[發(fā)明專利]一種金屬鋁-水反應制氫的試驗系統(tǒng)與方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202111056863.7 | 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 |
| 地址: | 710048 陜*** | 國省代碼: | 陜西;61 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 一種 金屬 應制 試驗 系統(tǒng) 方法 | ||
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。
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