[發明專利]一種自循環氫氣發生系統及其工作方法

有效

• 申請號: 202010421647.7
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111498802B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 王凱;王元湘
• 申請（專利權）人: 王凱
• 主分類號: C01B3/08
• 分類號: C01B3/08;H01M8/04014;H01M8/04223;H01M8/04225;H01M8/065
• 代理公司: 成都頂峰專利事務所(普通合伙) 51224
• 代理人: 曾凱

本發明公開了一種制氫裝置、自循環氫氣發生系統及其工作方法，該制氫裝置包括反應器，反應器設有進水口和排氣口，反應器內設有換熱器，換熱器內設有換熱管，換熱管的一端與排氣口連通，換熱管的另一端連接有氣體緩存室，換熱器的輸出水用于輸送至進水口為反應器提供反應用水。本發明利用鋁水反應現場制氫，其集成度高、體積小、易于維護且成本低廉，適用于野外作業、應急救援和軍事行動等領域。

技術領域

本發明屬于制氫技術領域，具體涉及一種自循環氫氣發生系統及其工作方法。

背景技術

氫是元素周期表中的一號元素，也是已知元素中最小最輕的元素，同時氫也是宇宙中最豐富的元素，宇宙物質的構成元素中氫超過了90％。氫氣和氧氣燃燒生成水，生成物不僅無污染而且反應過程會釋放出巨大的能量，這種能量就是氫能。氫能被視為21世紀最具發展潛力的清潔能源，世界各國關于氫能技術的研究與應用正如火如荼地進行著。鑒于氫氧燃料電池技術的迅速發展，現已有部分成功商業化，例如，豐田公司的Mirai和本田公司的Clarity等燃料電池汽車。然而這些產品都存在同樣一個問題就是利用笨重的高壓瓶儲氫，然后為燃料電池供氫。這種供氫方式增加了汽車的自重，減少了燃料電池汽車的續航里程，而且普遍存在體積龐大，制造成本高，能量利用率低的缺陷。鑒于鋁合金水解制氫技術是利用化學反應產生氫氣，而燃料電池是一種良好的將氫能轉化為電能的工具。因此，可以利用鋁合金水解制氫系統實時制氫、實時為燃料電池供氫，減少用氫過程中高壓瓶儲氫環節。

燃料電池在常溫狀態工作時，內部陰極側H+和通入的O2反應生成水，水以氣態或液態通過對流完成從催化層至擴散層，再到陰極流道的交換排出。當外部溫度在0℃以下時，若燃料電池啟動時化學反應產生的熱量不足以支撐水以氣態或液態排出，則會結成冰阻礙反應氣體的通過、凍結膜電極，導致電化學反應的中止，還有可能對膜電極造成不可逆轉的損傷。低溫冷啟動是影響燃料電池商業化的主要因素之一，啟動的反應熱量不足是外部低溫凍結膜電極的主因。

發明內容

為了解決現有技術存在的上述問題，本發明目的在于提供一種制氫裝置，利用鋁水反應現場制氫，其集成度高、體積小、易于維護且成本低廉，適用于野外作業、應急救援和軍事行動等領域。

本發明所采用的技術方案為：一種制氫裝置，包括反應器，反應器設有進水口和排氣口，其特征在于，所述反應器內設有換熱器，所述換熱器內設有換熱管，所述換熱管的一端與所述排氣口連通，換熱管的另一端連接有氣體緩存室，所述換熱器的輸出水用于輸送至進水口為反應器提供反應用水。

作為優選方式，還包括儲水箱，所述儲水箱與反應器的進水口連通；所述換熱器設有出水口和入水口，所述出水口和入水口均與所述儲水箱連通；所述反應器內設有與所述進水口連通的噴射管，所述噴射管上設有噴射孔；所述換熱管與氣體緩存室之間設有防水透氣膜，且換熱管連接有第一集水室。

作為優選方式，所述換熱器內設有S形的冷卻水道，所述換熱管安裝在所述冷卻水道內；所述反應器包括主體和與主體相連的蓋板，所述蓋板上設有插拔式集線插排。

本發明另一目的在于提供一種自循環氫氣發生系統，包括氫氣燃燒裝置和反應器，所述反應器設有進水口和排氣口，所述反應器內設有換熱器，所述換熱器內設有換熱管，所述換熱管的一端與所述排氣口連通，換熱管的另一端連接有氣體緩存室，所述氣體緩存室與所述氫氣燃燒裝置連通；還包括儲水箱，所述儲水箱與反應器的進水口連通，所述換熱器設有出水口和入水口，所述出水口和入水口分別通過第一驅動泵和第二驅動泵與所述儲水箱連通，所述氫氣燃燒裝置產生的水用于輸送至儲水箱。

作為優選方式，所述氫氣燃燒裝置包括燃料電池，所述燃料電池設有停機吹掃裝置，所述停機吹掃裝置包括第三驅動泵和氣水分離器，所述氣水分離器的入口端與燃料電池的陰極排空口連通，所述第三驅動泵的入口端與所述氣水分離器的氣體出口端連通，第三驅動泵的出口端分別與燃料電池的陽極入口和陰極入口連通。