[發明專利]一種水回收式NaBH4

在審

• 申請號: 202111563345.4
• 申請日: 2021-12-20
• 公開（公告）號: CN114105093A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 趙建偉;鄧呈維;杜瑋;姬峰;陳國鈴;羅若尹;王濤
• 申請（專利權）人: 上海空間電源研究所
• 主分類號: C01B3/06
• 分類號: C01B3/06;H01M8/0606;H01M8/0662
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 賈慧琴;張靜潔

本發明公開了一種水回收式NaBH₄制氫裝置，包含：回收容器，配液容器，儲液容器、反應器，及定時開關控制單元；回收容器與燃料電池雙向管道連通；回收容器與配液容器通過一進水管道連通；進水管道還設置有第一泵；配液容器與儲液容器通過一排液管道連通，排液管道還設置有第二泵；儲液容器與反應器通過一進液管道連通；反應器與回收容器管道連通；定時開關控制單元控制第一泵、第二泵的通斷。本發明通過燃料電池反應水回收方式，對燃料電池陰極反應水進行回收，將回收水用作水解反應原料以及水解反應氫氣產物清洗液；并將水解催化反應器與散熱器集成，從而達到輕量化效果減輕NaBH₄制氫裝置重量，有效提高裝置儲氫密度。

技術領域

本發明屬于制氫裝置領域，具體涉及一種水回收式NaBH₄制氫裝置。

背景技術

氫燃料電池因其具備能量密度高、低噪聲、無污染、效率高、壽命長、紅外輻射及電磁輻射低等優勢，呈現在航天及軍用領域逐漸開展應用的趨勢，但由于氫源問題未能有效解決而限制其進一步配套發展。

針對小型航天軍工裝備，相比其他儲氫方式，NaBH₄水解制氫具有氫氣純度高、能源利用率高、安全性高、副產物可回收利用等優點，按照35％飽和NaBH₄溶液理論材料儲氫密度為7.56％，但目前NaBH₄水溶液制氫裝置儲氫密度僅可達3wt％左右，與高壓氣體儲氫系統相比無優勢。為滿足輕量化、小型化裝備需求，需進一步提升制氫裝置儲氫密度。

發明內容

本發明的目的是如何提升NaBH₄水解制氫裝置儲氫密度，通過燃料電池反應水回收方式、結合集成化設計減輕NaBH₄制氫裝置重量，有效提高裝置儲氫密度。

為了達到上述目的，本發明提供了一種水回收式NaBH₄制氫裝置，包含：回收容器，配液容器，儲液容器、反應器，及定時開關控制單元；

所述的回收容器與燃料電池雙向管道連通，回收容器洗滌后的氫氣進入燃料電池提供燃料，燃料電池反應生成的水流入回收容器；

所述的回收容器與所述的配液容器通過一進水管道連通，向配液容器提供水作為溶劑，用于配置一定濃度的NaBH₄水溶液；其中，所述的進水管道還設置有第一泵；

所述的配液容器與所述的儲液容器通過一排液管道連通，以提供配置的NaBH₄水溶液；其中，所述的排液管道還設置有第二泵；

所述的儲液容器與所述的反應器通過一進液管道連通，以提供NaBH₄水溶液進行反應；

所述的反應器與所述的回收容器管道連通，以提供生成的氫氣；

所述的定時開關控制單元控制第一泵與第二泵的通斷。

可選地，所述的定時控制單元控制第一泵與第二泵交替運行。

可選地，所述的定時控制單元通過設置運行參數控制第一泵、第二泵的運行時間和/或功率。

可選地，所述的定時控制單元包含微型單片機MCU、芯片ULN2003、兩路MOSFET管，微型單片機MCU根據實際需要選擇配置DC-DC組成，起到兩路信號開關互斥作用。

可選地，所述的定時控制單元由并聯在燃料電池上的鋰電池組供電。

可選地，所述的配液容器內還設置有一容置腔，配置的NaBH₄水溶液位于容置腔外壁與配液容器內壁之間的空腔中，所述的容置腔設置有至少一開口，該開口不低于設定濃度NaBH₄水溶液的高度，該容置腔通過一排水管道與所述的回收容器連通。