[發明專利]制氫方法和制氫裝置

在審

• 申請號: 202110056644.2
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112624046A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 揭子堯;張貴新;夏道路;劉程
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C01B3/22
• 分類號: C01B3/22;C01B3/26;C01B3/04;B01J19/12;H05H1/24
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 栗若木

本公開提出了一種制氫方法和制氫裝置，該方法包括：獲得工作氣體；所述工作氣體為將含氫液體蒸發得到的第一氣體、或含氫的第二氣體、或第一氣體和第二氣體的混合氣體；通過微波等離子體裂解所述工作氣體，從而產生氫氣。本公開提供的方法和裝置能夠在大氣環境下制氫，且無電極污染，無需耗費大量能量冷卻電極，節約了電能成本。

技術領域

本公開涉及能源技術領域，尤其涉及制氫方法和制氫裝置。

背景技術

等離子體制氫原理是利用等離子體內部活性粒子與含氫的原料物質碰撞和熱交換裂解為小分子的氫氣分子。

現有技術中，通過將微波發生器產生的微波經同軸電纜注入到液相放電電極，在乙醇水溶液中產生等離子體，利用等離子體中的高能粒子對乙醇分子進行碰撞分解，產生含有氫氣的混合氣體。由于液相中有電極，會造成污染，并且要求營造低壓工作環境。

發明內容

本公開實施例提供了一種制氫方法，包括：

獲得工作氣體；所述工作氣體為將含氫液體蒸發得到的第一氣體、或含氫的第二氣體、或第一氣體和第二氣體的混合氣體；

通過微波等離子體裂解所述工作氣體，從而產生氫氣。

一種示例性的實施例中，所述將含氫液體蒸發得到的第一氣體，包括：

通過蒸發器將含氫液體加熱以轉化為蒸汽。

一種示例性的實施例中，還包括：

將通過微波等離子體裂解后的氣體經催化劑催化繼續裂解。

一種示例性的實施例中，包括：

產生所述微波等離子體的波導為漸變型矩形波導。

一種示例性的實施例中，還包括：

以預設溫度冷卻經微波等離子體裂解后的氣體。

本公開還提供一種制氫裝置，包括：

等離子體產生和裂解單元、供氣單元和出氣孔；

所述等離子體產生和裂解單元，設置為產生微波等離子體并裂解工作氣體，通過出氣孔排出裂解產生的氫氣；

所述供氣單元，設置為將工作氣體提供給所述等離子體產生和裂解單元，其中，所述工作氣體為將含氫液體蒸發得到的第一氣體、或含氫的第二氣體、或第一氣體和第二氣體的混合氣體。

一種示例性的實施例中，所述等離子體產生和裂解單元包括微波電源、磁控管、波導、進氣裝置和放電管；

所述微波電源與所述磁控管連接；所述磁控管和所述進氣裝置都固定在所述波導上；所述放電管固定在所述進氣裝置上。

一種示例性的實施例中，所述供氣單元包括氣體流量控制器、液體流量控制器、蒸發器；

所述蒸發器與進氣裝置之間通過氣管連接；

所述蒸發器設置為將含氫液體加熱以轉化為蒸汽；

氣體流量控制器與液體流量控制器與蒸發器連接。

一種示例性的實施例中，所述進氣裝置為渦旋進氣裝置；

所述渦旋進氣裝置，設置為將所述蒸發器輸出的沿切向通入的氣體轉換成渦旋氣流后輸入到所述放電管。

一種示例性的實施例中，所述裝置還包括催化單元；

所述催化單元，設置為提供催化劑，使得從微波等離子體炬流出的氣體繼續裂解產生氫氣。

一種示例性的實施例中，所述裝置還包括冷卻單元；