專利名稱：一種硼氫化鈉水解制氫裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
:本發(fā)明屬于氫氣制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種硼氫化鈉水解制氫裝置，通過多個(gè)微小流化床串聯(lián)強(qiáng)化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)硼氫化鈉水解循環(huán)連續(xù)可控制氫。
背景技術(shù)：
:隨著石油資源的日益枯竭和人們環(huán)保意識(shí)的提高，世界各國都在積極開發(fā)利用可持續(xù)性清潔能源，氫能作為一種潔凈、高效、安全和可持續(xù)的二次能源由于具有熱值高、無污染、資源豐富等特點(diǎn)被視為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?，其在汽車、航空、航天、發(fā)電和燃料電池等領(lǐng)域的應(yīng)用受到了人們越來越多的關(guān)注。質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)的迅速發(fā)展大大促進(jìn)了對氫氣的廉價(jià)制取研究，目前工業(yè)上生產(chǎn)氫氣的方式常見的有水電解制氫、煤炭氣化制氫、石油及天然氣水蒸氣催化轉(zhuǎn)化制氫和硼氫化鈉(NaBH4)水解制氫等方法，其中水電解制氫是唯一產(chǎn)生純氫且無污染的方法，但是水電解制氫比以化石原料制氫的成本高出3-4倍,不能適合于大量用氫的場合；硼氫化鈉(NaBH4)水解制氫由于具有安全、高效和成本低廉等各種優(yōu)勢而備受關(guān)注，硼氫化鈉(NaBH4)其堿性溶液非常穩(wěn)定，理論產(chǎn)氫量可以達(dá)到18wt%，超過了美國能量局設(shè)定的6wt%的技術(shù)目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)；其催化水解制備
氫氣的化學(xué)反應(yīng)方程式為:NaBH4(ag)+2H20 — AHpNaBO^q)，通常在沒有催化劑存
在的情況下，該水解反應(yīng)進(jìn)行的很緩慢，當(dāng)加入適當(dāng)催化劑后，該反應(yīng)能被大大加速并可釋放出高出度的氫氣。目前硼氫化鈉水解制氫技術(shù)和設(shè)備大多采用固定床間歇進(jìn)行或以常規(guī)流化床為反應(yīng)主體，無法進(jìn)行連續(xù)及可控制氫操作，且固定床及常規(guī)流化床可調(diào)控性差，占地面積大、攜帶不便，無法滿足燃料電池應(yīng)用；微小流化床具有尺寸小、實(shí)用性強(qiáng)、可移動(dòng)、易操作等優(yōu)點(diǎn)，有利于節(jié)能，減少污染物，并能提高反應(yīng)效率。因此尋求設(shè)計(jì)一種硼氫化鈉水解制氫裝置，通過微小流化床反應(yīng)器串聯(lián)實(shí)現(xiàn)連續(xù)可控制氫，具有良好的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值
發(fā)明內(nèi)容
:本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，尋求設(shè)計(jì)提供一種硼氫化鈉水解制氫裝置，以實(shí)現(xiàn)硼氫化鈉水解循環(huán)連續(xù)可控制氫。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明涉及的硼氫化鈉水解制氫裝置主體結(jié)構(gòu)包括儲(chǔ)液罐、蠕動(dòng)泵、測壓點(diǎn)、進(jìn)液口、分布板、測溫點(diǎn)、濃相段、擴(kuò)大段、擋板、石棉網(wǎng)、氣體出口、串聯(lián)閥門、廢液回收罐、液體輸送管、微小流化床、閥門和風(fēng)帽；將3-5個(gè)直徑為8.5-30mm相同結(jié)構(gòu)的微小流化床通過串聯(lián)閥門與液體輸送管串聯(lián)式固定連通，立式或臥式結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)液罐與蠕動(dòng)泵的管狀進(jìn)液口固定連通，蠕動(dòng)泵與微小流化床固定連通并在連通處設(shè)置有測壓點(diǎn)；微小流化床的下端固定制有分布板和測溫點(diǎn)，分布板用來分離液固兩相，分布板中設(shè)置有5-7個(gè)射流孔風(fēng)帽，風(fēng)帽采用傾斜式射流孔，射流孔的開孔直徑為1-1.8mm，傾斜角度為水平向上或向下傾斜30-50°，測溫點(diǎn)設(shè)置在 分布板的上方；微小流化床的中間部分從下往上依次固定制有濃相段、擴(kuò)大段和擋板，濃相段和擴(kuò)大段收縮式連通對接，濃相段直徑為8.5-30mm,高度為80-400mm，擴(kuò)大段使氣固兩相分離徹底，其直徑為13_45mm，高度為100-500mm,在擴(kuò)大段上設(shè)置有9_13個(gè)水平向上傾斜30-45°的擋板，檔板上涂覆有催化劑前驅(qū)體以增加反應(yīng)停留時(shí)間，同時(shí)實(shí)現(xiàn)液固氣三相的徹底分離；微小流化床的頂端覆蓋式制有石棉網(wǎng)，氣體出口透過石棉網(wǎng)與微小流化床頂端固定連通用來收集生產(chǎn)的氫氣；微小流化床的頂部右側(cè)固定設(shè)置有互相垂直的串聯(lián)閥門和閥門，串聯(lián)閥門和液體輸送管串通實(shí)現(xiàn)與另一相同結(jié)構(gòu)的微小流化床固定連通，閥門與常規(guī)的廢液回收罐穿通式對接實(shí)現(xiàn)反應(yīng)廢液的收集。本發(fā)明涉及的硼氫化鈉水解制氫裝置在使用時(shí)，儲(chǔ)液罐中的硼氫化鈉溶液由蠕動(dòng)泵經(jīng)進(jìn)液口打入微小流化床，經(jīng)分布板與催化劑固體接觸，在濃相段反應(yīng)后進(jìn)入擴(kuò)大段，再經(jīng)擋板后充分反應(yīng)，生成的氫氣透過微小流化床上端的石棉網(wǎng)由氣體出口收集進(jìn)入燃料電池使用，測壓點(diǎn)和測溫點(diǎn)對微小流化床中的水解反應(yīng)進(jìn)行壓力與溫度的隨時(shí)監(jiān)測，串聯(lián)閥門控制反應(yīng)過后的未完全反應(yīng)液及副產(chǎn)物偏硼酸鈉液是否進(jìn)入下一個(gè)微小流化床或通過閥門由廢液回收罐回收利用，從而控制整個(gè)反應(yīng)產(chǎn)氫量，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)可控產(chǎn)氫。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用微小流化床反應(yīng)器串聯(lián)以強(qiáng)化產(chǎn)氫反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)硼氫化鈉水解連續(xù)循環(huán)可控制氫；弓I入微小流化床擴(kuò)大段擋板，增加產(chǎn)氫反應(yīng)停留時(shí)間，使產(chǎn)氫反應(yīng)進(jìn)行更加完全、液固分離更加徹底；其裝置結(jié)構(gòu)新穎，原理可靠，操作簡便，使用靈活，調(diào)控性強(qiáng)，制備成本低，制備效果好，制備條件易控，制備效率高，環(huán)境友好。


:圖1為本發(fā)明裝置的主體結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖2為本發(fā)明裝置涉及的擋板結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖3為本發(fā)明裝置涉及的分布板結(jié)構(gòu)原理示意圖。
具體實(shí)施方式
:下面結(jié)合附圖并通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例:本實(shí)施例的主體結(jié)構(gòu)包括儲(chǔ)液罐1、蠕動(dòng)泵2、測壓點(diǎn)3、進(jìn)液口 4、分布板5、測溫點(diǎn)
6、濃相段7、擴(kuò)大段8、擋板9、石棉網(wǎng)10、氣體出口 11、串聯(lián)閥門12、廢液回收罐13、液體輸送管14、微小流化床15、閥門16和風(fēng)帽17 ;將3-5個(gè)直徑為8.5_30mm相同結(jié)構(gòu)的微小流化床15通過串聯(lián)閥門12與液體輸送管14串聯(lián)式固定連通，立式或臥式結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)液罐I與蠕動(dòng)泵2的管狀進(jìn)液口 4固定連通，蠕動(dòng)泵2與微小流化床15固定連通并在連通處設(shè)置有測壓點(diǎn)3 ;微小流化床15的下端固定制有分布板5和測溫點(diǎn)6，分布板5用來分離液固兩相，分布板5中設(shè)置有5-7個(gè)射流孔風(fēng)帽17，風(fēng)帽17采用傾斜式射流孔，射流孔的開孔直徑為1-1.8mm，傾斜角度為水平向上或向下傾斜30-50°，測溫點(diǎn)6設(shè)置在分布板5的上方；微小流化床15的中間部分從下往上依次固定制有濃相段7、擴(kuò)大段8和擋板9，濃相段7和擴(kuò)大段8收縮式連通對接，濃相段7直徑為8.5-30mm,高度為80-400mm，擴(kuò)大段8使氣固兩相分離徹底，其直徑為13-45mm，高度為100-500mm，在擴(kuò)大段8上設(shè)置有9_13個(gè)水平向上傾斜30-45°的擋板9，檔板9上涂覆有催化劑前驅(qū)體以增加反應(yīng)停留時(shí)間，同時(shí)實(shí)現(xiàn)液固氣三相的徹底分離；微小流化床15的頂端覆蓋式制有石棉網(wǎng)10，氣體出口 11透過石棉網(wǎng)10與微小流化床15頂端固定連通用來收集生產(chǎn)的氫氣；微小流化床15的頂部右側(cè)固定設(shè)置有互相垂直的串聯(lián)閥門12和閥門16，串聯(lián)閥門12和液體輸送管14串通實(shí)現(xiàn)與另一相同結(jié)構(gòu)的微小流化床15固定連通，閥門16與常規(guī)的廢液回收罐13穿通式對接實(shí)現(xiàn)反應(yīng)廢液的收集。本實(shí)施例涉及的硼氫化鈉水解制氫裝置在使用時(shí)，儲(chǔ)液罐I中的硼氫化鈉溶液由蠕動(dòng)泵2經(jīng)進(jìn)液口 4打入微小流化床15，經(jīng)分布板5與貴金屬鉬、釕催化劑或非貴金屬鈷催化劑固體接觸，在濃相段7反應(yīng)后進(jìn)入擴(kuò)大段8，再經(jīng)擋板9后充分反應(yīng)，生成的氫氣透過微小流化床15上端的石棉網(wǎng)10由氣體出口 11收集進(jìn)入燃料電池使用，測壓點(diǎn)3和測溫點(diǎn)6對微小流化床15中的水解反應(yīng)進(jìn)行壓力與溫度的隨時(shí)監(jiān)測，串聯(lián)閥門12控制反應(yīng)過后的未完全反應(yīng)液及副產(chǎn)物偏硼酸鈉液是否進(jìn)入下一個(gè)微小流化床15或通過閥門16由廢液回收罐13回收利用，從而·控制整個(gè)反應(yīng)產(chǎn)氫量，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)可控產(chǎn)氫。
權(quán)利要求
1.一種硼氫化鈉水解制氫裝置，其特征在于主體結(jié)構(gòu)包括儲(chǔ)液罐、蠕動(dòng)泵、測壓點(diǎn)、進(jìn)液口、分布板、測溫點(diǎn)、濃相段、擴(kuò)大段、擋板、石棉網(wǎng)、氣體出口、串聯(lián)閥門、廢液回收罐、液體輸送管、微小流化床、閥門和風(fēng)帽；將3-5個(gè)直徑為8. 5-30_相同結(jié)構(gòu)的微小流化床通過串聯(lián)閥門與液體輸送管串聯(lián)式固定連通，立式或臥式結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)液罐與蠕動(dòng)泵的管狀進(jìn)液口固定連通，蠕動(dòng)泵與微小流化床固定連通并在連通處設(shè)置有測壓點(diǎn)；微小流化床的下端固定制有分布板和測溫點(diǎn)，分布板用來分離液固兩相，分布板中設(shè)置有5-7個(gè)射流孔風(fēng)帽，測溫點(diǎn)設(shè)置在分布板的上方；微小流化床的中間部分從下往上依次固定制有濃相段、擴(kuò)大段和擋板，濃相段和擴(kuò)大段收縮式連通對接，擴(kuò)大段使氣固兩相分離徹底，在擴(kuò)大段上設(shè)置有9-13個(gè)水平向上傾斜30-45°的擋板，檔板上涂覆有催化劑前驅(qū)體以增加反應(yīng)停留時(shí)間，同時(shí)實(shí)現(xiàn)液固氣三相的徹底分離；微小流化床的頂端覆蓋式制有石棉網(wǎng)，氣體出口透過石棉網(wǎng)與微小流化床頂端固定連通用來收集生產(chǎn)的氫氣；微小流化床的頂部右側(cè)固定設(shè)置有互相垂直的串聯(lián)閥門和閥門，串聯(lián)閥門和液體輸送管串通實(shí)現(xiàn)與另一相同結(jié)構(gòu)的微小流化床固定連通，閥門與常規(guī)的廢液回收罐穿通式對接實(shí)現(xiàn)反應(yīng)廢液的收集。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硼氫化鈉水解制氫裝置，其特征在于風(fēng)帽采用傾斜式射流孔，射流孔的開孔直徑為1-1. 8mm，傾斜角度為水平向上或向下傾斜30-50°。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硼氫化鈉水解制氫裝置，其特征在于濃相段直徑為8.5_30mm，高度為 80_400mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硼氫化鈉水解制氫裝置，其特征在于擴(kuò)大段直徑為13-45mm，高度為 100-500mm。
全文摘要
本發(fā)明屬于氫氣制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種硼氫化鈉水解制氫裝置，主體結(jié)構(gòu)包括儲(chǔ)液罐、蠕動(dòng)泵、測壓點(diǎn)、進(jìn)液口、分布板、測溫點(diǎn)、濃相段、擴(kuò)大段、擋板、石棉網(wǎng)、氣體出口、串聯(lián)閥門、廢液回收罐、液體輸送管、微小流化床、閥門和風(fēng)帽；微小流化床通過串聯(lián)閥門與液體輸送管串聯(lián)式固定連通，儲(chǔ)液罐與蠕動(dòng)泵固定連通，蠕動(dòng)泵與微小流化床固定連通，微小流化床上制有分布板、測溫點(diǎn)、濃相段、擴(kuò)大段、擋板、石棉網(wǎng)、氣體出口、串聯(lián)閥門和閥門，閥門與廢液回收罐對接實(shí)現(xiàn)反應(yīng)廢液的收集；其裝置結(jié)構(gòu)新穎，原理可靠，操作簡便，使用靈活，調(diào)控性強(qiáng)，制備成本低，制備效果好，制備條件易控，制備效率高，環(huán)境友好。
文檔編號(hào)C01B3/06GK103253631SQ20131020190
公開日2013年8月21日 申請日期2013年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月28日
發(fā)明者郭慶杰, 張璇, 韓敏, 陳琳琳, 曲健林, 田紅景, 王許云 申請人:青島科技大學(xué)