利用深層海水制備低氘氚水的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于健康飲用水制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種水制備系統(tǒng)，尤其涉及一種健康水制備系統(tǒng)；同時(shí)，本實(shí)用新型還涉及一種利用深層海水制備低氘氚水的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]氕、氘、氚是氫三種同位素；Η氕原子核內(nèi)有1個(gè)質(zhì)子，無(wú)中子，豐度為99.98% ;氘D(又稱重氫)，原子核內(nèi)有1個(gè)質(zhì)子，1個(gè)中子，豐度0.016% ;氣T(又稱超重氫)，原子核內(nèi)有1個(gè)質(zhì)子，2個(gè)中子，豐度0.004。
[0003]然而，有研究發(fā)現(xiàn)，隨著時(shí)間的沉淀，太陽(yáng)輻射的能量在地球上部分以氘、氚的形式存在于水中，因此，如今水中氘、氚的含量高于以往，并處于增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。
[0004]氘(deuterium)為氫的一種穩(wěn)定形態(tài)的放射性同位素，也被稱為重氫，元素符號(hào)一般為D或2H。原子核中有一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子，氫中有0.016%的氖。在大自然的含量約為一般氫的7000分之一，用于熱核反應(yīng)，聚變時(shí)放出β射線后形成質(zhì)量數(shù)為3的氦；氘被稱為“未來(lái)的天然燃料”。
[0005]氣(tritium)元素符號(hào)為T或3H。原子核中有一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子。并帶有放射性，會(huì)發(fā)生β衰變，其半衰期為12.43年。由于氚的β衰變只會(huì)放出高速移動(dòng)的電子，不會(huì)穿透人體，因此只有大量吸入氚才會(huì)對(duì)人體有害。在地球的自然界中，相比一般的氫氣，氚的含量極少。氚的產(chǎn)生是當(dāng)宇宙射線所帶的高能量中子撞擊氘核，其氘核與中子結(jié)合為氚核。氚與氘一樣，都是制造氫彈的原料。自然界中存在極微，從核反應(yīng)制得，主要用于熱核反應(yīng)。
[0006]由此可見，水中存在的氘、氚具有放射性，在一定程度上影響人們的健康；重水(超重水)含量越高，對(duì)細(xì)胞周期影響越大，會(huì)縮短細(xì)胞的生命周期；重水有毒，水中重水的含量如果超過一定值，可以致命。然而，如今還沒有解除水中氘、氚的方法；更沒有出現(xiàn)體積小、適用于家用的水制備設(shè)備。
[0007]有鑒于此，如今迫切需要設(shè)計(jì)一種新的水制備設(shè)備，以便克服現(xiàn)有水處理方式的上述缺陷。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是:提供一種利用深層海水制備低氘氚水的系統(tǒng)，可制備不含氘氚的輕水，提升人們的生活品質(zhì)。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0010]一種利用深層海水制備低氘氚水的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:深層海水抽取設(shè)備、海水提純裝置、制氫設(shè)備、氫氣發(fā)電裝置、氧氣輸送設(shè)備、水生成設(shè)備；
[0011]所述深層海水抽取設(shè)備與海水提純裝置連接，制氫設(shè)備與海水提純裝置連接，水生成設(shè)備分別與制氫設(shè)備、氧氣輸送設(shè)備連接；
[0012]所述深層海水抽取設(shè)備的抽水端設(shè)置于海的深層，將深層海水抽取出來(lái)，由海水提純裝置提純；所述海水提純裝置先將抽取的海水過濾，而后去除設(shè)定的有害物質(zhì)及鹽分，經(jīng)提純后的海水輸送至制氫設(shè)備，作為制氫設(shè)備的部分原料；
[0013]所述制氫設(shè)備包括固態(tài)氫氣儲(chǔ)存容器、快速啟動(dòng)裝置、液體儲(chǔ)存容器、換熱器、氣化室、重整室；膜分離裝置設(shè)置于分離室內(nèi)，分離室設(shè)置于重整室的上部；
[0014]液體儲(chǔ)存容器中儲(chǔ)存有液態(tài)的甲醇和水；通過固態(tài)氫氣儲(chǔ)存容器中儲(chǔ)存固態(tài)氫氣或/和快速啟動(dòng)裝置為制氫設(shè)備提供啟動(dòng)能源；所述固態(tài)氫氣儲(chǔ)存容器中儲(chǔ)存固態(tài)氫氣，當(dāng)制氫設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，通過氣化模塊將固態(tài)氫氣轉(zhuǎn)換為氣態(tài)氫氣，氣態(tài)氫氣為氫氣發(fā)電裝置發(fā)電，作為制氫設(shè)備的啟動(dòng)電源；
[0015]所述快速啟動(dòng)裝置包括第一啟動(dòng)裝置、第二啟動(dòng)裝置；所述第一啟動(dòng)裝置包括第一加熱機(jī)構(gòu)、第一氣化管路，第一氣化管路的內(nèi)徑為1?2mm，第一氣化管路緊密地纏繞于第一加熱機(jī)構(gòu)上；所述第一氣化管路的一端連接液體儲(chǔ)存容器，通過原料輸送裝置將甲醇送入第一氣化管路中；第一氣化管路的另一端輸出被氣化的甲醇，而后通過點(diǎn)火機(jī)構(gòu)點(diǎn)火燃燒；或者，第一氣化管路的另一端輸出被氣化的甲醇，且輸出的甲醇溫度達(dá)到自燃點(diǎn)，甲醇從第一氣化管路輸出后直接自燃；所述第二啟動(dòng)裝置包括第二氣化管路，第二氣化管路的主體設(shè)置于所述重整室內(nèi)，第一氣化管路或/和第二氣化管路輸出的甲醇為重整室加熱的同時(shí)加熱第二氣化管路，將第二氣化管路中的甲醇?xì)饣?；所述重整室?nèi)壁設(shè)有加熱管路，加熱管路內(nèi)放有催化劑；所述快速啟動(dòng)裝置通過加熱所述加熱管路為重整室加熱；
[0016]所述液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水通過原料輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進(jìn)入氣化室氣化；所述原料輸送裝置提供動(dòng)力，將液體儲(chǔ)存容器中的原料輸送至制氫設(shè)備；所述原料輸送裝置向原料提供1.1?5M Pa的壓強(qiáng)，使得制氫設(shè)備制得的氫氣具有足夠的壓強(qiáng)；
[0017]氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進(jìn)入重整室，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑，重整室下部及中部溫度為350 °C?409 °C;所述重整室上部的溫度為400 °C?570 °C;重整室與分離室通過連接管路連接；所述分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為400°C?570°C ;
[0018]所述催化劑包括Pt的氧化物、Pd的氧化物、Cu的氧化物、Fe的氧化物、Zn的氧化物、稀土金屬氧化物、過渡金屬氧化物；其中，貴金屬Pt含量占催化劑總質(zhì)量的0.6%?1.8%，Pd含量占催化劑總質(zhì)量的1.1%?4%，Cu的氧化物占催化劑總質(zhì)量的6%?12%，F(xiàn)e的氧化物占催化劑總質(zhì)量的3%?8%，Zn的氧化物占催化劑總質(zhì)量的8%?20%，稀土金屬氧化物占催化劑總質(zhì)量的6 %?40 %，其余為過渡金屬氧化物；
[0019]或者，所述催化劑為銅基催化劑，包括物質(zhì)及其質(zhì)量份數(shù)為:3-17份的Cu0，3_18份的 ZnO, 0.5-3 份的 ZrO, 55-80 份的 A1203，1-3 份的 Ce02，1-3 份的 La203；
[0020]所述氫氣發(fā)電裝置連接制氫設(shè)備，將發(fā)出的部分直流電輸送至制氫設(shè)備；制氫設(shè)備通過自己制得的直流電帶動(dòng)電磁加熱裝置為重整室、分離室加熱；同時(shí)，還將發(fā)出的直流電輸送至系統(tǒng)的深層海水抽取設(shè)備、海水提純裝置、氧氣輸送設(shè)備、水生成設(shè)備，供這些設(shè)備運(yùn)行，同時(shí)還供氫氣發(fā)電裝置自身運(yùn)行；
[0021]所述電磁加熱裝置包括形成重整室的重整缸體、形成分離室的分離缸體，設(shè)置于重整缸體外的第一加熱線圈，分離缸體外的第二加熱線圈，重整缸體、分離缸體內(nèi)的溫度傳感器、壓力傳感器，以及電磁控制器；電磁控制器根據(jù)溫度傳感器、壓力傳感器感應(yīng)到的數(shù)據(jù)控制第一加熱線圈、第二加熱線圈的電流，能使重整室、分離室瞬間達(dá)到設(shè)定溫度；
[0022]所述分離室內(nèi)設(shè)有膜分離器，所述膜分離裝置為在多孔陶瓷表面真空鍍鈀銀合金的膜分離裝置，鍍膜層為鈀銀合金，鈀銀合金的質(zhì)量百分比鈀占75%?78%，銀占22%?25% ；
[0023]重整得到的氫氣中的氕能透過鈀膜分離器，而大部分氘、氚則不能透過鈀膜分離器；因而從膜分離器的輸出端得到氕；
[0024]所述膜分離裝置將氫氣中的氕分離出，氫氣中的氘、氚無(wú)法被分離出膜分離裝置，未能分離的氘、氚被另外收集；膜分離裝置內(nèi)的溫度設(shè)定為300?500°C，壓強(qiáng)小于5Mpa或壓差不超過15公斤；
[0025]系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，通過快速啟動(dòng)裝置制備氫氣，將制備得到的氫氣輸送至氫氣發(fā)電裝置發(fā)電；而后將發(fā)出的電能啟動(dòng)制氫設(shè)備；
[0026]所述制氫設(shè)備還包括電能估算模塊、氫氣制備檢測(cè)模塊、電能存儲(chǔ)模塊；所述電能估算模塊用以估算氫氣發(fā)電裝置實(shí)時(shí)發(fā)出的電能是否能滿足重整、分離時(shí)需要消耗的電能；如果滿足，則關(guān)閉快速啟動(dòng)裝置；
[0027]氫氣制備檢測(cè)模塊用來(lái)檢測(cè)制氫設(shè)備實(shí)時(shí)制備的氫氣是否穩(wěn)定；若制氫設(shè)備制備的氫氣不穩(wěn)定，則控制快速啟動(dòng)裝置再次啟動(dòng)，并將得到的電能部分存儲(chǔ)于電能存儲(chǔ)模塊，當(dāng)電能不足以提供制氫設(shè)備的消耗時(shí)使用；
[0028]所述氫氣發(fā)電裝置為燃料電池系統(tǒng)，燃料電池系統(tǒng)包括:氣體供給裝置、電堆；所述氣體供給裝置利用壓縮的氣體作為動(dòng)力，自動(dòng)輸送至電堆中；
[0029]所述燃料電池系統(tǒng)還包括空氣進(jìn)氣管路、出氣管路；所述壓縮的氣體主要為氧氣；空氣與氧氣在混合容器混合后進(jìn)入電堆；
[0030]所述燃料電池系統(tǒng)還包括氣體調(diào)節(jié)系統(tǒng)；所述氣體調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括閥門調(diào)節(jié)控制裝置，以及氧氣含量傳感器或/和壓縮氣體壓縮比傳感器；
[0031]所述氧氣含量傳感器用以感應(yīng)混合容器中混合的空氣與氧氣中氧氣的含量，并將感應(yīng)到的數(shù)據(jù)發(fā)送至閥門調(diào)節(jié)控制裝置；
[0032]所述壓縮氣體壓縮比傳感器用以感應(yīng)壓縮氧氣的壓縮比，并將感應(yīng)到的數(shù)據(jù)發(fā)送至閥門調(diào)節(jié)控制裝置；
[0033]所述閥門調(diào)節(jié)控制裝置根據(jù)氧氣含量傳感器或/和壓縮氣體壓縮比傳感器的感應(yīng)結(jié)果調(diào)節(jié)氧氣輸送閥門、空氣輸送閥門，控制壓縮氧氣、空氣的輸送比例；壓縮氧氣進(jìn)入混合容器后產(chǎn)生的動(dòng)力將混合氣體推送至電堆反應(yīng)；
[0034]所述燃料電池系統(tǒng)還包括濕化系統(tǒng)，濕化系統(tǒng)包括濕度交換容器、濕度交換管路，濕度交換管路為空氣進(jìn)氣管路的一部分；所述反應(yīng)后氣體出氣管路輸送至濕度交換容器；
[0035]所述濕度交換管路的材料只透水不透氣，使得反應(yīng)后氣體與自然空氣進(jìn)行濕度交換，而氣體之間無(wú)法流通；
[0036]所述氧氣輸送設(shè)備通過制備而提供氧氣，或者僅輸送氧氣；所