[發(fā)明專(zhuān)利]化學(xué)氫化物氫氣釋放的開(kāi)關(guān)與調(diào)節(jié)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010243281.5
• 申請(qǐng)日: 2010-08-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102092682A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 谷杰人;薛展立;陳政嚴(yán);鄭名山;曹芳海
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): C01B3/06
• 分類(lèi)號(hào): C01B3/06
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 陳小雯

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明是有關(guān)于一種化學(xué)氫化物氫氣釋放的開(kāi)關(guān)與調(diào)節(jié)方法，且特別是關(guān)于一種透過(guò)「接觸/非接觸」來(lái)達(dá)到「開(kāi)啟/關(guān)閉」化學(xué)氫化物氫氣的釋放。

【背景技術(shù)】

供氫裝置是提供燃料電池系統(tǒng)所不可或缺之單元，用以提供燃料發(fā)電。而傳統(tǒng)上用于氫燃料電池中的制氫系統(tǒng)多需要馬達(dá)、感測(cè)器、邏輯電路等復(fù)雜的設(shè)備來(lái)控制系統(tǒng)。

請(qǐng)參照?qǐng)D1，其繪示一種傳統(tǒng)主動(dòng)式放氫系統(tǒng)的示意圖。此制氫系統(tǒng)系使用硼氫化鈉(NaBH₄)水溶液作為氫源，提取氫氣后可供予燃料電池來(lái)使用。傳統(tǒng)的主動(dòng)式NaBH₄放氫系統(tǒng)如圖1所示，含一個(gè)泵(pump)11主動(dòng)將燃料箱12里的液態(tài)燃料NaBH₄的堿性水溶液打入催化劑床13，NaBH₄堿性水溶液經(jīng)過(guò)催化劑后產(chǎn)生氫氣和NaBO₂的水溶液，其化學(xué)反應(yīng)式(1)如下：

氫氣和NaBO₂的水溶液因?yàn)楸戎氐牟煌蓪錃馀cNaBO₂的水溶液分離，NaBO₂的水溶液流到spent燃料儲(chǔ)存箱15，而氫氣則由氣體/液體分離器(gas/liquid?separator)16之上方的出口161釋放出而做使用，在氣體/液體分離器16上方則有壓力感測(cè)器17可隨時(shí)監(jiān)控氫氣壓力，回饋的壓力訊號(hào)為參考值，透過(guò)程式控制器18來(lái)控制泵11對(duì)液態(tài)燃料的輸出，以達(dá)到開(kāi)關(guān)和調(diào)節(jié)放氫的流量與壓力。

請(qǐng)參照?qǐng)D2，其繪示一種傳統(tǒng)被動(dòng)式放氫系統(tǒng)的示意圖。此制氫系統(tǒng)主要利用壓力的差異來(lái)使NaBH₄與HCl水溶液接觸反應(yīng)而產(chǎn)生氫氣，而當(dāng)放氫量足夠時(shí)造成壓力上升迫使HCl水溶液無(wú)法與NaBH₄接觸而無(wú)法持續(xù)反應(yīng)放出氫氣。也就是剛開(kāi)始時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)預(yù)先充氫，使壓力大于第1閥(Valve-1)231預(yù)設(shè)的壓力值、此時(shí)第1閥231為開(kāi)啟，系統(tǒng)內(nèi)壓力為平衡，HCl和NaBH₄處于原來(lái)狀態(tài)并無(wú)接觸。當(dāng)使用氫氣時(shí)、開(kāi)啟第3閥(Valve-3)233，此時(shí)系統(tǒng)內(nèi)壓力下降，當(dāng)壓力低于第1閥231的壓力設(shè)定值時(shí)，第1閥231為關(guān)閉，因?yàn)榈?閥233還是開(kāi)啟狀態(tài)(但第1閥231為關(guān)閉)，壓力持續(xù)下降，造成NaBH₄腔體24內(nèi)壓力小于氯化氫/催化劑腔體25內(nèi)壓力，而迫使HCl水溶液進(jìn)入固體NaBH₄，并與之反應(yīng)放出氫氣而由第3閥233排出使用。當(dāng)持續(xù)放出氫氣，造成NaBH₄腔體24壓力大于氯化氫/催化劑腔體25內(nèi)壓力，迫使HCl水溶液回流，促使反應(yīng)停止，系統(tǒng)便不再排出氫氣。第2閥(Valve-2)232是泄壓閥，當(dāng)壓力大于第2閥232的設(shè)定壓力時(shí)，氫氣便排放至大氣中而不會(huì)在系統(tǒng)內(nèi)累積壓力。

然而上述傳統(tǒng)制氫系統(tǒng)不但機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜、且體積龐大重量重，不適于移動(dòng)，且造價(jià)昂貴整體成本極高，就實(shí)體和成本考量上都不利于日常使用和攜帶，因此在應(yīng)用頗受限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明系有關(guān)于一種化學(xué)氫化物氫氣釋放之開(kāi)關(guān)與調(diào)節(jié)方法，主要是通過(guò)「接觸/非接觸」來(lái)達(dá)到「開(kāi)啟/關(guān)閉」化學(xué)氫化物氫氣的釋放。

根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，系提出一種化學(xué)氫化物氫氣釋放之方法。首先，提供至少固體氫化物、固體放氫催化劑和含水反應(yīng)物。并混合該固體氫化物、該固體放氫催化劑和該含水反應(yīng)物其中任兩者，形成混合物。調(diào)整該混合物與所述固體氫化物、固體放氫催化劑和含水反應(yīng)物中剩余的一種物質(zhì)接觸以控制放氫反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣，其中呈該接觸狀態(tài)時(shí)，該固體氫化物系與該含水反應(yīng)物進(jìn)行該放氫反應(yīng)，而該固體放氫催化劑催化該放氫反應(yīng)。若使所述混合物與所述剩余的一種物質(zhì)呈非接觸狀態(tài)，以終止放氫反應(yīng)，停止釋放氫氣。另外一實(shí)施例中，亦可注入至少抑制劑或利用抑制方法以抑制或關(guān)閉該放氫反應(yīng)之進(jìn)行，藉由抑制之程度可調(diào)變?cè)摲艢浞磻?yīng)時(shí)的氫氣釋放速率。

為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說(shuō)明如下：

【附圖說(shuō)明】

圖1繪示一種傳統(tǒng)主動(dòng)式放氫系統(tǒng)的示意圖。

圖2繪示一種傳統(tǒng)被動(dòng)式放氫系統(tǒng)的示意圖。

圖3A、3B是依照本發(fā)明實(shí)施例的化學(xué)氫化物氫氣釋放的開(kāi)關(guān)與調(diào)節(jié)方法的實(shí)驗(yàn)?zāi)＝M簡(jiǎn)示圖。

圖4即為一實(shí)驗(yàn)例中一階段放氫開(kāi)啟和關(guān)閉(on/off)之實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖。

圖5為另一實(shí)驗(yàn)例中兩階段放氫開(kāi)啟和關(guān)閉(on/off)之實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖。

圖6繪示依照本發(fā)明另一實(shí)施例的使用抑制劑來(lái)達(dá)到開(kāi)關(guān)與調(diào)節(jié)化學(xué)氫化物氫氣釋放的實(shí)驗(yàn)?zāi)＝M的簡(jiǎn)示圖。