[發明專利]一種制氫裝置及制氫方法

在審

• 申請號: 201710942878.0
• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號: CN107723732A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 劉眠;吳清申;盛磊;劉靜
• 申請（專利權）人: 云南靖創液態金屬熱控技術研發有限公司
• 主分類號: C25B1/04
• 分類號: C25B1/04;C25B11/06;C25B15/02;C25B9/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 王瑩,吳歡燕

技術領域

本發明涉及制氫設備技術領域，更具體地，涉及一種制氫裝置及制氫方法。

背景技術

氫能作為一種高效的清潔能源，其發展潛力巨大，越來越受到世界各國的重視。由于氫能所具有的清潔、無污染、效率高、重量輕和儲存及輸送性能好、應用形式多等諸多優點，贏得了人們的青睞。氫氣的制備已可通過不同的技術手段實現，包括電解制氫、熱解制氫、光化制氫、放射能水解制氫、化學法制氫和生物制氫等等。

目前大部分的氫氣是通過天然氣水蒸氣重整反應或者部分氧化生產的，但資源有限并且制氫過程中產生大量副產物二氧化碳等溫室氣體，對環境污染較大且效率較低；從長遠觀點看，這不符合可持續發展的需要。鋁粉水解反應制氫因其具有卓越的優點而受到廣泛的關注，而傳統鋁水制氫技術是直接將鋁粉或者金屬鋁加入堿性溶液中從而產生氫氣。此方法中金屬鋁的消耗量較大。同時，隨著反應的進行堿性溶液因堿度也會發生較大變化。當PH過高時氫氣產生速度過快，從而無法人為控制。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明的一個目的是提供一種制氫裝置，旨在至少解決現有技術或相關技術中存在的技術問題之一。

本發明的另一個目的是提供一種制氫方法，旨在至少解決現有技術或相關技術中存在的技術問題之一。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種一種制氫裝置，其特征在于，包括制氫反應模塊，所述制氫反應模塊包括制氫腔室以及位于所述制氫腔室內用作陽極的鎳件、用作陰極的低熔點金屬；在所述制氫腔室內容納有電解液，所述制氫腔室內設置有反應槽，所述低熔點金屬設置在所述反應槽內；所述反應槽上設置有開口槽，所述鎳件能夠滑入所述開口槽內并與所述反應槽內的低熔點金屬接觸。

其中，所述低熔點金屬為常溫下呈液態的純鎵、純銦、純鉍及純鎵、純銦、純鉍與鋅、錫、鋁、鉛、鉻、銅、金、銀所構成的一元或多元合金或鈉鉀合金。

其中，所述電解液為強酸或強堿電解液，所述強堿電解液為PH值大于12的氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣溶液中的一種；所述強酸電解液為PH值小于4的高錳酸、鹽酸(氫氯酸)、硫酸、硝酸溶液中的一種。

其中，所述鎳件采用N2、N4含量大于99％的鎳制成。

其中，還包括與所述開口槽對應的滑動組件，所述滑動組件包括與所述制氫腔室滑動連接的滑動件，所述鎳件通過可拆卸的方式與所述滑動件連接。

其中，所述滑動組件還包括設置在所述制氫腔室與所述滑動件相對的一端的導向軌。

其中，所述開口槽及滑動組件的數量為多個，所述制氫裝置還包括反應控制模塊，所述反應控制模塊用于控制所述滑動組件以將鎳件滑入開口槽內并與所述低熔點金屬接觸的數量。

其中，還包括與所述反應槽連接用于向所述反應槽泵送所述低熔點金屬的泵送裝置。

其中，還包括溫度控制模塊，所述溫度控制模塊采用設置在制氫腔室外側上的加熱裝置以及與所述加熱裝置連接的溫度控制器。

本發明還公開了一種制氫方法，所述制氫方法利用用作陽極的鎳件和用作陰極的低熔點金屬放入電解液中形成的多重原電池反應制氫。

(三)有益效果

本發明提供的制氫裝置及制氫方法利用低熔點金屬各組分和鎳在堿性溶液中形成的多重原電池反應，利用反應產生的氧化還原電對，作為反應的催化劑，進行快速制氫。其反應的實現為在高濃度的強堿性溶液中，低熔點金屬與鎳片接觸促進反應的進行。以Ga基或Bi基In基等為代表的低熔點金屬在陽極發生氧化反應，產生大量的電荷；產生的電荷將溶液中的水電離并析出大量氫氣。由于被氧化的低熔點金屬參與陰極的還原反應，相較于傳統的鋁水制氫具有更小的金屬消耗量和更高的反應速率。

此外，由于低熔點金屬和鎳片需在接觸的情況下才能發生反應，通過控制鎳片滑入開口槽內并與反應槽內的低熔點金屬接觸的數量，可以有效地控制產氫速率及時段，使氫氣勻速產生以供使用。

附圖說明

圖1是根據本發明的一種制氫裝置的立體示意圖；

圖2是圖1中的一種制氫裝置的結構示意圖；

圖3是圖1的一種制氫裝置的剖面圖；

圖4是本發明的工藝流程圖；