[發明專利]一種賑災用的鋁基綜合能源系統及其工作方法

在審

• 申請號: 202110167204.4
• 申請日: 2021-02-07
• 公開（公告）號: CN112811388A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 白文剛;張旭偉;高煒;顧正萌;張天宇;李紅智;姚明宇
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: C01B3/08
• 分類號: C01B3/08;H01M8/22;C02F1/44;C02F103/08
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

1.一種賑災用的鋁基綜合能源系統，其特征在于：包括鋁水燃燒子系統和制水及發電子系統；

所述鋁水燃燒子系統包括鋁燃料制備裝置(1)、鋁水燃燒裝置(2)和燃燒產物收集裝置(3)；首先，收集自然災害現場形成的各種鋁廢料，將這些鋁廢料與鋁燃料制備裝置(1)的進口相連接，在鋁燃料制備裝置(1)中將這些鋁廢料轉化為鋁燃料，鋁燃料制備裝置(1)的燃料出口與鋁水燃燒裝置(2)的燃料進口相連接，鋁水燃燒裝置(2)的氧化劑進口與水路相連接，在鋁水燃燒裝置(2)中，鋁燃料與水發生劇烈的燃燒反應，反應方程式為2Al+4H₂O＝2AlO(OH)+3H₂，反應過程中氧化劑水是過量的，反應產物為固體AlO(OH)、蒸汽和氫氣，鋁水燃燒裝置(2)的氣體出口與制水及發電子系統的氣動活塞泵裝置(4)的氣體進口相連接，鋁水燃燒裝置(2)的固體出口與燃燒產物收集裝置(3)的進口相連通；

所述制水及發電子系統包括氣動活塞泵裝置(4)、反滲透膜(5)、冷凝器(6)和氫燃料電池(7)；氣動活塞泵裝置(4)的水路進口與待凈化的水相連接，氣動活塞泵裝置(4)的水路出口與反滲透膜(5)的進口相連接，在氣動活塞泵裝置(4)中，高溫高壓的蒸汽和氫氣混合氣推動活塞做功，氣動活塞泵裝置(4)中的活塞泵將待凈化的水壓縮通過反滲透膜(5)實現凈化，生成干凈的飲用水；氣動活塞泵裝置(4)的氣體出口與冷凝器(6)的氣體進口相連接，在冷凝器(6)中，混合氣中的水蒸氣凝結與氫氣分離，冷凝器(6)的氣體出口與氫燃料電池(7)氫氣進口相連接，氫氣在氫燃料電池(7)中發生電化學反應產生電能并向外實現供電，氫反應后產生的水與冷凝器(6)中凝結的水匯合后輸送到待凈化水路中或用作他用。

2.根據權利要求1所述的一種賑災用的鋁基綜合能源系統，其特征在于：所述氣動活塞泵裝置(4)的氣體進口中蒸汽與氫氣的質量比范圍為(10-50)：1。

3.根據權利要求1所述的一種燃用鋁的發電系統，其特征在于：所述燃燒產物收集裝置(3)中所收集的固體產物用于化工產業或進一步轉化重新生成燃料鋁。

4.根據權利要求1所述的一種燃用鋁的發電系統，其特征在于：與鋁水燃燒裝置(2)的氧化劑進口相連接的水路中的水來自海水或污水。

5.根據權利要求1所述的一種燃用鋁的發電系統，其特征在于：與氣動活塞泵裝置(4)的水路進口相連接的待凈化的水來自海水或污水。

6.權利要求1至5任一項所述的賑災用的鋁基綜合能源系統的工作方法，其特征在于：所述的賑災用的鋁基綜合能源系統以自然災害現場的鋁廢料為原料，通過鋁燃料制備裝置(1)將這些鋁廢料轉化為鋁燃料，在鋁水燃燒裝置(2)中，鋁燃料與水發生氧化反應，生成高溫高壓的蒸汽和氫氣混合氣和固體AlO(OH)，固體產物AlO(OH)收集后用于化工產業或進一步轉化重新生成燃料鋁，高溫高壓的蒸汽和氫氣混合氣推動氣動活塞泵裝置(4)做功，驅動待凈化的水流過反滲透膜(5)凈化生成飲用水，隨后，蒸汽和氫氣混合氣經冷凝器(6)后水蒸氣與氫氣分離，氫氣進入氫燃料電池(7)反應實現對外供電。