[發(fā)明專利]一種水解制氫鋁合金反應(yīng)供氫裝置及其使用方法

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• 申請日: 2018-01-23
• 公開（公告）號: CN108059127A
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅平;董仕節(jié);官旭;劉康
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北工業(yè)大學
• 主分類號: C01B3/08
• 分類號: C01B3/08
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 王加貴

1.一種水解制氫鋁合金反應(yīng)供氫裝置，其特征在于：包括殼體，所述殼體內(nèi)部由隔板分隔為供水容器、過濾干燥容器和至少兩個反應(yīng)容器，所述殼體上開設(shè)有與所述反應(yīng)容器連通的換料口，所述換料口與蓋板可拆卸連接，所述反應(yīng)容器用于放置水解制氫鋁合金，所述供水容器內(nèi)部設(shè)有供水單元，所述供水單元通過供水管分別與所述反應(yīng)容器連通，所述供水單元能夠依次給所述反應(yīng)容器供水，所述反應(yīng)容器的頂部通過氫氣輸出管與所述過濾干燥容器連通，所述過濾干燥容器用于盛裝干燥過濾液，所述氫氣輸出管的末端位于液面以下，所述殼體上設(shè)有與所述過濾干燥容器連通的氫氣輸出口。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水解制氫鋁合金反應(yīng)供氫裝置，其特征在于：所述水解制氫鋁合金通過透水透氣的無紡布袋包裹起來后再放入所述反應(yīng)容器中。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水解制氫鋁合金反應(yīng)供氫裝置，其特征在于：所述供水單元包括供水控制系統(tǒng)和與所述反應(yīng)容器數(shù)量相等的水泵，所述水泵與所述反應(yīng)容器一一對應(yīng)，所述供水控制系統(tǒng)和所述水泵電連接，或，所述供水單元包括供水控制系統(tǒng)、水泵和與所述反應(yīng)容器數(shù)量相等的電磁閥，所述電磁閥分別設(shè)置在一所述供水管上，所述電磁閥均與所述水泵連通，所述水泵和所述電磁閥均與所述供水控制系統(tǒng)電連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水解制氫鋁合金反應(yīng)供氫裝置，其特征在于：所述過濾干燥容器頂端的內(nèi)壁上設(shè)有壓力傳感器，所述壓力傳感器與所述供水控制系統(tǒng)電連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水解制氫鋁合金反應(yīng)供氫裝置，其特征在于：所述氫氣輸出管上設(shè)有僅能夠從所述反應(yīng)容器向所述過濾干燥容器開啟的單向閥。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水解制氫鋁合金反應(yīng)供氫裝置，其特征在于：所述氫氣輸出口連接有調(diào)壓閥，所述殼體上設(shè)有與所述過濾干燥容器連通的安全閥和壓力表。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水解制氫鋁合金反應(yīng)供氫裝置，其特征在于：所述調(diào)壓閥連通有氫燃料電池。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水解制氫鋁合金反應(yīng)供氫裝置，其特征在于：所述氫燃料電池為質(zhì)子交換膜燃料電池。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水解制氫鋁合金反應(yīng)供氫裝置，其特征在于：所述反應(yīng)容器至少為三個，所述反應(yīng)容器在所述殼體內(nèi)圍繞所述供水容器均勻布置。

10.一種水解制氫鋁合金反應(yīng)供氫裝置的使用方法，其特征在于：根據(jù)氫燃料電池的供氫流量和使用時間，將一定質(zhì)量的水解制氫鋁合金均分為與反應(yīng)容器數(shù)相等的質(zhì)量份分別裝入無紡布袋中，然后將無紡布袋通過換料口放入到各個反應(yīng)容器中后安裝好蓋板；

開啟供水控制系統(tǒng)，壓力傳感器將過濾干燥容器中的實時壓力傳輸給供水控制系統(tǒng)，供水控制系統(tǒng)需根據(jù)氫燃料電池的供氫壓力和安全閥的開啟壓力預(yù)設(shè)一參比壓力，且供氫壓力≤參比壓力＜開啟壓力；

供水控制系統(tǒng)將實時壓力與參比壓力進行比較，若實時壓力＜參比壓力，供水控制系統(tǒng)則為反應(yīng)容器中的一個供水；若實時壓力≥參比壓力，供水控制系統(tǒng)則停止為當前反應(yīng)容器供水；

根據(jù)氫燃料電池的供氫流量、使用時間和每個反應(yīng)容器中水解制氫鋁合金的質(zhì)量計算獲得每個反應(yīng)容器的最大供水量；

根據(jù)氫燃料電池的使用要求，設(shè)供氫流量為Q，使用時間為t，使用過程中需要的氫氣體積V：

V＝Qt

標況下，氫氣的物質(zhì)的量n：

n = V 22.4 = Q t 22.4 m o l ]]>

根據(jù)氫氣質(zhì)量計算反應(yīng)所需的水解制氫鋁合金的質(zhì)量：

根據(jù)化學計量數(shù)之比，產(chǎn)生n mol的氫氣，需要2/3n mol純Al，換算成質(zhì)量后，即得所需純Al的質(zhì)量為18n。設(shè)水解制氫鋁合金中Al的質(zhì)量百分比為ω％。則需要水解制氫鋁合金的總質(zhì)量為將質(zhì)量為的水解制氫鋁合金分別放入到a個反應(yīng)容器中，則單個反應(yīng)容器水解制氫鋁合金質(zhì)量為根據(jù)化學反應(yīng)方程式計算單個反應(yīng)容器的最大供水量：

18 n a m H 2 O ]]>

m H 2 O = 36 n a = 36 a × Q t 22.4 = 1.6071 Q t a ( g ) ]]>

由于反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)過程中部分水會蒸發(fā)并隨氫氣進入到過濾干燥容器中，因此，最大供水量根據(jù)試驗實測值取

若當前反應(yīng)容器的供水量達到最大供水量時，則停止為當前反應(yīng)容器供水，且需根據(jù)實時壓力來控制是否為下一反應(yīng)容器供水，若實時壓力＜參比壓力，則立即為下一反應(yīng)容器供水，若實時壓力≥參比壓力，則暫不為下一反應(yīng)容器供水，待到實時壓力＜參比壓力時，再為下一反應(yīng)容器供水；

如此依次為所有反應(yīng)容器供水，直到所有反應(yīng)容器的供水量均達到最大供水量為止，及時回收無紡布袋中的反應(yīng)產(chǎn)物；

反應(yīng)容器中的水解制氫鋁合金遇水反應(yīng)生成氫氣，氫氣通過氫氣輸出管輸送進入過濾干燥容器中，并經(jīng)干燥過濾液去除掉雜質(zhì)和水蒸氣，凈化后的氫氣經(jīng)氫氣輸出口和調(diào)壓閥進入氫燃料電池中并發(fā)電，以供后續(xù)的負載設(shè)備使用。