[發明專利]一種全封閉熱化學循環由水制氫系統及供電裝置

無效

• 申請號: 201310500491.1
• 申請日: 2013-10-22
• 公開（公告）號: CN103539068A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 吳佶偉;鄭焯文
• 申請（專利權）人: 吳佶偉
• 主分類號: C01B3/06
• 分類號: C01B3/06;C01B3/56;C01B21/36;H01M8/04
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明屬于能源利用及開發技術領域，具體是涉及一種全封閉熱化學循環由水制氫系統及帶有該系統的供電裝置。

背景技術

人類自開始發明用火以來，一直沿用以植物纖維（木材）、煤炭、石油、天然氣、火電為主體的能源發展道路。時至今日，面對這些不能再生的能源大量開發使用不僅使這些資源面臨枯竭，也給人類環境帶來嚴重的災難。正是在這種背景下，氫能就被人們提到議事日程上來。因為氫能資源廣泛、品位高是石油能量的三倍、能再生、無污染。同時又是重要的化工原料，廣泛應用于無機和有機合成中。但傳統的制氫工藝如電解水制氫，烷烴類制氫都是以犧牲常規能源為代價來獲取氫能，因此又被稱為“貴族能”除國防軍事上用于發射火箭導彈以及半導體工業上用于一部分高純度氫能外，大部分工業部門、民用部門都因成本過高無法應用。因此各國政府都拔巨資用于研發各種可能開發的領域。

熱化學循環由水制氫的設想就在這種背景下，于上個世紀60年代第一次中東戰爭危機后，首先由FUNK等人提出這個設想，60多年來這個設想就成了世界化工前沿學科，因此有人把未來經濟稱為氫經濟，現已成為一個比較熱門的新能源研究領域。提出這個設想的基本原理為：如果一步法分解水需要高達3000℃以上的高溫，才能把水分解出H₂和O₂顯然這在當時的技術、材料、設備上都是有相當大的難度，于是FUNK等人又提出用多步反應的方法，在較低的溫度下逐步分解水，這個設想是對的。但60多年來人們還是不能提出一個切實可行的有效方案能順利分解水，近半個多世紀來盡管研究工作很活躍，特別歐美日等國政府都投入大量人力物力財力競相研究開發，有人統計過先后有200多個研究方案。但大部分都不幸夭折，目前尚有幾個方案仍處在風雨飄搖之中。如美國LOSALAMS國立實驗室氣體研究所、通用原子公司與西屋電氣公司、意大利LSPRA公司、德國的亞深研究所以及日本都在積極開發這項研究。目前熱化學循環由水制氫普遍存在熱效率過低，有人綜合研究過認為熱化學循環由水制氫的熱效率必須大于35%才有工業開發價值，而電解水制氫雖然工藝很成熟，但熱效率只有25-35%，而分步分解由于流程長，能源消耗自然就多，顯然目前熱化學循環由水制氫的曲折道路只是人類社會發展歷史上的一段小插曲。

綜觀人類社會發展的歷史與能源開發的水平息息相關。能源是人類生存和社會發展史上的重要基礎。能源利用的每一個發明都使社會帶來進步和工業生產帶來飛躍。蒸汽機動力的出現引發歐洲工業革命，內燃機的出現推動了世界交通運輸業的飛躍發展，原子能的發現為人類核能的利用帶來新的展望，但原子能是一把雙刃劍，巨大的投入也隱存著巨大的風險。唯有氫能的利用沒有風險，也沒有任何對環境的污染破壞。而且它能反復循環再生利用，是迄今為止人類發現的最理想能源，因此人們普遍認為氫能源將是21世紀的能源。

隨著前蘇聯的解體，有關非晶體金屬的技術秘密先在西方世界傳開。后在東方的日本韓國均捷足先登，我國也不落后。目前非晶體金屬已在很多工業部門得到了廣泛的研究應用。現有的研究表明非晶體金屬的特異催化劑功能得到了世界各國催化劑行業的廣泛注意。但是將非晶體金屬用于催化熱化學循環由水制氫的還未見報道。

申請號為CN?200710098468.9的專利文獻公開了一種太陽能中低溫熱驅動的熱化學反應制氫系統，包括：原料供應裝置，用于貯存制氫所需的原料；原料混合裝置，用于混合原料和未反應物；原料計量裝置，用于控制單位時間內原料進入預熱器的體積；預熱器，用于對原料進行預熱；太陽能吸收反應器，利用吸收的太陽能熱量驅動原料重整反應；太陽能集熱器，以線性聚焦方式將低能流密度的太陽能聚集成高能流密度的中低溫熱能，向原料重整反應提供熱量；冷凝器，用于冷卻反應產物；氣液分離器，用于對混合物進行氣液分離；變壓吸附裝置，用于分離得到純凈的氫氣。該裝置需要采用太陽能提供熱量，裝置本身結構復雜，投入較大。且分離出來的副產物不能重復利用。

發明內容

本發明提供了一種全封閉熱化學循環由水制氫系統，該裝置整體結構簡單，不需要單獨提供外部熱量，且產生的副產物均可循環利用，投資低，可實現連續化由水制氫工藝。

一種全封閉熱化學循環由水制氫系統，包括：

主反應爐，所述主反應爐內設有若干與其進料口和出料口密封連通的中空管，該中空管內填充有非晶體金屬催化劑；所述中空管與主反應爐內壁之間形成加熱介質通過的加熱腔，所述主反應爐上設有與該加熱腔連通的第一介質入口和第一介質出口；