專利名稱：移動(dòng)式制氫儲(chǔ)氫一體化裝置及其供氫方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氫氣制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種移動(dòng)式制氫儲(chǔ)氫一體化裝置及其供氫 方法。
背景技術(shù)：
氫作為一種重要的化學(xué)物質(zhì)在化學(xué)、石油、食品、冶金等工業(yè)領(lǐng)域中有廣泛的應(yīng)用。 同時(shí)氫還是一種清潔的能源材料。要實(shí)現(xiàn)氫能的大規(guī)模應(yīng)用，低成本的制氫技術(shù)和安全高 效的儲(chǔ)氫技術(shù)是關(guān)鍵。
許多金屬或化合物，如鋁、鋅、硼氫化鈉、氫化鈉、氫化鋰、氫化鈣等，可以與水反 應(yīng)產(chǎn)生氫氣。利用這些反應(yīng)可以制取氫氣
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但眾多的試驗(yàn)表明這些反應(yīng)雖然能實(shí)現(xiàn)氫氣的現(xiàn)制現(xiàn)用，但反應(yīng)過程很難控制， 尤其是用于移動(dòng)式場合時(shí)，無法為氫氣用戶提供穩(wěn)定的氫氣流量。
目前氫氣的儲(chǔ)存方式大致有①高壓氫氣瓶法；②低溫液化氫法；③金屬氫化物 固態(tài)儲(chǔ)氫法； 碳材料吸附儲(chǔ)氫法。高壓氫氣瓶法和低溫液化氫法都存在使用和運(yùn)輸過 程中成本高、安全性差等缺點(diǎn)；碳材料吸附儲(chǔ)氫目前尚處在研究階段。金屬氫化物固態(tài)儲(chǔ) 氫法是簡便、廉價(jià)、安全的儲(chǔ)氫方法，但在實(shí)際操作時(shí)，金屬氫化物儲(chǔ)氫罐需要有足夠壓 力的氫氣源補(bǔ)充才能反復(fù)使用，應(yīng)用于移動(dòng)式場合，極為不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題，而提供了一種移動(dòng)式制氫儲(chǔ)氫一體化 裝置及其供氫方法。
本發(fā)明的目的之一是提供一種移動(dòng)式、體積小、重量輕、便于攜帶，結(jié)構(gòu)簡單、成本 低，運(yùn)行安全穩(wěn)定的移動(dòng)式制氫儲(chǔ)氫一體化裝置。
本發(fā)明移動(dòng)式制氫儲(chǔ)氫一體化裝置采取如下技術(shù)方案
移動(dòng)式制氫儲(chǔ)氫一體化裝置，包括氫氣發(fā)生器和氫氣儲(chǔ)罐，其特點(diǎn)是氫氣發(fā)生器經(jīng) 管路連接氣水分離器，氣水分離器經(jīng)管路連接氫氣凈化器，氫氣凈化器經(jīng)管路連接氫氣儲(chǔ) 罐，氫氣儲(chǔ)罐設(shè)有溫度調(diào)控裝置。
本發(fā)明移動(dòng)式制氫儲(chǔ)氫一體化裝置還可以采取如下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)
所述的移動(dòng)式制氫儲(chǔ)氫一體化裝置，其特點(diǎn)是氫氣發(fā)生器為罐狀結(jié)構(gòu)，設(shè)有氫 氣出口、進(jìn)料口、排液口，經(jīng)管道連接有液槽。
所述的移動(dòng)式制氫儲(chǔ)氫一體化裝置，其特點(diǎn)是氣水分離器為罐狀結(jié)構(gòu)，設(shè)有氫 氣進(jìn)口、氫氣出口、排液口，氫氣發(fā)生器與氣水分離器間設(shè)有冷卻器。
所述的移動(dòng)式制氫儲(chǔ)氫一體化裝置，其特點(diǎn)是氫氣凈化器為罐狀結(jié)構(gòu)，設(shè)有氫 氣進(jìn)口、氫氣出口、干燥劑進(jìn)口、干燥劑出口。
所述的移動(dòng)式制氫儲(chǔ)氫一體化裝置，其特點(diǎn)是氫氣儲(chǔ)罐為金屬氫化物儲(chǔ)罐，氫 氣儲(chǔ)罐設(shè)有的溫度調(diào)控裝置為溫度調(diào)節(jié)水浴槽。
本發(fā)明的目的之二是提供一種工藝可靠、運(yùn)行安全，操作簡單、使用方便，制氫速率 高，耗能少，無污染的移動(dòng)式制氫儲(chǔ)氫一體化裝置供氫方法。
本發(fā)明移動(dòng)式制氫儲(chǔ)氫一體化裝置的供氫方法釆取如下技術(shù)方案-
移動(dòng)式制氫儲(chǔ)氫一體化裝置的供氫方法，氫氣發(fā)生器制氫后，進(jìn)入氫氣儲(chǔ)罐貯存， 其特點(diǎn)是氫氣發(fā)生器內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)制取氫氣，氫氣通過氣水分離器進(jìn)行氣水分離，然 后經(jīng)氫氣凈化器進(jìn)行凈化，通過調(diào)控溫度使凈化后的氫氣貯存于氫氣儲(chǔ)罐，使用氫氣時(shí)， 通過調(diào)控溫度使氫氣儲(chǔ)罐供氫。
本發(fā)明移動(dòng)式制氫儲(chǔ)氫一體化裝置的供氫方法還可以采取如下技術(shù)措施進(jìn)一步
實(shí)現(xiàn)
所述的移動(dòng)式制氫儲(chǔ)氫一體化裝置的供氫方法，其特點(diǎn)是氫氣發(fā)生器制氫采用金 屬或化合物與水反應(yīng)進(jìn)行制取的工藝方法。
所述的移動(dòng)式制氫儲(chǔ)氫一體化裝置的供氫方法，其特點(diǎn)是氣水分離是將制得的氫 氣經(jīng)冷卻器冷卻后，或直接進(jìn)入氣水分離器，然后進(jìn)行排水，實(shí)現(xiàn)氣水分離過程的。
所述的移動(dòng)式制氫儲(chǔ)氫一體化裝置的供氫方法，其特點(diǎn)是氫氣凈化是將氫氣通過 裝有干燥劑凈化器，由干燥劑吸收氫氣中的水分，實(shí)現(xiàn)氫氣凈化過程的。
所述的移動(dòng)式制氫儲(chǔ)氫一體化裝置的供氫方法，其特點(diǎn)是調(diào)控溫度裝置為調(diào)節(jié)水 浴槽溫度，使氫氣儲(chǔ)罐貯存氫氣或提供氫氣。
本發(fā)明利用金屬或化合物，如鋁、鋅、硼氫化鈉、氫化鈉、氫化鋰、氫化鈣等，與 水反應(yīng)來制取氫氣，調(diào)節(jié)氫氣儲(chǔ)罐水浴槽溫度，產(chǎn)生氫氣經(jīng)純化后直接充入金屬氫化物儲(chǔ) 罐中，使整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)始終處于安全的低壓狀態(tài)；需要使用氫氣時(shí)，調(diào)節(jié)氫氣儲(chǔ)罐水浴槽 溫度，可以獲得所需的壓力和流量，直接為用氫設(shè)備提供氫氣或?yàn)槠渌鼉?chǔ)氫罐提供氫源， 或用作加氫站。
本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果
移動(dòng)式制氫儲(chǔ)氫一體化裝置及其供氫方法，由于采用了本發(fā)明全新的技術(shù)方案，因 此系統(tǒng)具有了以下主要特點(diǎn)
1) 原料來源廣泛，既可以使用化學(xué)純原料，也可使用廢液；既可以使用鋁粉、鋁顆 粒，也可使用廢鋁屑、廢鋁片等。
2) 將制氫和儲(chǔ)氫融為一體，結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉、使用方便，體積小、重量輕，便 于攜帶，裝置安全、可靠，性能好。
3) 氫氣純度高，雜質(zhì)少。
4) 氫氣制備過程中耗能低，副產(chǎn)品均可回收再利用。
綜上所述，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉、工藝可靠、制氫速率高、耗能少，無 污染等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于移動(dòng)式場合應(yīng)用。


圖1是本發(fā)明移動(dòng)式制氫儲(chǔ)氫一體化裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是氫氣發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是圖2的俯視結(jié)構(gòu)示意圖； " 圖4是氣水分離器結(jié)構(gòu)示意圖5是圖4的俯視結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6是氫氣凈化器結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7是圖6的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，1-氫氣發(fā)生器，1.1-排液口，1.2-閥門，1.3-氫氣出口， 1.4-進(jìn)料口， 1.5-溫 度計(jì)，1.6-壓力計(jì)，1.7-高位水槽，1.8-放空閥，1.9-安全閥，2-蛇形管，3-氣水分離 器，4-氫氣凈化器，5-氫氣儲(chǔ)罐，6-供氫出口， 7-水浴槽。
具體實(shí)施例方式
為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)例并結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì) 說明如下
實(shí)施例1
參照附圖l、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6和圖7。
移動(dòng)式制氫儲(chǔ)氫一體化裝置，由氫氣發(fā)生器l、氣水分離器3、氫氣凈化器4和氫氣 儲(chǔ)罐5及相關(guān)管道、閥門、儀表組成，氫氣發(fā)生器l為罐狀結(jié)構(gòu)，設(shè)有氫氣出口1.3、進(jìn) 料口 1.4、排液口 1.1，裝有溫度計(jì)1.5，經(jīng)管道閥門1.2連接有高位水槽1.7，氫氣出口管 道連接氫氣放空閥1.8、氫氣安全閥1.9、壓力計(jì)1.6。氣水分離器3為罐狀結(jié)構(gòu)，設(shè)有氫 氣進(jìn)口3.1、氫氣出口3,3和排水口3.2，氫氣發(fā)生器1與氣水分離器3間裝有蛇形管2。 氫氣凈化器4為罐狀結(jié)構(gòu)，設(shè)有氫氣進(jìn)口、氫氣出口、干燥劑4.1進(jìn)口4.2和干燥劑出口 4.3。氫氣儲(chǔ)罐5為金屬氫化物儲(chǔ)罐，氫氣儲(chǔ)罐設(shè)有的溫度調(diào)節(jié)水浴槽7。其構(gòu)造和連接方 式為液體儲(chǔ)料容器通過管道與氫氣發(fā)生器相連接，氫氣發(fā)生器通過管道依次與蛇形管、氣 水分離器、氫氣凈化器、氫氣儲(chǔ)罐相連接，氫氣發(fā)生器、氣水分離器與排液管道相連，氫 氣凈化器連接有干燥劑進(jìn)出口，氫氣儲(chǔ)罐設(shè)有供氫出口6，由閥門控制。
實(shí)施例2
實(shí)施例1移動(dòng)式制氫儲(chǔ)氫一體化裝置的供氫方法氫氣發(fā)生器采用金屬或化合物與 水反應(yīng)制取氫氣，將制得的氫氣經(jīng)蛇形管冷卻后進(jìn)入氣水分離器，氣水分離器進(jìn)行排水， 實(shí)現(xiàn)氣水分離器的氣水分離過程。氣水分離后的氫氣通過裝有干燥劑氫氣凈化器，由干燥 劑吸收氫氣中的水分，實(shí)現(xiàn)氫氣凈化器對氫氣的凈化過程。通過調(diào)低水浴槽溫度，使氫氣 儲(chǔ)罐存儲(chǔ)氫氣。使用氫氣時(shí)，通過調(diào)高水浴槽溫度，使氫氣儲(chǔ)罐供氫。
實(shí)施例3 實(shí)施例1的移動(dòng)式制氫儲(chǔ)氫一體化裝置。鋁粉90g，氫氧化鈉160g，加入氫氣反應(yīng) 器，加水165g，鋁粉與氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，經(jīng)氣水分離器和氫氣凈化器進(jìn)入氫 氣儲(chǔ)罐，氫氣儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)容量120NL，置于O'C冰水混合物中，產(chǎn)生的氫氣全部被氫氣儲(chǔ) 罐吸收，反應(yīng)結(jié)束后，調(diào)節(jié)氫氣儲(chǔ)罐水浴槽溫度至4(TC，產(chǎn)生0.5MPa壓力，以1 NL/min 的速度開始穩(wěn)定供氫；調(diào)節(jié)氫氣儲(chǔ)罐水浴槽溫度至80 °C ，產(chǎn)生1.0 MPa壓力，以1 NL/min 的速度開始穩(wěn)定供氫。
實(shí)施例4
實(shí)施例1的移動(dòng)式制氫儲(chǔ)氫一體化裝置。鋁粉480g，加入氫氣反應(yīng)器，注入lmol/L 氫氧化鈉溶液18 L，鋁粉與氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，經(jīng)氣水分離器和氫氣凈化器進(jìn) 入氫氣儲(chǔ)罐，氫氣罐設(shè)計(jì)容量650NL，置于2(TC水浴中，產(chǎn)生的氫氣全部被氫氣儲(chǔ)罐吸 收，反應(yīng)結(jié)束后，調(diào)節(jié)氫氣儲(chǔ)罐水浴槽溫度至6(TC，產(chǎn)生0.7MPa壓力，以5NL/min的 速度開始穩(wěn)定供氫；調(diào)節(jié)氫氣儲(chǔ)罐水浴槽溫度至80C'C，產(chǎn)生L2MPa壓力，以5NL/min 的速度開始穩(wěn)定供氫。
實(shí)施例5
實(shí)施例1的移動(dòng)式制氫儲(chǔ)氫一體化裝置。硼氫化鈉450g，加入氫氣反應(yīng)器，注入1000 g含2。/。(wt)氯化鈷的水溶液，硼氫化鈉在氯化鈷的催化作用下與水發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，經(jīng) 氣水分離器和氫氣凈化器進(jìn)入氫氣儲(chǔ)罐，氫氣儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)容量1200NL，置于20'C水浴中， 產(chǎn)生的氫氣全部被氫氣儲(chǔ)罐吸收，反應(yīng)結(jié)束后，調(diào)節(jié)氫氣儲(chǔ)罐水浴槽溫度至60'C，產(chǎn)生 0.6 MPa壓力，以10 NL/min的速度開始穩(wěn)定供氫；調(diào)節(jié)氫氣儲(chǔ)罐水浴槽溫度至80 'C， 產(chǎn)生0.8MPa壓力，以15NL/min的速度開始穩(wěn)定供氫。
權(quán)利要求
1.一種移動(dòng)式制氫儲(chǔ)氫一體化裝置，包括氫氣發(fā)生器和氫氣儲(chǔ)罐，其特征是氫氣發(fā)生器經(jīng)管路連接氣水分離器，氣水分離器經(jīng)管路連接氫氣凈化器，氫氣凈化器經(jīng)管路連接氫氣儲(chǔ)罐，氫氣儲(chǔ)罐設(shè)有溫度調(diào)控裝置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的移動(dòng)式制氫儲(chǔ)氫一體化裝置，其特征是氫氣發(fā)生器為罐狀 結(jié)構(gòu)，設(shè)有氫氣出口、進(jìn)料口、排液口，經(jīng)管道連接有液槽。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的移動(dòng)式制氫儲(chǔ)氫一體化裝置，其特征是氣水分離器為罐狀 結(jié)構(gòu)，設(shè)有氫氣進(jìn)口、氫氣出口、排液口，氫氣發(fā)生器與氣水分離器間設(shè)有冷卻器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的移動(dòng)式制氫儲(chǔ)氫一體化裝置，其特征是氫氣凈化器為罐狀 結(jié)構(gòu)，設(shè)有氫氣進(jìn)口、氫氣出口、干燥劑進(jìn)口、干燥劑出口。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的移動(dòng)式制氫儲(chǔ)氫一體化裝置，其特征是氫氣儲(chǔ)罐為金屬氫 化物儲(chǔ)罐，氫氣儲(chǔ)罐設(shè)有的溫度調(diào)控裝置為水浴槽。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述移動(dòng)式制氫儲(chǔ)氫一體化裝置的供氫方法，氫氣發(fā)生器制氫 后，進(jìn)行儲(chǔ)氫，其特征是氫氣發(fā)生器內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)制取氫氣，氫氣通過氣水分離 器進(jìn)行氣水分離，然后經(jīng)氫氣凈化器進(jìn)行凈化，通過調(diào)控溫度使凈化后的氫氣貯存于 氫氣儲(chǔ)罐，使用氫氣時(shí)，通過調(diào)控溫度使氫氣儲(chǔ)罐供氫。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述移動(dòng)式制氫儲(chǔ)氫一體化裝置的供氫方法，其特征是氫氣發(fā) 生器制氫采用金屬或化合物與水反應(yīng)進(jìn)行制取的工藝方法。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述移動(dòng)式制氫儲(chǔ)氫一體化裝置的供氫方法，其特征是氣水分 離是將制得的氫氣經(jīng)冷卻器冷卻后，或直接進(jìn)入氣水分離器，然后進(jìn)行排水，實(shí)現(xiàn)氣 水分離過程的。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述移動(dòng)式制氫儲(chǔ)氫一體化裝置的供氫方法，其特征是氫氣凈 化是將氫氣通過裝有干燥劑凈化器，由干燥劑吸收氫氣中的水分，實(shí)現(xiàn)氫氣凈化過程 的。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述移動(dòng)式制氫儲(chǔ)氫一體化裝置的供氫方法，其特征是氫氣儲(chǔ) 罐溫度調(diào)控裝置為水浴槽，通過調(diào)節(jié)溫度，使氫氣儲(chǔ)罐吸氫或供氫。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種移動(dòng)式制氫儲(chǔ)氫一體化裝置及其供氫方法。本發(fā)明屬于氫氣制備技術(shù)領(lǐng)域。移動(dòng)式制氫儲(chǔ)氫一體化裝置，包括氫氣發(fā)生器和氫氣儲(chǔ)罐，其特點(diǎn)是氫氣發(fā)生器經(jīng)管路連接氣水分離器，氣水分離器經(jīng)管路連接氫氣凈化器，氫氣凈化器經(jīng)管路連接氫氣儲(chǔ)罐，氫氣儲(chǔ)罐設(shè)有溫度調(diào)控裝置。供氫方法是氫氣發(fā)生器內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)制取氫氣，氫氣通過氣水分離器進(jìn)行氣水分離，然后經(jīng)氫氣凈化器進(jìn)行凈化，通過調(diào)控溫度使凈化后的氫氣貯存于氫氣儲(chǔ)罐，使用氫氣時(shí)，通過調(diào)控溫度使氫氣儲(chǔ)罐供氫。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉，工藝可靠、安全，制氫速率高，氫氣純度高，耗能少，無污染等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于移動(dòng)式場合應(yīng)用。
文檔編號C01B3/00GK101186275SQ20071015067
公開日2008年5月28日 申請日期2007年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月3日
發(fā)明者宋麗薇, 楊慶亮, 王晉剛, 王鵬飛, 黃岳祥 申請人:天津海藍(lán)德能源技術(shù)發(fā)展有限公司