[發(fā)明專利]制氫系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680039223.6
• 申請日: 2016-05-19
• 公開（公告）號(hào): CN107922187B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A·加里多·埃斯庫德羅
• 申請（專利權(quán)）人: 德爾格伙伴國際有限公司
• 主分類號(hào): C01B3/06
• 分類號(hào): C01B3/06;C01B3/08
• 代理公司: 北京市中倫律師事務(wù)所 11410
• 代理人: 楊黎峰;鐘錦舜

本發(fā)明的系統(tǒng)能夠安全地產(chǎn)生連續(xù)受控的氫氣流。本發(fā)明的這種無源自給氫氣系統(tǒng)在例如緊急電源支持、推進(jìn)應(yīng)用、電池充電或給便攜式器件供電方面非常有用。此外，本發(fā)明還涉及一種采用堿金屬、堿土金屬、堿金屬氫化物或堿土金屬氫化物制氫的化學(xué)方法，以從水獲得初級(jí)副產(chǎn)物。然后，將這些初級(jí)副產(chǎn)物與金屬反應(yīng)物反應(yīng)以得到額外的氫氣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制氫系統(tǒng)和方法。

本發(fā)明的系統(tǒng)能夠安全地產(chǎn)生連續(xù)受控的氫氣流。本發(fā)明的這種無源自給氫氣系統(tǒng)在例如緊急電源支持、推進(jìn)應(yīng)用、電池充電或給便攜式器件供電方面非常有用。

本發(fā)明還涉及一種采用堿金屬、堿土金屬、堿金屬氫化物或堿土金屬氫化物以用水制氫的化學(xué)方法。然后將初級(jí)副產(chǎn)物與金屬反應(yīng)物反應(yīng)，以得到額外的氫氣。

背景技術(shù)

在各種替代方案中，從減少污染物和溫室氣體排放方面來說，氫燃料提供最高的潛在收益，但到目前為止，制氫效率仍然非常低。

無源系統(tǒng)可以基于不同的化學(xué)方法。化學(xué)水分離方法是這種制氫方法的其中一種選擇。最近，如EP2394953所述，采用液態(tài)的堿金屬、堿土金屬和合金在該領(lǐng)域中取得了一些進(jìn)展。

EP2394953描述了液化堿金屬、堿土金屬或任意這些金屬的合金與水之間的反應(yīng)，以及描述了一種在制氫后回收這些金屬或合金的改進(jìn)方法。

專利申請US20140363370描述了一種利用堿金屬氫氧化物和金屬以用水制氫的方法，其包含以下步驟：將堿金屬氫氧化物和金屬元素供應(yīng)體放置在密封箱內(nèi)，從而在堿金屬氫氧化物上方形成反應(yīng)空間；加熱到堿金屬氫氧化物的熔點(diǎn)以上溫度，以形成熔融鹽，噴出大量含金屬和供應(yīng)蒸汽的顆粒。在該專利申請中，必須在非常高溫下加熱直到堿金屬氫氧化物的熔點(diǎn)，因此，這種方法的成本非常高。

最后，專利申請WO2010076802涉及提高鋁與水的反應(yīng)性以得到氫氣。該發(fā)明的申請人披露，可用少量鋰或氫化鋰處理鋁以使鋁活化，明顯形成鋁鋰固體溶液。然后，即使在室溫、中性或接近中性pH且未向水中加入任何化學(xué)試劑的情況下，該活化的鋁基組合物也能夠自發(fā)地與水反應(yīng)。

為了提高氫產(chǎn)量，進(jìn)行了許多嘗試，但是，所有這些嘗試在工業(yè)應(yīng)用上受到限制。

因此，從現(xiàn)有技術(shù)可以得出，對(duì)制氫方法的開發(fā)仍然有非常感興趣。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了一種通過與水自發(fā)反應(yīng)而低成本制氫并具有高純度和高效率的系統(tǒng)和方法。

本發(fā)明的系統(tǒng)能夠安全地產(chǎn)生連續(xù)受控的氫氣流。該系統(tǒng)包括：支持主反應(yīng)物和助反應(yīng)物的結(jié)構(gòu)材料；調(diào)節(jié)劑材料和擴(kuò)散劑材料。

結(jié)構(gòu)材料被用于不同的目的。第一功能是分配主反應(yīng)物，以使其與水顯示特殊的接觸界面。第二功能是確保與不同反應(yīng)物的適當(dāng)接觸。第三功能是提供保護(hù)、形式和形狀，從而在運(yùn)輸和使用期間安全處置。第四功能是將熱量從反應(yīng)表面?zhèn)鬏數(shù)秸{(diào)節(jié)劑材料。

可以根據(jù)重量、體積和堅(jiān)固性規(guī)格要求來設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)材料。該結(jié)構(gòu)可以是分層式、殼式、框架式、顆粒床式、管式、塊狀結(jié)構(gòu)、蜂窩式、夾層式、柱式或任何其它使用要求的形狀。

本發(fā)明方法的反應(yīng)是劇烈放熱反應(yīng)。由于調(diào)節(jié)劑是能夠減少初級(jí)反應(yīng)和次級(jí)反應(yīng)以及副產(chǎn)物影響的材料，從而使方法可以進(jìn)行。本文使用的“調(diào)節(jié)劑材料”被定義為減慢該方法速度的材料。

調(diào)節(jié)劑根據(jù)每個(gè)反應(yīng)的質(zhì)量作用定律，通過去除結(jié)構(gòu)材料的熱量或反過來替代初級(jí)反應(yīng)和次級(jí)反應(yīng)，從而降低初級(jí)反應(yīng)的速率。

擴(kuò)散劑材料是能夠以受控方式輸送水的材料，從而確保與主反應(yīng)物表面的適當(dāng)接觸，從反應(yīng)表面滲透氫氣，以確保所需的氫氣純度。

因此，本發(fā)明的第一方面是：

一種用水制氫的系統(tǒng)，包括：