一種自適應(yīng)制氫系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】一種自適應(yīng)制氫系統(tǒng) 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及制氫技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種制氫系統(tǒng)。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，個人隨身攜帶的電子設(shè)備越來越多，因此便攜 式電源具有很大的市場需求。燃料電池作為一種清潔發(fā)電技術(shù)，可作為便攜式電源發(fā)電設(shè) 備，但燃料電池發(fā)電過程中需要不斷的消耗氫氣，常用的方法是攜帶氫氣瓶或物理化學(xué)吸 附式儲氫設(shè)備，但上述方法有很多的缺點(diǎn)：首先是安全性不高；其次是沒有解決氫氣來源， 即制氫問題。
[0003] 堿金屬硼氫化物含有氫原子，其溶液在催化劑的作用下發(fā)生水解反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣。 堿金屬硼氫化物（如NaBH 4)溶液水解生成的氫氣可作為燃料供燃料電池發(fā)電，從而為負(fù)載 提供電力。通常情況下，上述制氫過程包含至少三個容器部件，分別是：裝載堿金屬硼氫化 物溶液的燃料容器、裝有催化劑的反應(yīng)器和反應(yīng)廢液回收容器。其中堿金屬硼氫化物溶液 或反應(yīng)廢液在系統(tǒng)中的流動動力一般是由泵或溶液自身重力或機(jī)械壓力提供。對于用于便 攜式電源的金屬氫化物制氫系統(tǒng)，需要解決的技術(shù)問題包括：（1)供應(yīng)到催化反應(yīng)器的堿 金屬硼氫化物溶液流量需要根據(jù)燃料電池氫氣消耗量的變化而自適應(yīng)自動控制；（2)方向 無關(guān)性，即系統(tǒng)中流體的流動與容器放置方向無關(guān)；(3)反應(yīng)廢料自動回收；(4)燃料溶液 加料和反應(yīng)廢料排放簡便；（5)系統(tǒng)處于關(guān)閉狀態(tài)時，燃料容器中堿金屬硼氫化物溶液會 慢慢水解并釋放氫氣，因此容器或系統(tǒng)中壓力會不斷升高而引起安全問題，需要有有效的 解決方案。
[0004] 美國專利公開第US 2006/0236606 A1號中提出了一種基于堿金屬硼氫化物制氫 系統(tǒng)，該專利所公開的技術(shù)方案中，設(shè)計有一形狀固定的氫氣收集容器，其中在處理堿金屬 硼氫化物燃料容器和廢液回收容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計上提出了兩種方案。第一種方案（參見該 文獻(xiàn)FIG. 1、FIG. 3和FIG. 4)是將燃料容器和廢液回收容器置于氫氣收集容器中，催化反 應(yīng)器出來的流體流入廢液回收容器中，廢液回收容器的壁面材料為氣體可滲透膜，氫氣從 廢液回收容器由滲透膜滲透的氫氣收集容器中。流體流動動力由施加在燃料容器上的彈 簧提供。第二種技術(shù)方案中（參見該文獻(xiàn)FIG. 2)，燃料容器、廢液回收容器和氫氣收集容 器為一體結(jié)構(gòu)，在廢液回收容器與燃料容器之間和燃料容器與氫氣收集容器之間均設(shè)計有 一層可伸縮的氣體可滲透隔膜，氫氣由滲透膜滲透到氫氣收集容器中。美國專利公開第US 2006/0236606 A1號的上述第一種技術(shù)方案中，燃料容器和廢液回收容器壁面的材料為可 變形塑料。
[0005] 美國專利公開第US 2006/0236606 A1號的技術(shù)方案的核心是采用氣體滲透膜技 術(shù)，該方案提出的是一種概念性設(shè)計，要求氣體滲透膜具有彈性并且可以承受壓力，膜需要 與固體容器密封連接，上述要求在技術(shù)實現(xiàn)上難度極大，即使能夠?qū)崿F(xiàn)該設(shè)計概念，其實現(xiàn) 的成本很高，并且具有彈性的氣體滲透膜老化快，因此壽命短。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種自適應(yīng)制氫系統(tǒng)，以解決上述技術(shù)問題。
[0007] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0008] -種自適應(yīng)制氫系統(tǒng)，包括可伸縮堿性金屬硼氫化物溶液儲存器、可伸縮廢液儲 存器、反應(yīng)器、氣液分離器和活塞板；
[0009] 可伸縮堿性金屬硼氫化物溶液儲存器的一端固定，另一端接觸或固定連接活塞板 的一端；
[0010] 可伸縮廢液儲存器的一端固定，另一端接觸或固定連接活塞板的另一端；
[0011] 所述自適應(yīng)制氫系統(tǒng)工作時，可伸縮堿性金屬硼氫化物溶液儲存器和可伸縮廢液 儲存器中的一個通過活塞板被壓縮，另一個通過活塞板被拉伸；
[0012] 可伸縮堿性金屬硼氫化物溶液儲存器通過管路依次連接反應(yīng)器和氣液分離器，氣 液分離器的液體出口連接可伸縮廢液儲存器。
[0013] 優(yōu)選的，還包括空心柱體和彈簧；可伸縮堿性金屬硼氫化物溶液儲存器和可伸縮 廢液儲存器固定在空心柱體內(nèi)，可伸縮堿性金屬硼氫化物溶液儲存器和可伸縮廢液儲存器 能夠在空心柱體的軸向被壓縮或者伸長；空心柱體與彈簧一端的相對位置保持固定，彈簧 的活動端連接活塞板，活塞板能夠在彈簧的作用下沿空心柱體軸向運(yùn)動。
[0014] 優(yōu)選的，堿性金屬硼氫化物溶液儲存器上設(shè)有一個反應(yīng)液出入口，反應(yīng)液出入口 通過管道分別連接球閥和第二單向閥的出口；第二單向閥的入口連接加料口；球閥通過兩 條管路連接第一單向閥的入口，一條中安裝有第一安全閥，另一條上安裝有常開式節(jié)流閥； 第一單向閥的出口連接管式螺旋催化反應(yīng)器的入口，管式螺旋催化反應(yīng)器的出口通過反應(yīng) 器出口管路連接氣液分離器入口。
[0015] 優(yōu)選的，氣液分離器中，廢液排出管路由一段軟管和位于軟管尾部的配重組成； 軟管通過管路連接三通球閥的第一開口；三通球閥的第二開口通過管路連接可伸縮廢液儲 存器的廢液出入口，三通球閥的第三開口連接排料口。
[0016] 優(yōu)選的，氣液分離器中設(shè)有疏水材料防水透氣閥；防水透氣閥通過帶壓力傳動裝 置的管路連接氣體干燥凈化裝置的入口；氣體干燥凈化裝置的出口分為兩路，一路通過輸 出控制閥門連接氫氣消耗裝置，另外一路通過第二安全閥與外部聯(lián)通。
[0017] 優(yōu)選的，疏水材料防水透氣閥位于氣液分離器球體的球心位置。
[0018] 優(yōu)選的，氫氣壓力由壓力傳動裝置反饋至常開式節(jié)流閥，壓力大于設(shè)定壓力時閥 門開度減小直至關(guān)閉；氫氣壓力正常時常開式節(jié)流閥保持開啟，系統(tǒng)正常運(yùn)行。
[0019] 優(yōu)選的，堿性金屬硼氫化物溶液儲存器裝有堿性金屬硼氫化物溶液，所述堿性金 屬硼氫化物溶液為 LiBH4、NaBH4、KBH4、Ca (BH4) 2或 Mg (BH 4) 2溶液。
[0020] 優(yōu)選的，所述堿性金屬硼氫化物溶液加入有對應(yīng)堿性金屬的堿溶液；堿溶液的質(zhì) 量百分比濃度為0. 5%~1. 5%。
[0021] 相對于現(xiàn)有技術(shù)