[發明專利]一種氫氣能源制備并提純的工作系統及其控制方法

無效

• 申請號: 201310554347.6
• 申請日: 2013-11-08
• 公開（公告）號: CN103601149A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 趙付舟;何聰
• 申請（專利權）人: 寧波工程學院
• 主分類號: C01B3/04
• 分類號: C01B3/04;C01B3/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種氫氣制備并提純的方法，其特征在于：以太陽光為能源來催化分解水制備氫氣和氧氣，并利用密度法提純已制備的氫氣和氧氣。

2.一種氫氣制備并提純的裝置，其特征在于：該裝置由三部分組成，分別為制備系統、中轉系統和分離系統。制備系統主要為一個透明玻璃光解槽，中轉系統主要為一個透明玻璃集氣瓶，分離系統主要為一個分離沉淀室。三個系統之間通過帶有開關閥門的氣體管道連通。

3.根據權利要求2所述裝置中的制備系統，其特征在于：透明玻璃光解槽通過帶有開關閥門的進水管道添加水量；通過透明玻璃光解槽內壁上的兩個水位傳感器檢測透明玻璃光解槽中的水位，保證水位在適當高度范圍內。

4.根據權利要求2所述裝置中的制備系統，其特征在于：透明玻璃光解槽底部放置塑料盤，用來盛放光解催化劑；透明玻璃光解槽下端設有密封良好的端蓋，打開該端蓋可以對光解催化劑進行更換或清洗。

5.根據權利要求2所述裝置中的制備系統，其特征在于：透明玻璃光解槽的出氣總管通過一個三通閥連接第一氣體管道和彎管。三通閥的膜片翻轉使得透明玻璃光解槽在不同時期處于不同狀態。當膜片翻轉使出氣總管與彎管連通時，透明玻璃光解槽處于排空氣狀態；而當膜片翻轉使出氣總管與第一氣體管道連通時，透明玻璃光解槽處于氫氣制備狀態。彎管內壁設置一個水位傳感器，水位傳感器安裝在高于三通閥2～5cm的位置（建議為4cm)，彎管主要用于清洗或更換光解催化劑后排出透明玻璃光解槽中進入的空氣。

6.根據權利要求2所述裝置中的中轉系統，其特征在于：透明玻璃集氣瓶的頂蓋為活塞，由控制器驅動直線電機使其向下運動；活塞向上運動則是依靠透明玻璃集氣瓶內氣體的壓力推動。透明玻璃集氣瓶外壁的頂部和底部分別安裝一個限位光敏傳感器，限制活塞的上下移動范圍。

7.根據權利要求2所述裝置中的分離系統，其特征在于：分離沉淀室的最大容積等于或略小于透明玻璃集氣瓶的最大容積，并且被帶孔的金屬隔板分隔為上室，中室和下室三部分。因為氧氣密度為氫氣密度的16倍，光解水產生的混合氣體在分離沉淀室靜置后，氧氣會沉淀在容器下方，氫氣會上升到容器上方，所以上室收集的氣體是氫氣，下室收集的氣體是氧氣，中室收集的氣體是氧氣和氫氣的混合氣體。光解水產生的混合氣體中，氫氣和氧氣的體積比為2:1，靜置后氫氣和氧氣的分界層難以精確劃分，故在氫氣和氧氣的標準分界面（距離分離沉淀室頂端2/3處）的上端和下端分別設置一個帶孔的金屬隔板。帶孔的上金屬隔板和帶孔的下金屬隔板分別距離標準分界面為4%～6%分離沉淀室高度（建議選取5%分離沉淀室高度）。所述帶孔的上金屬隔板與帶孔的下金屬隔板上均布置有密封良好的蝴蝶擋板，蝴蝶擋板在關閉通氣孔時能分隔上室，中室和下室的氣體。

8.根據權利要求2所述裝置中的分離系統，其特征在于：所述分離沉淀室的上端蓋和下端蓋均由活塞組成，并且在分離沉淀室上室的底端設置氫氣管道，在分離沉淀室下室的頂端設置氧氣管道。混合氣體由中轉系統進入分離系統時依靠氣體的壓力推動上端活塞向上移動和下端活塞向下移動。靜置后的氫氣和氧氣在分離時，分別由直線電機驅動上端活塞向下運動和下端活塞向上運動使氫氣和氧氣經各自管道輸出。