[發明專利]一種以氫化鎂為原料的制氫裝置及制氫方法

有效

• 申請號: 201910303762.1
• 申請日: 2019-04-16
• 公開（公告）號: CN110002398B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 陳秋榮;孫穎迪;李賀超;周學華
• 申請（專利權）人: 中國科學院嘉興輕合金技術工程中心
• 主分類號: C01B3/06
• 分類號: C01B3/06
• 代理公司: 北京君慧知識產權代理事務所(普通合伙) 11716
• 代理人: 韓玉昆

本申請公開了一種以氫化鎂為原料的制氫裝置，包括：水解反應箱；送料單元，用于向水解反應箱內輸送氫化鎂；以及反應促進溶液輸送單元，用于向水解反應箱內輸送反應促進溶液,反應促進溶液為MgCl₂溶液和MgSO₄溶液的混合溶液，反應促進溶液先于氫化鎂被送入水解反應箱。本申請還公開了一種以氫化鎂為原料的制氫方法，包括步驟：將MgCl₂溶液和MgSO₄溶液的混合溶液作為反應促進溶液送入水解反應箱；向水解反應箱內送入氫化鎂，氫化鎂與水解反應箱內的水發生反應生成氫氣；在氫化鎂原料與水反應的過程中，不斷向水解反應箱內注入反應促進溶液。本申請采用MgCl₂溶液和MgSO₄溶液的混合溶液作為反應促進溶液以促進所述水解反應的進行，大大加快了水解反應制氫的效率。

技術領域

本申請屬于制氫技術領域，尤其涉及一種以氫化鎂為原料的制氫裝置及制氫方法。

背景技術

氫氣是一種理想的燃料，它因具有燃燒熱值高、燃燒產物為水、零污染、質量輕，可以從其他可再生資源獲得等優點而在生物、醫藥、工業生產及其他領域都展現出極大的應用價值。燃料電池發電與傳統的汽油發電相比，具有高效率、低污染、運行噪音小和容易檢測等優點。氫能與氫燃料電池組配，能把化學能直接轉化為電能，特別適合于制作成為輕量化、便于移動攜帶用途的清潔能源產品，是一種極具吸引力、可替代傳統電池及發電機的能源技術，可廣泛應用于船舶、汽車、航空航天和野外作業等領域。

然而，氫氣同樣存在重量輕、難捉摸、擴散速度快等缺陷，從而使氫氣的安全儲藏和運輸變得不容易，無論是高壓氣化還是低溫液化的儲存方式及運輸方法都對氣瓶或管道等提出很高的技術要求。因此，氫能的應用需要解決制氫、貯存及運輸等三方面的限制，現行的工業用氫不論是采用化石燃料制氫，還是采用電解水制氫，其均存在下述缺陷：制氫效率不高；能源消耗大；對環境污染嚴重；氫氣貯存問題沒有有效解決等。

現有技術中存在一種便攜式安全可控的自循環溶液制氫裝置，包括反應器、蠕動泵和管路，反應器內儲存反應液，反應器內設有可拆卸篩網，用于放置固體反應物，反應器上設置有將氫氣輸出的出氣口和自循環的反應液輸入口和反應液輸出口，出氣口依次連通數顯氣體質量流量計和干燥管，反應器接有蠕動泵，蠕動泵和數顯氣體質量流量計分別與控制電路連接。上述自循環溶液制氫裝置所存在的缺陷是：無法實現固體反應物的自動送料，能夠實現自動輸送的是反應液，其僅能實現在固態反應物充足的情況下維持制氫反應的穩定持續進行，當固態反應物耗盡，需停止反應，再加入反應物，然后再次啟動反應，其操作過程繁瑣、復雜，無法真正實現氫氣的即產、即供、即用。

在眾多的固體制氫劑中，氫化鎂具有較高的理論儲氫量，其與水反應，在釋放每個氫原子的同時還可以從水中提取另一個氫原子，從而使體系的理論制氫量大大提高。水解制氫的產物氫氧化鎂對環境友好，是一種應用廣泛的阻燃劑，因此，面向移動式氫燃料電池在線氫源用的氫化鎂水解制氫技術受到業界的廣泛關注。

現有的基于氫化鎂水解的在線制氫技術，是將一定量的氫化鎂至于反應器中，利用泵注入反應水溶液，固液接觸啟動反應，并利用啟普發生器原理實現制氫反應的啟停。然而實際應用過程中會發現水解過程中生成的氫氧化鎂會覆蓋在氫化鎂表面，阻礙氫化鎂進一步與水接觸反應，導致裝置的制氫速率不穩定，供氫速率下降，不能滿足面向應用的在線氫源的要求。

現有技術中還存在一種連續可控的氫化鎂水解制氫裝置，其包括氫化鎂儲器、氯化鎂溶液儲器、制氫反應器和固液分離器，其中制氫反應器的第一進料口連接氫化鎂儲器的出口，制氫反應器的第二進料口連接氯化鎂溶液儲器，制氫反應器的第一導出口連接氫氣凈化器，制氫反應器的第二導出口通過螺旋式反應管連接固液分離器的入口，固液分離器的出口連接氫氣凈化器。該水解制氫技術以氯化鎂作為反應促進劑以延緩氫氧化鎂的產生，實際應用過程中，發現其雖然能夠起到延緩作用，但還是會影響氫氣的產生速率，降低產氫效率。

由此可見，現有技術有待于進一步地改進和提高。

發明內容