[發(fā)明專利]一種金屬鋁-水反應制氫的試驗系統(tǒng)與方法

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• 申請日: 2021-09-09
• 公開（公告）號: CN113655172A
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發(fā)明（設計）人: 向小鳳;白文剛;張波;高煒;楊玉
• 申請（專利權(quán)）人: 西安熱工研究院有限公司;華能集團技術創(chuàng)新中心有限公司
• 主分類號: G01N31/12
• 分類號: G01N31/12
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陳翠蘭

1.一種金屬鋁-水反應制氫的試驗系統(tǒng)，其特征在于，包括恒溫反應系統(tǒng)，集氣系統(tǒng)和抽氣系統(tǒng)；

所述恒溫反應系統(tǒng)包括水浴鍋(2)和密封反應器(9)；所述密封反應器(9)為立式圓筒狀，底部置于水浴鍋(2)內(nèi)，頂部通過帶小孔的頂蓋設置有抽氣針管(10)，側(cè)壁上連接有測量記錄裝置；

所述集氣系統(tǒng)包括集水瓶(13)、冷凝裝置(14)、水槽(19)和集氣瓶(20)；所述集氣瓶(20)為豎式圓管，頂端封口，底部設置有呈縮徑開口的集氣瓶縮徑(17)，側(cè)壁上設置有刻度線，且集氣瓶0刻度線(18)位于上方，內(nèi)部通過設置的集氣管(16)與冷凝裝置(14)的氣體出口連通；所述集氣瓶縮徑(17)的一側(cè)與水槽(19)內(nèi)壁固定；所述冷凝裝置(14)底部的液體出口連接集水瓶(13)，頂部的氣體入口通過設置的排氣管(11)與抽氣針管(10)的出口連通，氣體出口連接集氣管(16)；

所述抽氣系統(tǒng)包括抽氣泵(23)，通過集氣瓶(20)頂端的抽氣管(24)與集氣瓶(20)內(nèi)部連通。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬鋁-水反應制氫的試驗系統(tǒng)，其特征在于，所述集氣管(16)一端通過集氣瓶縮徑(17)的底端開口伸入集氣瓶(20)內(nèi)，且與集氣瓶(20)軸向平行，出口端高于水槽(19)且位于集氣瓶0刻度線(18)以下。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬鋁-水反應制氫的試驗系統(tǒng)，其特征在于，所述集氣瓶縮徑(17)的底端半徑為集氣管(16)半徑的1-2倍，且集氣瓶(20)側(cè)壁與水槽(19)內(nèi)壁粘合固定。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬鋁-水反應制氫的試驗系統(tǒng)，其特征在于，所述冷凝裝置(14)由多級冷凝管組成，其氣體入口處的排氣管(11)上設置有濾塵管(12)；所述濾塵管(12)由裝填填充物的豎式管組成，其底部與集水瓶(13)連接；所述濾塵管(12)內(nèi)的填充物采用石英砂或者石英棉。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬鋁-水反應制氫的試驗系統(tǒng)，其特征在于，所述冷凝裝置(14)氣體出口設置有集氣旋鈕開關(15)；集氣瓶(20)底部的抽氣管(24)上設置有抽氣旋鈕開關(21)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種金屬鋁-水反應制氫的試驗系統(tǒng)，其特征在于，所述抽氣旋鈕開關(21)與抽氣泵(23)之間還設置有緩沖瓶(22)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬鋁-水反應制氫的試驗系統(tǒng)，其特征在于，所述測量記錄裝置包括熱電偶(3)、溫控顯示器(4)、數(shù)據(jù)采集儀(5)、計算機(6)；所述熱電偶(3)探測端與密封反應器(9)連接，輸出端與溫控顯示器(4)的輸入端連接；所述溫控顯示器(4)的輸出端通過數(shù)據(jù)采集儀(5)與計算機(6)連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬鋁-水反應制氫的試驗系統(tǒng)，其特征在于，所述水浴鍋(2)的進水管處還連接有超級恒溫器(1)。

9.一種金屬鋁-水反應制氫的試驗方法，其特征在于，基于權(quán)利要求1-8任意一項所述系統(tǒng)，包括，

將去離子水置于密封反應器(9)內(nèi)，水浴鍋(2)維持密封反應器(9)的恒溫環(huán)境，測量記錄裝置實時記錄密封反應器(9)內(nèi)的反應溫度數(shù)據(jù)；

當達到設定溫度并恒定后，將鋁粉和添加劑(8)組成的混合樣品粉末倒入密封反應器(9)形成鋁水反應液(7)發(fā)生金屬鋁-水燃燒反應；反應后的氣體由抽氣針管(10)抽出后，較重的液體成分由集水瓶(13)收集，較輕的氣相組分經(jīng)過冷凝裝置(14)冷凝；

冷凝后的液體物質(zhì)送入集水瓶(13)，輕的氣相組分由集氣管(16)送入帶刻度的集氣瓶(20)，并由抽氣泵(23)將集氣瓶(20)中液面提升到集氣瓶0刻度線(18)處，由集氣瓶縮徑(17)處進入的氣體，用集氣排水的方式，記錄產(chǎn)氫量以及產(chǎn)氫速率；

多次測量收集的氣體，當沒有氣體產(chǎn)出，即集氣瓶(20)刻度恒定不變，結(jié)束試驗。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種金屬鋁-水反應制氫的試驗方法，其特征在于，包括，

打開抽氣旋鈕開關(21)，抽氣泵(23)工作，使集氣瓶(20)的液面提升到集氣瓶0刻度線(18)處，關閉抽氣旋鈕開關(21)；打開集氣旋鈕開關(15)，同時記錄集氣時間和對應的集氣瓶(20)刻度；

由抽氣針管(10)從密封反應器(9)中抽出的氣體，經(jīng)過濾塵管(12)過濾掉氣體中多余的固相和液相，過濾后產(chǎn)生的液體由集水瓶(13)收集；

超級恒溫器(1)保持水浴鍋(2)的溫度恒定。