预设温度后，开启水泵向反应舱体注入流动热水；

获得反应舱体内的温度信息，温度超过阈值时以及在降低氢气发生速度时，停止加热中继水箱，提供温度更低的水，在加快氢气生成速度，开启加热装置提供热水；

获得中继水箱中的水位信息，通过冷凝水箱补水；

停止生向反应舱体内输入水，停止生成氢气。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本专利提出的方案成功的杜绝了原有氢气发生装置中氢化镁与水反应的安全隐患。原本的技术方案中氢化镁与水呈放热反应，且温度越高，反应越剧烈，所以必须增加冷却系统，控制温度。如果出现温度控制失效的时候，反应不可控，温度急剧上升，在到达水的沸点后，氢气发生装置内的水快速蒸发，可达到短时间内膨胀1600多倍，舱内压强飙升，存在爆炸的风险；在本专利的方案中，可以取消冷却系统，减少控制逻辑与功率输出(即缺少9冷却装置)，在最大的反应时也可以避免爆炸的风险(装置内水到达沸点，理论上温度的最高点，氢化镁与水反应的极值点)。通过快速的泄水功能与参与反应的少量流水，隔离反应物，有效的控制反应，且功率密度远大于控制温度下的氢化镁生氢反应，实现了氢气生电装置的体积功率密度、质量功率密度、效率等核心指标。

本专利提出的方案成功的杜绝了原有氢气发生装置体积过大的问题。原本的技术方案中，将定量的氢化镁放入反应舱中，通过定量注水使之持续反应，因此舱内有大部分空间用来储水，体积密度低。而且在一次试验反应完成后，需将反应舱内的反应产物清理出后跟换新的原料再继续反应，不利于在产品中应用；在本专利中，氢化镁在反应舱体中可以基本填满，多余的水直接抽出，不占用反应舱的空间，大大的增加的空间的利用率。

本专利提出的方案可以将反应物有效的回收，通过多重过滤将反应出的氧化镁和氢氧化镁保留在舱内，之后集体回收，再重复制成氢化镁再次利用。

附图说明

图1为本发明示意图；

图2为本发明反应舱体的示意图。

图中：固氢生成装置-1、反应舱体-2、中继水箱-3、泄水过滤罐-4、氢气提纯装置-5、舱体-6、储藏芯体-7、过滤装置-8、支撑板-9、加热装置-10、过泥装置-11、机械泄压阀-12、爆破阀-13、散热装置-14、冷凝水箱-15、水泵-16、单向阀-17、开关阀-18、液位传感器-19、温度传感器-20、压力传感器-21。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅附图，本发明提供的一种实施例：一种流水固氢发氢装置，包括

固氢生成装置1，所述的固氢生成装置1具有多个独立的反应舱体2，所述的反应舱体2内储存有固体氢化物，固体氢化物优选为氢化镁，所述的反应舱体2包括舱体6、储藏芯体7和过滤装置8，所述的储藏芯体7的侧面设置有通孔，所述的舱体6的顶部设置有进水口，并在底部设置有出水口，所述的过滤装置8设置在出水口上，氢化镁为颗粒，所述的储藏芯体7表面包覆由一层或多层的涤纶无纺布材料制成的过滤套袋，储藏芯体7的底部出口上设置有氧化镁制成的蜂窝状多孔过滤结构，当然过滤套袋和蜂窝状多孔过滤结构可以选择其他材料制成，所述的固氢生成装置还包括支撑板9，所述的支撑板9设置在储藏芯体7的底部，并且支撑板9边缘与舱体6宽度为5㎜的空隙，设置的支撑板9可以有效的阻止在生产时候波浪的产生。

供水单元，所述的供水单元包括具有加热功能的中继水箱3，所述的中继水箱3与外界的冷水源连通，供水单元可将中继水箱3内的水可操作的输送至每个反应舱体2，所述的中继水箱3内设置有加热装置10。

多重水过滤装置，所述的多重水过滤装置包括泄水过滤罐4，所述的泄水过滤罐4的顶部与每个反应舱体2的底部连通，用于接受反应混合液，泄水过滤罐4一侧与每个反应舱体2的顶部连通，用于接受生成氢气，反应混合液和氢气的混合物通过连通在泄水过滤罐4底部的混合管路与中继水箱3连通，所述的泄水过滤罐4的出口上设置有过泥装置11。所述的泄水过滤罐4上还设置有机械泄压阀12和爆破阀13，泄水过滤罐4还与中继水箱3连通.

氢气冷却装置，所述的氢气冷却装置通过气路与中继水箱3的连通，所述的氢气冷却装置包括散热装置14和冷凝水箱15，所述的冷凝水箱15中的水可回流到中继水箱3中。

氢气提纯装置5，所述的氢气提纯装置5与氢气冷却装置的出气管路连通，所述的氢气提纯装置5与外界的氢气储存装置连通。

具体的，所述的流水固氢发氢装置还包括控制系统，所述的控制系统包括水泵16、单向阀17、开关阀18、液位传感器19、温度传感器20、压力传感器21和控制策略，其中：

所述的水泵16用于将冷凝水箱15中的水回流到中继水箱3中，用于将中继水箱3的中流入到反应舱体2内以及泄水过滤罐4中。

所述的单向阀17设置在每个反应舱体2的进口和出口上，设置在冷凝水箱15回流管路上以及中继水箱3与泄水过滤罐4的管路上。

所诉的液位传感器19和温度传感器20设置在中继水箱3中。

所述的压力传感器21设置在每个反应舱体2内。

所述的控制策略包括

在检测到外部负载拉载信号时，固氢供电系统启动，控制系统收集压力传感器21的温度信息并处理该压力信息后判定当前反应舱体2是否需要开始运行，控制系统收集温度传感器20和液位传感器19的数据，并且基于该数据判断中继水箱3中水量是否充足；

在系统判定需要开启反应舱体2时，开启加热装置10，持续给中继水箱3中的水提温；在水温达到预设温度后，开启水泵16向反应舱体2注入流动热水。

获得反应舱体2内的温度信息，温度超过阈值时以及在降低氢气发生速度时，停止加热中继水箱3，提供温度更低的水，在加快氢气生成速度，开启加热装置10提供热水；

获得中继水箱3中的水位信息，通过冷凝水箱15补水；

停止生向反应舱体2内输入水，停止生成氢气。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。