[發明專利]集成加料池于內部的分層導熱干燥架構的水解制氫裝置

有效

• 申請號: 201310181430.3
• 申請日: 2013-05-16
• 公開（公告）號: CN103253630A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 王仲民;呂朋;張懷剛;周錦陽;王鳳;鄧健秋;周懷營
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: C01B3/06
• 分類號: C01B3/06
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司 45112
• 代理人: 王儉

技術領域

本發明屬于制氫設備領域，尤其涉及一種水解制氫裝置。

背景技術

對能源使用和環境保護的兼顧，引發了人們對氫能的關注。目前對氫能的研究主要分為制氫、儲氫和氫應用三個方面，其中制氫一般分為電解制氫、生物制氫、水煤氣制氫、天然氣制氫和化學制氫等，而電解制氫消耗大量電能，能源轉化效率低，生物制氫時間長，水煤氣和天然氣制氫需要消耗化石燃料，并且制氫裝備笨重，價格昂貴。隨著相關研究深入，化學制氫日益受到重視，特別是隨著較多價格低廉的水解材料的出現，使得水解制氫實用化成為可能。對于化學水解制氫而言，除了水解制氫材料本身以及制氫裝置外，如何控制制氫速率也是影響其特性的關鍵因素之一。如中國專利ZL201210287133.2，其裝置包括粉末原料溶液罐、反應罐、水濾降溫罐、干燥過濾器以及管路組成，該專利的結構設計雖然可以解決裝置可靠性以及保證生成的氫氣的干燥度和純度問題，但是還存在裝置復雜化，難以方便攜帶，并且難以有效地控制產氫速率以及廢熱回收利用等問題。中國專利ZL201110049658.8，其裝置包括儲存固體反應物料的反應器、儲水罐和管路，并且連接有微型泵、壓力傳感器和冷凝干燥器等裝置，雖然其制氫速率可控，響應時間短，固體反應利用率高，但是其結構不具備一體化特征，難以實現方便攜帶，并且該專利分散的結構設計無法實現熱量的高效傳輸和廢熱的回收利用，降低了能源利用率。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種具有一體化高效的用于粉體材料水解制氫、可以控制制氫速率的、同時可循環利用燃料電池產生的廢熱的水解制氫裝置。

為了解決上述技術問題，本發明采取一種集成加料池于內部的分層導熱干燥構架的水解制氫裝置，由罐體外圍放氫的氣路系統、外殼、置于外殼里的內膽、外殼和內膽之間的循環水系統、加料導熱干燥架構、置于分層空間內導熱干燥托盤上的干燥劑、出氣閥以及電控單向閥門構成。

內部的加料導熱干燥構架包括焊接有導熱干燥托盤和頂部密封蓋的圓柱形套筒以及圓柱形套筒內部的加料池。導熱干燥托盤采用高導熱的金屬片分層焊接在圓柱形套筒外中側，頂部密封蓋采用低導熱的金屬制作并焊接在圓柱形套筒的外上側。而內部加料池采用低導熱金屬制作并且則接于圓柱形套筒的內側，加料池的上側與圓柱形套筒上側完全焊接。當裝置進行水解制氫的時候，水解材料從加料池下端的電控單向閥門定量地注入下方水中，并進行反應制氫，產生的氫氣經過氣體緩沖室緩沖之后穿過圓柱形套筒進入干燥室進行干燥，而反應產生的熱量通過圓柱形套筒和導熱托盤傳遞至內膽，內膽再傳導至外部循環水系統進行熱量散發，保證系統內部的溫度，維持放氫速度的穩定；放氫時，燃料電池工作產生的廢熱可通過外殼和內膽之間的外部循環水系統反饋給制氫裝置，通過裝置內膽經過內部導熱干燥構架傳遞至裝置內部，從而完成裝置內部高效傳熱，并影響水解材料的產氫速率。

出氣口位于頂部密封蓋內，它將導熱干燥托盤上的通氣孔以及圓柱形套管上的通氣孔和各腔室連接起來，從而加強各腔室和進出氣口的連接通道，增加進出氣口處的氣流通路，提升氣體通過效率。該內部構架實現的分層功效可充分傳熱并使制備出的氫氣通過導熱干燥托盤上的通氣孔傳進行有效的干燥，從而提高氫氣干燥度，解決了氫氣水分過多影響外接負載工作的問題。

干燥劑放置于加料導熱干燥托盤的容器，其中容器內的干燥劑可放入多種，進行合理搭配。

加料池位于圓柱形套筒內部，其下端小口是按照300目顆粒的大小設計的，所以如果水解材料不是粉體材料，則要機械粉碎至300目后才能使用，如果是粉體材料并且顆粒度在300目左右則可以直接使用。

本發明的有益效果：

1、由于該裝置內部的加料池里可放入一種或者多種均勻混合的粉體水解材料，實現了配比多樣化，可以降低水解材料的成本。并且位于加料管下端的電控單向閥門，可以通過預先編寫好的電腦程序自動控制閥門的開關，定時定量地進行投料，這樣就可實現對制氫速率的有效控制，保證水解反應的穩定持續進行。

2、加料導熱干燥構架可將罐體內部空間和裝置外部熱交換系統結構連為一體，從而實現提高裝置內部熱傳質的功效，實現了對廢熱的充分利用，極大地提高了能源的利用效率。

3、加料導熱干燥構架上的雙層干燥室可在極短的時間內實現對氣體的快速干燥，從而輸出負載可用的純凈干燥氣體。

4、本裝置具有高度一體化特性，所有的反應進程均在一個密封的罐體之中進行，不但降低了危險系數，而且裝置極易方便攜帶，特別適合作為野外快速供氫來源。

附圖說明

???????圖1是本發明的總體剖面圖；