專利名稱：低溫氫氣發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氫氣發(fā)生器。更特定地，本發(fā)明涉及運(yùn)行在低環(huán)境溫度 的氫氣發(fā)生器，例如低于水的凝固點(diǎn)的環(huán)境溫度。
背景技術(shù)：
氫氣很有希望作為豐富的、清潔燃燒的燃料，其甚至可以取代汽油。 減少溫室氣體的數(shù)量的優(yōu)勢(shì)將隨著時(shí)間而變得更重要。氫氣的燃燒產(chǎn)生 水。對(duì)不同的目的存在許多產(chǎn)生氫氣的系統(tǒng)。據(jù)估計(jì)，每年生產(chǎn)超過(guò)九 百萬(wàn)噸氫氣。氫氣通過(guò)諸如鋁、鎂、鋰、以及這些的合金或氫化物的活 性金屬燃料和類似反應(yīng)物與諸如過(guò)氧化氫、氟利昂、六氟化硫、水等"氧 化劑"之間的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生。熔融金屬也用作反應(yīng)物之一。氫氣產(chǎn)生材料已經(jīng)研究出包括LiH、 LiAlH4、 NH3 Al、 Mg、 MgH2、以及LiBH4。這些材料通常與水反應(yīng)以產(chǎn)生氫氣。在很多情況下，最經(jīng)濟(jì)而有效的氫氣發(fā)生器是將來(lái)自存儲(chǔ)液體水的 水蒸汽與化學(xué)氬化物反應(yīng)的氫氣發(fā)生器。水以環(huán)境溫度存儲(chǔ)且轉(zhuǎn)化為水蒸汽以與化學(xué)氫化物反應(yīng)。這些氫氣發(fā)生器的主要問(wèn)題在于，他們不能 以凍結(jié)的水或冰運(yùn)行在低于0攝氏度而不由于隨液體水變成固體的膨脹 而中斷運(yùn)行或有損害發(fā)生器的風(fēng)險(xiǎn)。在本領(lǐng)域中，如果使用轉(zhuǎn)化為水蒸汽的液體水和化學(xué)氫化物的氫氣 發(fā)生器能夠運(yùn)行在水存儲(chǔ)在低于0攝氏度的溫度，這將是有利的。如果這樣的氫氣發(fā)生器將保持存儲(chǔ)的液體水產(chǎn)生水蒸汽以與化學(xué) 氫化物反應(yīng)以產(chǎn)生氫氣的優(yōu)勢(shì)而不關(guān)注較冷的溫度，這將是另 一優(yōu)勢(shì)。其他優(yōu)勢(shì)在其后出現(xiàn)。發(fā)明內(nèi)容現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的上迷和其他^il勢(shì)可以以下列方式獲得。真 體地，本發(fā)明提供一種在低于水的凝固點(diǎn)的溫度產(chǎn)生氫氣的低溫氫氣發(fā) 生器。本發(fā)明以它的最簡(jiǎn)單的形式包括用于使用相同氫化物化學(xué)反應(yīng)的 相同氫氣發(fā)生器中的水的另 一液體替代物。替代液體從純的使用或用蒸 餾水稀釋過(guò)的諸如乙醇和甲醇的醇，以及已經(jīng)有溶解在其中的諸如氯化 鈣或氯化鎂的不反應(yīng)的鹽的蒸餾水選擇。所存儲(chǔ)的液體以與當(dāng)使用純蒸 餾水時(shí)相同的方式產(chǎn)生氣體蒸汽。


為了更完全地理解本發(fā)明，在此參考附圖，其中圖1是本發(fā)明可以用于其中的類型的氫氣發(fā)生器的截面?zhèn)纫晥D。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明改進(jìn)使用化學(xué)氫化物和來(lái)自存儲(chǔ)蒸餾水的水蒸汽反應(yīng)以產(chǎn) 生氫氣的氫氣發(fā)生器的運(yùn)行范圍。蒸餾水用具有低于0攝氏度，且優(yōu)選地低于15攝氏度且更優(yōu)選地低于30攝氏度的凝固點(diǎn)的液體取代。該液 體優(yōu)選為醇或具有溶解在其中的非氪化物反應(yīng)的鹽的蒸餾水。該圖顯示了常規(guī)的氪氣發(fā)生器10,具有水室11、隔板13、閥盤(pán)15、 粉末室17和燃料電池組件19。在使用中，水室ll暴露到環(huán)境條件且當(dāng) 溫度下降低于O攝氏度時(shí)，水將結(jié)水，且因而它不會(huì)流動(dòng)到燃料電池組 件19內(nèi)以轉(zhuǎn)化成水蒸汽。氫氣發(fā)生器也包括膜21,由Gore-Tex或不能 滲透水但能滲透水蒸汽的另一材料制成。膜21將水室11和閥15隔開(kāi)。 水在膜21和閥15內(nèi)側(cè)的干氫氣的接口處汽化?；瘜W(xué)氫化物的示例為L(zhǎng)iH、 UA1H4、 NH3MgH2、以及LiBRt,但用 于常規(guī)氪氣發(fā)生器的其他氫化物也可以用于本發(fā)明。術(shù)語(yǔ)"化學(xué)氫化物" 廣泛地意指能夠與液體反應(yīng)以產(chǎn)生氫氣的任何氫化物。醇可以為甲醇或乙醇或用一些數(shù)量的蒸餾水稀釋的這些醇之一。純 的曱醇具有-98攝氏度的凝固點(diǎn)且純的乙醇具有-114攝氏度的凝固點(diǎn)。 增加一定量的在O攝氏度結(jié)水的蒸餾水，將增加凝固點(diǎn)到O攝氏度和該 純醇的凝固點(diǎn)之間的任何溫度。用于降4氐蒸餾水的^:固點(diǎn)的鹽可以為任何不與4匕學(xué)氫化物反應(yīng)的 鹽。示例為氯化鈣和氯化鎂，但是降低蒸餾水的凝固點(diǎn)且不與化學(xué)氫化 物反應(yīng)的任何鹽都可以用于本發(fā)明。氯化鈣將蒸餾水的凝固點(diǎn)降低至-30 攝氏度。氯化鎂將蒸餾水的凝固點(diǎn)降低至-15攝氏度。優(yōu)選地，用于本發(fā)明的液體具有至少-15攝氏度且更優(yōu)選為至少-30攝氏度的凝固點(diǎn)。 在蒸餾水中使用鹽的一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于，雖然它不反應(yīng)以產(chǎn)生氫氣，它將保持在溶液中且維持液體的降低的凝固點(diǎn)。使用醇作為液體與化學(xué)氫 化物反應(yīng)，隨著醇在反應(yīng)中用完，將導(dǎo)致凝固點(diǎn)升高。然而，由于例如 純曱醇具有遠(yuǎn)低于O攝氏度的凝固點(diǎn)，即-98攝氏度，這不會(huì)成為問(wèn)題， 除非大量蒸餾水也包含在反應(yīng)物液體內(nèi)。盡管本發(fā)明的特定實(shí)施例已經(jīng)圖示并描述，其并不想要限制本發(fā) 明，而由以下4又利要求書(shū)限定的。
權(quán)利要求
1.在具有在來(lái)自存儲(chǔ)蒸餾水的水蒸汽和化學(xué)氫化物之間的氫氣產(chǎn)生反應(yīng)的氫氣發(fā)生器系統(tǒng)中，改進(jìn)包括用具有低于0攝氏度的凝固點(diǎn)的液體取代所述蒸餾水，以產(chǎn)生用于所述反應(yīng)的蒸汽；以及其中，在低于0攝氏度的環(huán)境溫度下，氫氣產(chǎn)生反應(yīng)繼續(xù)運(yùn)行。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述具有低于O攝氏度的凝固 點(diǎn)的液體從包括醇、蒸餾水稀釋的醇和具有溶解在其中的降低溫度的鹽 的蒸餾水的組選擇。
3. #^居權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述液體具有零下15攝氏度 的凝固點(diǎn)。
4. 一種產(chǎn)生氫氣的方法，包括步驟 用化學(xué)氫化物填充氫氣發(fā)生器；用具有低于O攝氏度的凝固點(diǎn)的液體填充所述發(fā)生器；以及 當(dāng)所述液體存儲(chǔ)在低于9攝氏度的環(huán)境溫度時(shí)，將所述化學(xué)氫化物 和>^人所述液體形成的蒸汽反應(yīng)以產(chǎn)生氬氣。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述具有低于0攝氏度的凝固 點(diǎn)的液體從包括醇、蒸餾水稀釋的醇和具有溶解在其中的降低溫度的鹽 的蒸餾水的組選擇。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述液體具有零下15攝氏度 的》是固點(diǎn)。
7. —種氫氣發(fā)生器系統(tǒng)，包括 反應(yīng)室；化學(xué)氫化物反應(yīng)劑；以及液體，其具有低于o攝氏度的凝固點(diǎn)且當(dāng)轉(zhuǎn)化成蒸汽時(shí)能夠與所述 化學(xué)氫化物反應(yīng)以產(chǎn)生氫氣；且其中當(dāng)所述液體存儲(chǔ)在低于O攝氏度的環(huán)境溫度時(shí)，氳氣產(chǎn)生反應(yīng) 繼續(xù)運(yùn)行。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述具有低于0攝氏度的凝固 點(diǎn)的液體從包括醇、蒸餾水稀釋的醇和具有溶解在其中的降低溫度的鹽 的蒸餾水的組選擇。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述液體具有零下15攝氏度的》是固點(diǎn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述液體具有零下30攝氏度 的g是固點(diǎn)。
全文摘要
一種具有在化學(xué)氫化物和來(lái)自具有低于0攝氏度的凝固點(diǎn)的液體的蒸汽之間的氫氣產(chǎn)生反應(yīng)的氫氣發(fā)生器。該液體從純的使用或用蒸餾水稀釋過(guò)的諸如乙醇和甲醇的醇，以及已經(jīng)有溶解在其中的諸如氯化鈣或氯化鎂的不反應(yīng)的鹽的蒸餾水選擇。
文檔編號(hào)C01B3/06GK101263081SQ200680033267
公開(kāi)日2008年9月10日 申請(qǐng)日期2006年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月12日
發(fā)明者A·R·伍德, S·J·?？嘶舴?申請(qǐng)人:霍尼韋爾國(guó)際公司