一种氢化镁水解连续可控制氢系统、方法及应用
文献发布时间:2023-06-19 16:11:11
技术领域
本发明涉及水解制氢技术领域,具体涉及一种氢化镁水解连续可 控制氢系统、方法及应用。
背景技术
氢能作为理想的二次能源之一,具有如下优点:(1)储量丰富 且来源广泛;(2)氢的燃烧净热值高;(3)氢气燃烧产物为水,不 会对环境造成影响,且产物水又可以作为氢气制备的原材料循环利用; (4)氢能的利用形式比较多,既可直接作为燃料释放热能,也可以用作基本原料参与化工生产。
基于以上优势,氢能是替代化石燃料的理想选择。氢气的大规模 使用需要解决氢气的制备、氢气的储存与运输、氢气的释放与使用等 几方面的技术问题。目前氢气的制备技术较多,例如水电解制氢、化 石燃料制氢、生物质制氢、氢化物水解制氢等。制备的氢气需运输至 目的地才能够使用,氢化镁作为一种固体储氢材料具有Mg来源广泛、 储氢密度大等优点,是一种具有发展潜力的固态储氢材料,可有效的 储存氢气,实现氢气的安全运输。
然而氢化镁在水解制氢过程中生成的氢氧化镁钝化层会包覆在 氢化镁表面,阻止氢化镁与水进一步发生反应,这就导致氢化镁水解 制氢过程不可控,另在加入酸性物质调控的过程中,水解过程对酸性 物质敏感,也导致放氢速率不可控。
发明内容
本发明提供了一种氢化镁水解连续可控制氢系统、方法及应用, 解决了以上所述的技术问题。
本发明解决上述技术问题的方案如下:
一种氢化镁水解连续可控制氢系统,包括供液系统、水解反应系 统、多孔列管、pH检测计、硅胶柱和分子筛柱,所述供液系统通过 导管及阀门与水解反应系统连通,所述水解反应系统内插接有多孔列 管,所述水解反应系统的内部位于列管的底端设有pH检测计,所述 列管出口依次连接有硅胶柱和分子筛柱。本发明的有益效果是:可实 现氢气的可控持续释放。
在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进。
进一步,所述供液系统为一种浮顶罐,罐的顶部可根据液体的多 少自由浮动,所述供液系统为氢化镁水解提供水解液,水解液pH值 为1.5-2.5。
采用上述进一步方案的有益效果是:实现水解液连续输入,控制 水解反应速率,实现水解反应可持续。
进一步,所述列管内部填装有氢化镁,且所述列管壁面设置有孔 结构,其孔径范围为20nm~100um,列管为烧结板或陶瓷膜。
采用上述进一步方案的有益效果是:水解液可进入反应列管内部, 控制氢化镁与水解液接触量,保证反应可控稳定。
一种氢化镁水解连续可控制氢系统的制氢方法,其特征在于:
步骤一、向反应器的列管内部加入固体氢化镁水解样品,加入水 解液透过多孔列管壁面后与氢化镁反应,加入的酸性水解液可破坏氢 化镁表面生成的氢氧化镁钝化层,促使氢化镁与水的反应;;
步骤二、通过供液系统底部的阀门调节水解系统中液位的高低与 氢气流量控制器连锁实现氢气的释放。底部阀门与水解液供液阀门调 整水解系统内囤积液体的量,氢气流量控制器流量过大则反馈水解液 输出阀门降低水解液输入,同时反应器底部阀门打开使水解液位降低, 减缓水解产氢速率,反之水解液量增大,与氢化镁接触增加,水解产 氢速率加快,以此控制水解反应速率,实现可控放氢;
步骤三、释放的氢气通过硅胶柱和分子筛柱进行纯化。
一种如权利要求5所述氢化镁水解可控制氢方法在制备氢气上 的应用。
一种如权利要求5所述氢化镁水解可控制氢方法在制备燃料原 料参与化工生产上的应用。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发 明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较 佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实 施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请 的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构 成对本发明的不当限定。
在附图中:
图1为本发明的系统原理示意图;
图2为本发明的制备方法流程示意图;
图3为本发明的制氢速率效果图。
附图中,各标号所代表的部件列表如下:
1、供液系统;2、水解反应系统;3、列管;4、pH检测计;5、 硅胶柱;6、分子筛柱。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于 解释本发明,并非用于限定本发明的范围。在下列段落中参照附图以 举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书,本发明 的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且 均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的 目的。
需要说明的是,当组件被称为“固定于”另一个组件,它可以直 接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是 “连接”另一个组件,它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时 存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件,它可以 是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用 的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只 是为了说明的目的。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发 明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说 明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于 限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所 列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示,本发明公开了一种氢化镁水解连续可控制氢系统, 包括供液系统1、水解反应系统2、列管3、pH检测计4、硅胶柱5 和分子筛柱6,供液系统1为本实施例的浮顶罐,罐的顶部可根据液 体的多少自由浮动,供液系统1为氢化镁水解提供水解液,水解液pH值为1.5-2.5,供液系统1通过导管及阀门与水解反应系统2连通, 水解反应系统2内插接有列管3,列管3内部填装有氢化镁,且列管 3壁面设置有孔结构,其孔径范围为20nm~100um,列管3为烧结板 或陶瓷膜,水解反应系统2的内部位于列管3的底端设有pH检测计 4,列管出口依次连接有硅胶柱5和分子筛柱6。
如图2所示,本发明的另一目的在于提供一种氢化镁水解连续可 控制氢系统的制氢方法,包括以下步骤:
步骤一、向反应器的列管内部加入固体氢化镁水解样品,后在水 解反应器中加入水解液,通过多孔列管的表面开孔与内部氢化镁接触 反应,通过酸性水解液破坏氢氧化镁钝化层促使氢化镁与水反应。
步骤二、通过供液系统底部的阀门调节水解系统中液位的高低与 氢气流量控制器连锁实现氢气的释放,底部阀门与水解液供液阀门调 整水解系统内囤积液体的量,氢气流量控制器流量过大则反馈水解液 输出阀门,降低水解液输入同时反应器底部阀门打开使水解液位降低, 减缓水解产氢速率;反之水解液量增大,与氢化镁接触增加水解产氢 速率加快,以此控制水解反应速率,实现可控放氢。
步骤三、释放的氢气通过硅胶柱和分子筛柱进行纯化。
本发明的另一目的在于提供一种氢化镁水解可控制氢方法在制 备氢气上的应用。
本发明的另一目的在于提供一种氢化镁水解可控制氢方法在制 备燃料原料参与化工生产上的应用。
以上所述,仅为本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何 形式上的限制;凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以 上所述而顺畅地实施本发明;但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱 离本发明技术方案范围内,利用以上所揭示的技术内容而做出的些许 更动、修饰与演变的等同变化,均为本发明的等效实施例;同时,凡 依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修 饰与演变等,均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。
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