本發(fā)明涉及利用催化劑和廢熱使水解離而能夠生成氫的氫生成裝置，更詳細(xì)而言，涉及一種水蒸汽接觸催化劑而能夠使水的解離效果最大化的氫生成裝置。

背景技術(shù)：

氫無(wú)色、無(wú)味、無(wú)臭，氣體中最輕，擴(kuò)散性、還原性強(qiáng)，是可燃性、非腐蝕性的氣體。在元素周期率表中，原子序號(hào)為1號(hào)，以氣體狀態(tài)的分子存在，擴(kuò)散速度比空氣快約14倍。因此，擴(kuò)散性、還原性卓越，使有機(jī)化合物的不飽和結(jié)合部分飽和，利用該特性，在電子、化學(xué)、金屬、玻璃、食品、油脂等廣泛的領(lǐng)域使用。另外，用作燃料電池的燃料，在常溫下與鉑、鈀等催化劑反應(yīng)，用作熱源，催化反應(yīng)時(shí)，具有比燃燒生成更高熱量的特征。

另外，氫作為最適合未來(lái)能源系統(tǒng)的能量源，是最豐富的化學(xué)元素，在1kg海水中，含有0.108g的氫，是能夠與電能一同保持現(xiàn)在的系統(tǒng)的能量介質(zhì)，可用作無(wú)限的資源，因而作為未來(lái)清潔能源，能夠解決能源問(wèn)題及環(huán)境污染問(wèn)題，作為替代能源而倍受矚目，特別是氫在用作燃料的情況下，燃燒時(shí)除產(chǎn)生極少量的氮氧化物(nox)外，不生成公害物質(zhì)，作為直接燃燒的燃料或燃料電池及非燃燒催化劑等的燃料，具有使用簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)。

由于這種氫的利用度，對(duì)制造氫進(jìn)行了大量研究，最近，正在利用的是借助于氫重整器(hydrogenreformer)而使甲醇、城市煤氣及沼氣(bio-gas)等生成氫。但是，這種方法存在氫重整器的開發(fā)及價(jià)格高昂的缺點(diǎn)。此外，還有使天然氣形成等離子體狀態(tài)而無(wú)需釋放二氧化碳(co2)地制造氫和高級(jí)碳生成物的方法、在低溫下借助于由吸熱和發(fā)熱反應(yīng)構(gòu)成的化學(xué)循環(huán)而生產(chǎn)氫的熱化學(xué)氫生產(chǎn)方法，但這種裝置存在構(gòu)成非常復(fù)雜的缺點(diǎn)。

為了解決這種問(wèn)題，提出了向硼氫化鈉(nabh4)、氫化鋰(lih)、氫化鎂(mgh2)等氫化化合物中供應(yīng)水而能夠生成氫的方法，及把水向容納了包括鋁粉末(al)、氧化鈣粉末粉末(cao)及氫氧化鈉(naoh)粉末的氫生成用催化劑的反應(yīng)容器內(nèi)噴霧而生成氫的方法。

另一方面，據(jù)迄今科學(xué)上已知的內(nèi)容，水分子在1200℃的熱下只不過(guò)解離0.000745％，在1500℃的熱下解離0.0197％，在2000℃的熱下解離0.504％，在3000℃的熱下解離11.1％。因此，在諸如原子反應(yīng)堆的超高溫的熱下，使水分子解離成氫分子和氫分子而獲得氫的高熱分解方法可以說(shuō)是不經(jīng)濟(jì)的。

【現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)】

【專利文獻(xiàn)】

(專利文獻(xiàn)0001)kr10-0803074b1

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

所要解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明正是為了解決如上所述的問(wèn)題而研發(fā)的，目的在于提供一種氫生成裝置,能夠使水解離成氧氣分子和氫氣分子的效率最大化，能夠顯著節(jié)省水解離成氧氣分子和氫氣分子所需的費(fèi)用。

解決技術(shù)問(wèn)題的方案

旨在達(dá)成如上所述目的的本發(fā)明的氫生成裝置包括：

外部殼，其具有豎直設(shè)置的內(nèi)部空間；

加熱單元，其使廢燃料燃燒并向上側(cè)發(fā)熱，或從外部接受傳遞廢熱并向上側(cè)提供，安裝于所述外部殼的內(nèi)部空間下側(cè)；

氣體燃燒器，其使氫燃燒并向上側(cè)發(fā)熱，安裝于所述外部殼的內(nèi)部空間中所述加熱單元的上側(cè)；

第一蒸發(fā)室，其安裝于所述外部殼的內(nèi)部空間中所述氣體燃燒器的上側(cè)，使從外部提供的水被加熱而變換成蒸汽；

第一解離室，其在內(nèi)部配備氫生成用催化劑，從所述第一蒸發(fā)室接受傳遞的蒸汽流入內(nèi)部時(shí)，與所述氫生成用催化劑接觸，從而解離成氫氣和氧氣；

氣體供應(yīng)管，其把在所述第一解離室生成的氫氣和氧氣傳遞給所述氣體燃燒器；

第二蒸發(fā)室，其安裝于所述外部殼的內(nèi)部空間中所述第一解離室的上側(cè)，使從外部提供的水被加熱而變換成蒸汽；

第二解離室，其在內(nèi)部配備氫生成用催化劑，在所述第二蒸發(fā)室產(chǎn)生的蒸汽流入內(nèi)部時(shí)，與所述氫生成用催化劑接觸，從而解離成氫氣和氧氣。

還包括：內(nèi)置有所述第一蒸發(fā)室和第一解離室的第一內(nèi)部殼以及內(nèi)置有所述第二蒸發(fā)室和第二解離室的第二內(nèi)部殼。

還包括：氣體存儲(chǔ)罐，其用于對(duì)在所述第二解離室生成的氫氣和氧氣進(jìn)行捕集并存儲(chǔ)。

在所述外部殼的上側(cè)配備有開口部，

還包括氣體噴射單元，其捕集在所述第二解離室生成的氫氣和氧氣，通過(guò)所述開口部而吐出到所述外部殼外側(cè)。

所述加熱單元具備多個(gè)吐出廢燃料燃燒火焰的燃料噴嘴，該燃料噴嘴形成為沿豎直方向設(shè)置的棒狀，

所述氣體燃燒器在上面具備多個(gè)吐出氫氣和氧氣燃燒火焰的氣體噴嘴，

在所述氣體燃燒器中，形成有供所述燃料噴嘴的末端貫通的多個(gè)貫通孔，所述氣體燃燒器在所述加熱單元上以層疊結(jié)構(gòu)結(jié)合。

有益效果

如果利用本發(fā)明的氫生成裝置，能夠使水解離成氧氣分子和氫氣分子的效率實(shí)現(xiàn)最大化，能夠大量生產(chǎn)氫，能夠顯著節(jié)省使水解氣成氧氣分子和氫氣分子所需的費(fèi)用，具有經(jīng)濟(jì)性優(yōu)異的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的氫生成裝置的概略圖。

圖2至圖4是圖示加熱單元和氣體燃燒器的另一實(shí)施例的立體圖、分解立體圖及剖面圖。

圖5是本發(fā)明的氫生成裝置第二實(shí)施例的概略圖。

附圖標(biāo)記:

10：氫生成用催化劑100：外部殼

110：開口部120：輪子

200：加熱單元202：燃料罐

210：燃料噴嘴300：氣體燃燒器

310：氣體噴嘴320：貫通孔

400：第一內(nèi)部殼410：第一蒸發(fā)室

412：第一給水管420：第一解離室

422：氣體供應(yīng)管500：第二內(nèi)部殼

510：第二蒸發(fā)室512：第二給水管

520：第二解離室522：氣體捕集管

600：氣體存儲(chǔ)罐700：氣體噴射單元

具體實(shí)施方式

下面參照附圖，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的氫生成裝置的實(shí)施例。

圖1是本發(fā)明的氫生成裝置的概略圖。

本發(fā)明的氫生成裝置作為用于使得水分接觸氫生成用催化劑10而使所述水分解離成氫氣和氧氣的裝置，其構(gòu)成上最大的特征在于，把進(jìn)行解離的空間的溫度保持在基準(zhǔn)值以上，把高溫的蒸汽提供給氫生成用催化劑10，以便水更容易解離成氫氣和氧氣。

即，本發(fā)明的氫生成裝置包括：外部殼100，其具有豎直設(shè)置的內(nèi)部空間；加熱單元200，其安裝于所述外部殼100的內(nèi)部空間下側(cè)；氣體燃燒器300，其使氫燃燒并向上側(cè)發(fā)熱，安裝于所述外部殼100的內(nèi)部空間中所述加熱單元200的上側(cè)；第一蒸發(fā)室410，其安裝于所述外部殼100的內(nèi)部空間中所述氣體燃燒器300的上側(cè)，供從外部提供的水被加熱而變換成蒸汽；第一解離室420，其在內(nèi)部配備氫生成用催化劑10，從所述第一蒸發(fā)室410接受傳遞的蒸汽流入內(nèi)部時(shí)，與所述氫生成用催化劑10接觸，從而解離成氫氣和氧氣；氣體供應(yīng)管422，其把在所述第一解離室420生成的氫氣和氧氣傳遞給所述氣體燃燒器300；第二蒸發(fā)室510，其安裝于所述外部殼100的內(nèi)部空間中所述第一解離室420的上側(cè)，供從外部提供的水被加熱而變換成蒸汽；第二解離室520，其在內(nèi)部配備氫生成用催化劑10，在所述第二蒸發(fā)室510產(chǎn)生的蒸汽流入內(nèi)部時(shí)，與所述氫生成用催化劑10接觸，從而解離成氫氣和氧氣。

所述加熱單元200既可以構(gòu)成得使燃料罐202中存儲(chǔ)的諸如煤油的普通燃料燃燒而加熱第一蒸發(fā)室410，也可以為了節(jié)省維護(hù)費(fèi)用，使廢燃料燃燒而加熱第一蒸發(fā)室410。另外，也可以并非自身具有燃燒功能，而是從外部接受傳遞廢熱并向上側(cè)提供，從而加熱第一蒸發(fā)室410。即，所述加熱單元200只要能夠把流入第一蒸發(fā)室410的水加熱到沸點(diǎn)以上，則可以以任何結(jié)構(gòu)構(gòu)成。

另一方面，所述氫生成用催化劑10作為用于在水分接觸時(shí)使所述水分解離氫氣和氧氣的構(gòu)成要素，既可以包括鋁粉(al)或氧化鈣粉(cao)、氫氧化鈉(naoh)粉末等構(gòu)成，也可以包括諸如沸石等的硅-鋁類復(fù)合氧化物構(gòu)成。此時(shí)，利用包含如上所述成分的氫生成用催化劑10而使水解離為氫氣和氧氣的方法已經(jīng)提出過(guò)多樣的方式，因而省略對(duì)水借助于氫生成用催化劑10而解離為氫氣和氧氣的過(guò)程的詳細(xì)說(shuō)明。當(dāng)然，就本發(fā)明中包括的氫生成用催化劑10而言，如果在水分接觸時(shí)能夠使之解離成氫氣和氧氣，則可以在所述言及的成分之外，以多樣的成分制作。

另外，所述外部殼100為了防止過(guò)熱導(dǎo)致的爆炸，在上部形成有開口部110，為了移動(dòng)便利性，可以在下面安裝有輪子120。

當(dāng)要利用如上所述構(gòu)成的本發(fā)明的氫生成裝置來(lái)生成氫時(shí)，開放第一給水管412和第二給水管512，向第一蒸發(fā)室410和第二蒸發(fā)室510內(nèi)供應(yīng)既定量的水后，利用加熱單元200加熱所述第一蒸發(fā)室410，使所述第一蒸發(fā)室410內(nèi)存儲(chǔ)的水變成蒸汽。在所述第一蒸發(fā)室410產(chǎn)生的高溫的蒸汽流入第一解離室420，與在所述第一解離室420內(nèi)填充的氫生成用催化劑10接觸，從而解離成氫氣和氧氣(以下簡(jiǎn)稱為“混合氣體”)。在第一解離室420中生成的混合氣體通過(guò)氣體供應(yīng)管422提供給氣體燃燒器300，所述氣體燃燒器300使提供的混合氣體燃燒，把第一蒸發(fā)室410及第二蒸發(fā)室510加熱成高溫。

被氣體燃燒器300加熱的第一蒸發(fā)室410產(chǎn)生更多量的蒸汽，因此，在所述第一解離室420中，生成更多量的混合氣體，所述氣體燃燒器300發(fā)生更高的燃燒熱。如果氣體燃燒器300如此發(fā)生大量的燃燒熱，則位于第一解離室上部的第二蒸發(fā)室510也被加熱，內(nèi)部盛裝的水變成蒸汽，與第二解離室520內(nèi)存儲(chǔ)的氫生成用催化劑10接觸，因此，在所述第二解離室520中生成氫氣和氧氣。所述第二解離室520中生成的混合氣體被氣體捕集管522捕集并存儲(chǔ)于氣體存儲(chǔ)罐600。

正如以上言及的，本發(fā)明的氫生成裝置使從外部提供的水變成蒸汽，接觸氫生成用催化劑10，從而能夠提高解離率，因此具有能夠大量生產(chǎn)氫氣的優(yōu)點(diǎn)。

另外，第一蒸發(fā)室410中存儲(chǔ)的水蒸發(fā)，接觸第一解離室420內(nèi)的氫生成用催化劑10，因而，從向氣體燃燒器300供應(yīng)混合氣體之后起，所述氣體燃燒器300發(fā)生燃燒熱，因而第一蒸發(fā)室410內(nèi)的水和第二蒸發(fā)室510內(nèi)的水更多地蒸發(fā)，因此，具有氫生成量增多的優(yōu)點(diǎn)。

進(jìn)而，僅以氣體燃燒器300便能夠充分加熱第一蒸發(fā)室410時(shí)，從第一蒸發(fā)室410內(nèi)的水沸騰并開始蒸發(fā)的時(shí)間點(diǎn)(更明確而言，混合氣體開始向氣體燃燒器300供應(yīng)的時(shí)間點(diǎn))起，即使停止所述加熱單元200，氫氣也持續(xù)生成，具有非常節(jié)省生成氫氣所需的費(fèi)用的優(yōu)點(diǎn)。即，當(dāng)利用本發(fā)明的氫生成裝置時(shí)，使加熱單元200運(yùn)轉(zhuǎn)直至第一蒸發(fā)室410內(nèi)的水沸騰并蒸發(fā)時(shí)為止，自之后起，氣體燃燒器300加熱第一蒸發(fā)室410和第二蒸發(fā)室510，因而具有能夠使加熱單元200運(yùn)轉(zhuǎn)所需的燃料量實(shí)現(xiàn)最小化的優(yōu)點(diǎn)。

另外，流入第一解離室420及第二解離室520的蒸汽接觸氫生成用催化劑10時(shí)，為了能夠更活躍地實(shí)現(xiàn)解離，所述第一解離室420及第二解離室520也需要加熱到既定水平以上。因此，優(yōu)選所述第一蒸發(fā)室410和第一解離室420安裝于第一內(nèi)部殼400內(nèi)，所述第二蒸發(fā)室510和第二解離室520安裝于第二內(nèi)部殼500內(nèi)。

如上所述，如果第一蒸發(fā)室410和第一解離室420安裝于第一內(nèi)部殼400內(nèi)，第二蒸發(fā)室510和第二解離室520安裝于第二內(nèi)部殼500內(nèi)，那么，接入第一內(nèi)部殼400和第二內(nèi)部殼500的熱氣全部傳遞給第一蒸發(fā)室410、第一解離室420、第二蒸發(fā)室510和第二解離室520，因而不僅更有效地發(fā)生水的解離，而且能夠有望獲得第一內(nèi)部殼400和第二內(nèi)部殼500中發(fā)生的蒸汽不流出到外部的優(yōu)點(diǎn)。

另一方面，本發(fā)明的氫生成裝置如圖1所示，既可以追加配備捕集并存儲(chǔ)在第二解離室520中生成的混合氣體的氣體存儲(chǔ)罐600，也可以使第二解離室520中生成的混合氣體在外部殼100的開口部110附近燃燒，發(fā)生更大的火力。下面參照?qǐng)D5，對(duì)如上所述使第二解離室520中生成的混合氣體在外部殼100的開口部110附近燃燒的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

圖2至圖4是圖示加熱單元200和氣體燃燒器300的另一實(shí)施例的立體圖、分解立體圖及剖面圖。

如圖1所示，如果氣體燃燒器300安裝得完全覆蓋加熱單元200的上側(cè)，則在所述加熱單元200中發(fā)生的熱氣無(wú)法直接傳遞到第一內(nèi)部殼400，因而會(huì)發(fā)生第一蒸發(fā)室410的蒸發(fā)效果下降的問(wèn)題。因此，所述加熱單元200安裝得使吐出燃燒火焰的噴嘴貫通氣體燃燒器300，直接對(duì)應(yīng)于第一內(nèi)部殼400的下面。

即，所述加熱單元200以沿豎直方向樹立的棒狀形成，具備多個(gè)吐出廢燃料燃燒火焰的燃料噴嘴210，所述氣體燃燒器300在上面具備多個(gè)吐出氫氣和氧氣燃燒火焰的氣體噴嘴310，且在所述氣體燃燒器300中，可以形成有貫通所述燃料噴嘴210末端的多個(gè)貫通孔320。如果如上所述在氣體燃燒器300上形成多個(gè)貫通孔320，則即使氣體燃燒器300安放于加熱單元200上面，使加熱單元200的燃料噴嘴210末端貫通氣體燃燒器300，朝向第一內(nèi)部殼400的下面，所述加熱單元200則可以有效地加熱第一內(nèi)部殼400。

另外，如本實(shí)施例所示，如果使加熱單元200的燃料噴嘴210貫通氣體燃燒器300地安裝，則可以使加熱單元200的燃料噴嘴210和氣體燃燒器300的氣體噴嘴310全部配置于第一內(nèi)部殼400的整個(gè)下面，因而即使使用加熱單元200和氣體燃燒器300中的某一種，也可以獲得能夠均勻加熱第一內(nèi)部殼400的下面的效果。

圖5是本發(fā)明的氫生成裝置第二實(shí)施例的概略圖。

本發(fā)明的氫生成裝置也可以直接燃燒第二解離室520中生成的混合氣體而能夠獲得高溫的燃燒熱。

即，在本發(fā)明包括的外部殼100的上側(cè)配備開口部110，在所述外部殼100的內(nèi)部空間中與開口部110對(duì)應(yīng)的地點(diǎn)，如圖5所示，可以追加配備氣體噴射單元700，所述氣體噴射單元700捕集所述第二解離室520中生成的混合氣體并吐出到外部殼100外側(cè)。

如果在開口部110側(cè)安裝氣體噴射單元700，則使用者對(duì)通過(guò)氣體噴射單元700排出的混合氣體進(jìn)行點(diǎn)火，從而可以在外部殼100外側(cè)生成較大的燃燒火焰。如果如此在外部殼100外側(cè)生成較大的燃燒火焰，則可以把本發(fā)明的氫生成裝置用作大容量加熱單元，因而具有極大提高利用度的優(yōu)點(diǎn)。

另一方面，在本實(shí)施例中，雖然只圖示了所述氫生成用催化劑10制成小珠狀并堆積于第一解離室420和第二解離室520內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，但如果能夠使蒸汽解離成氫氣和氧氣，則除本實(shí)施例圖示的形狀之外，所述氫生成用催化劑10可以變更為多樣形狀。例如，所述氫生成用催化劑10可以變更為涂布得覆蓋第一解離室420和第二解離室520內(nèi)側(cè)面的結(jié)構(gòu)。

以上使用優(yōu)選實(shí)施例，詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明，但本發(fā)明的范圍并非限定于特定實(shí)施例，應(yīng)根據(jù)附帶的權(quán)利要求書進(jìn)行解釋。另外，只要是該技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員便會(huì)理解，在不超出本發(fā)明范圍的前提下，可以進(jìn)行多樣修訂和變形。