一種硼氫化鈉水解供氫裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種硼氫化鈉水解供氫裝置，包括硼氫化鈉存儲室(3)、制氫室(7)、空心接頭(2)；所述硼氫化鈉存儲室(3)與制氫室(7)通過分隔板盤(4)連接；所述分隔板盤(4)包括分隔襯板、轉(zhuǎn)盤以及旋鈕(5)，供氫時，旋轉(zhuǎn)旋鈕(5)，使得轉(zhuǎn)盤與分隔襯板相互轉(zhuǎn)動，將硼氫化鈉存儲室(3)內(nèi)存儲的硼氫化鈉溶液通過第一通孔與第二通孔形成的通道流入到制氫室(7)內(nèi)；當(dāng)硼氫化鈉溶液與制氫室(7)內(nèi)的催化劑接觸時，產(chǎn)生氫氣；氫氣經(jīng)由第一通孔與第二通孔形成的通道進(jìn)入到硼氫化鈉存儲室(3)內(nèi)，再通過空心接頭(2)進(jìn)入到用氫設(shè)備。本實(shí)用新型不僅成本低廉，而且實(shí)現(xiàn)了高純氫的現(xiàn)場制取與利用。
【專利說明】
一種硼氫化鈉水解供氫裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種硼氫化鈉制氫與供氫裝置，屬于燃料電池的制備與應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]世界能源組織調(diào)查顯示，包括煤、石油、天然氣等在內(nèi)的傳統(tǒng)能源將在未來的100?200年內(nèi)耗盡，傳統(tǒng)能源還因?yàn)槠涫褂眠^程中不可規(guī)避的環(huán)境污染與破壞問題受到世界各國廣泛關(guān)注。以燃料電池為典型代表的新能源利用技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并被不斷的開發(fā)利用起來。
[0003]燃料電池(FuelCell)是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。燃料和空氣或氧氣分別送進(jìn)燃料電池，電就被奇妙地生產(chǎn)出來。它從外表上看有正負(fù)極和電解質(zhì)等，像一個蓄電池，但實(shí)質(zhì)上它不能“儲電”而是一個“發(fā)電廠”。氫氧燃料電池是將儲存于氫氣中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單、高效清潔，啟動溫度低，安靜無噪音等優(yōu)點(diǎn)，是汽車、通信基站和其他便攜式電子設(shè)備等動力電源的優(yōu)先選擇。在過去十幾年中，燃料電池技術(shù)取得了重大突破，電池的體積和重量比功率密度得到了顯著提高。但是，傳統(tǒng)的制氫、儲氫、加氫設(shè)施基礎(chǔ)昂貴，嚴(yán)重阻礙了燃料電池汽車的商業(yè)化進(jìn)程。
[0004]作為能源載體的氫氣，其制取方式眾多，可通過化學(xué)、生物或者電解等方式來制取。氫的運(yùn)輸可以通過氫氣管道、壓縮氫氣罐車或液氫槽車。但氫氣在常態(tài)下體積能量密度非常低，即使是高壓氣態(tài)儲存、液化儲氫、或者金屬氫化物及化學(xué)氫化物儲存，運(yùn)輸和儲存所需空間比其他常見能源要高很多，增添了氫氣運(yùn)輸?shù)碾y度和費(fèi)用。硼氫化鈉水解或醇解制氫是目前比較熱門的現(xiàn)場制氫技術(shù)，具有很多優(yōu)點(diǎn)，如:原料價格低廉，產(chǎn)物環(huán)境友好，不排放有害氣體;儲氫密度高;運(yùn)載、儲存、使用安全方便;制備的氫氣純度高;使用中無燃料電池電極催化劑的毒化;無需外加能量就可使硼氫化鈉中的氫釋放等。通過對已公開的專利號為 CN101353155A、CN102101645A、CN103552982A、CN201268575Y、CN201305456Y、CN203238030U等有關(guān)硼氫化鈉水解或者醇解制氫反應(yīng)器的研究發(fā)現(xiàn)，目前還沒有任何一款裝置可進(jìn)一步降低硼氫化鈉制氫技術(shù)成本的裝置。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]實(shí)用新型目的:本實(shí)用新型提供一種硼氫化鈉水解供氫方法及其裝置，克服了現(xiàn)有硼氫化鈉制氫技術(shù)的成本偏高的難題，綜合考慮了反應(yīng)原料的運(yùn)輸、高活性的非貴金屬催化劑的使用、所制氫氣的存儲、使用時的配套設(shè)備等方面對制氫成本的制約，并成功的進(jìn)行技術(shù)攻克，提出一種可進(jìn)一步有效降低硼氫化鈉的制氫與用氫體系成本的裝置，即一種一次性硼氫化鈉水解供氫裝置。正常存儲狀態(tài)下，裝有制氫原料--硼氫化鈉溶液的硼氫化鈉存儲槽與裝有制氫催化劑的制氫槽被兩者之間的分隔板盤分來;使用時，裝置頂端的通用螺紋接口直插入相應(yīng)的用氫裝置，再擰動轉(zhuǎn)盤的旋鈕實(shí)現(xiàn)分隔襯板與分隔板的六孔對接，即可實(shí)現(xiàn)高純氫的現(xiàn)場制取與利用。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:
[0007]一種硼氫化鈉水解供氫裝置，包括硼氫化鈉存儲室(3)、制氫室(7)、空心接頭(2);所述硼氫化鈉存儲室(3)與制氫室(7)通過分隔板盤(4)連接;所述空心接頭(2)的一端固定在硼氫化鈉存儲室(3)背離制氫室(7)的一側(cè)，而空心接頭(2)的另一端設(shè)置有硅膠塞(I);所述制氫室(7)底部設(shè)置有催化硼氫化鈉水解制氫的催化劑;所述分隔板盤(4)包括分隔襯板、轉(zhuǎn)盤以及旋鈕(5)，所述分隔襯板分別與硼氫化鈉存儲室(3)與制氫室(7)相固定，并將硼氫化鈉存儲室(3)與制氫室(7)分隔開，而所述轉(zhuǎn)盤與分隔襯板之間相互轉(zhuǎn)動連接，同時所述轉(zhuǎn)盤與分隔襯板相互轉(zhuǎn)動時通過旋鈕(5)驅(qū)動，而所述旋鈕(5)設(shè)置于硼氫化鈉存儲室
(3)或者制氫室(7)的外表面上;所述分隔襯板上設(shè)置有第一通孔，而所述轉(zhuǎn)盤上設(shè)置有與第一通孔相對應(yīng)的第二通孔，當(dāng)轉(zhuǎn)盤與分隔襯板相互轉(zhuǎn)動，第一通孔與第二通孔相互錯開時，關(guān)閉硼氫化鈉存儲室(3)與制氫室(7)的連通通道;轉(zhuǎn)盤與分隔襯板繼續(xù)轉(zhuǎn)動，第一通孔與第二通孔相互對孔時，打開硼氫化鈉存儲室(3)與制氫室(7)的連通通道;所述硼氫化鈉存儲室(3)、空心接頭(2)均采用聚丙烯材料制成;所述分隔襯板和轉(zhuǎn)盤的制作材料均為耐堿腐蝕的聚丙烯。
[0008]優(yōu)選的:所述空心接頭(2)設(shè)置有外螺紋，使用時，通過外螺紋與用氫設(shè)備連接。
[0009]優(yōu)選的:所述分隔襯板上的第一通孔個數(shù)為6個，且所述第一通孔沿分隔襯板周向均勻分布。
[0010]優(yōu)選的:所述硼氫化鈉存儲室(3)存儲的硼氫化鈉溶液是含濃度為3wt%氫氧化鈉和15wt %的硼氫化鈉水溶液。
[0011]優(yōu)選的:所述催化劑為泡沫Co、泡沫Mo-Co合金、泡沫Ni載Co、聚丙稀晴纖維載Ru中的一種或兩種以上的混合物。
[0012]一種硼氫化鈉水解供氫方法，旋轉(zhuǎn)旋鈕(5)，使得轉(zhuǎn)盤與分隔襯板相互轉(zhuǎn)動，直至當(dāng)?shù)谝煌着c第二通孔相互對孔時，硼氫化鈉存儲室(3)內(nèi)存儲的硼氫化鈉溶液通過第一通孔與第二通孔形成的通道流入到制氫室(7)內(nèi)；當(dāng)硼氫化鈉溶液與制氫室(7)內(nèi)的催化劑接觸時，產(chǎn)生氫氣；氫氣經(jīng)由第一通孔與第二通孔形成的通道進(jìn)入到硼氫化鈉存儲室(3)內(nèi)，再通過硼氫化鈉存儲室(3)上的空心接頭(2)進(jìn)入到用氫設(shè)備。
[0013]本實(shí)用新型提供的一種硼氫化鈉水解供氫方法及其裝置，相比現(xiàn)有技術(shù)，具有以下有益效果:
[0014]由于所述硼氫化鈉存儲室(3)與制氫室(7)通過分隔板盤(4)連接;所述空心接頭
(2)的一端固定在硼氫化鈉存儲室(3)背離制氫室(7)的一側(cè)，而空心接頭(2)的另一端設(shè)置有硅膠塞(I);所述制氫室(7)底部設(shè)置有催化硼氫化鈉水解制氫的催化劑;所述分隔板盤
(4)包括分隔襯板、轉(zhuǎn)盤以及旋鈕(5)，所述分隔襯板分別與硼氫化鈉存儲室(3)與制氫室
(7)相固定，并將硼氫化鈉存儲室(3)與制氫室(7)分隔開，而所述轉(zhuǎn)盤與分隔襯板之間相互轉(zhuǎn)動連接，同時所述轉(zhuǎn)盤與分隔襯板相互轉(zhuǎn)動時通過旋鈕(5)驅(qū)動，而所述旋鈕(5)設(shè)置于硼氫化鈉存儲室(3)或者制氫室(7)的外表面上;所述分隔襯板上設(shè)置有第一通孔，而所述轉(zhuǎn)盤上設(shè)置有與第一通孔相對應(yīng)的第二通孔，當(dāng)轉(zhuǎn)盤與分隔襯板相互轉(zhuǎn)動，第一通孔與第二通孔相互錯開時，關(guān)閉硼氫化鈉存儲室(3)與制氫室(7)的連通通道;轉(zhuǎn)盤與分隔襯板繼續(xù)轉(zhuǎn)動，第一通孔與第二通孔相互對孔時，打開硼氫化鈉存儲室(3)與制氫室(7)的連通通道;所述硼氫化鈉存儲室(3)、空心接頭(2)均采用聚丙烯材料制成;所述分隔襯板和轉(zhuǎn)盤的制作材料均為耐堿腐蝕的聚丙烯，因此其成本低廉，同時實(shí)現(xiàn)了高純氫的現(xiàn)場制取與利用。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型硼氫化鈉水解供氫裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]其中，I為硅膠塞，2為空心接頭，3為硼氫化鈉存儲室，4為分隔板盤，5為旋鈕，6為催化劑，7為制氫室。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作更進(jìn)一步的說明。
[0018]—種硼氫化鈉水解供氫裝置，如圖1所示，包括硼氫化鈉存儲室3、制氫室7、空心接頭2;所述硼氫化鈉存儲室3與制氫室7通過分隔板盤4連接;所述硼氫化鈉存儲室3存儲的硼氫化鈉溶液是含濃度為3wt%氫氧化鈉和15wt%的硼氫化鈉水溶液。所述空心接頭2的一端固定在硼氫化鈉存儲室3背離制氫室7的一側(cè)，而空心接頭2的另一端設(shè)置有硅膠塞I;所述空心接頭2設(shè)置有外螺紋，使用時，拔掉硅膠塞I，通過外螺紋與用氫設(shè)備連接。所述制氫室7底部設(shè)置有催化硼氫化鈉水解制氫的催化劑;所述催化劑為泡沫Co、泡沫Mo-Co合金、泡沫Ni載Co、聚丙烯晴纖維載Ru中的一種或兩種以上的混合物。所述分隔板盤4包括分隔襯板、轉(zhuǎn)盤以及旋鈕5，所述分隔襯板分別與硼氫化鈉存儲室3與制氫室7相固定，并將硼氫化鈉存儲室3與制氫室7分隔開，而所述轉(zhuǎn)盤與分隔襯板之間相互轉(zhuǎn)動連接，同時所述轉(zhuǎn)盤與分隔襯板相互轉(zhuǎn)動時通過旋鈕5驅(qū)動，而所述旋鈕5設(shè)置于硼氫化鈉存儲室3或者制氫室7的外表面上;所述分隔襯板上設(shè)置有第一通孔，所述分隔襯板上的第一通孔個數(shù)為6個，且所述第一通孔沿分隔襯板周向均勻分布，而所述轉(zhuǎn)盤上設(shè)置有與第一通孔相對應(yīng)的第二通孔，當(dāng)轉(zhuǎn)盤與分隔襯板相互轉(zhuǎn)動，第一通孔與第二通孔相互錯開時，關(guān)閉硼氫化鈉存儲室3與制氫室7的連通通道;轉(zhuǎn)盤與分隔襯板繼續(xù)轉(zhuǎn)動，第一通孔與第二通孔相互對孔時，打開硼氫化鈉存儲室3與制氫室7的連通通道;所述硼氫化鈉存儲室3、空心接頭2均采用聚丙烯材料制成;所述分隔襯板和轉(zhuǎn)盤的制作材料均為耐堿腐蝕的聚丙烯。
[0019]一種硼氫化鈉水解供氫方法，旋轉(zhuǎn)旋鈕5，使得轉(zhuǎn)盤與分隔襯板相互轉(zhuǎn)動，直至當(dāng)?shù)谝煌着c第二通孔相互對孔時，硼氫化鈉存儲室3內(nèi)存儲的硼氫化鈉溶液通過第一通孔與第二通孔形成的通道流入到制氫室7內(nèi)；當(dāng)硼氫化鈉溶液與制氫室7內(nèi)的催化劑接觸時，產(chǎn)生氫氣;氫氣經(jīng)由第一通孔與第二通孔形成的通道進(jìn)入到硼氫化鈉存儲室3內(nèi)，再通過硼氫化鈉存儲室3上的空心接頭2進(jìn)入到用氫設(shè)備。
[0020]本實(shí)用新型具體包括如下設(shè)計:
[0021]模塊一，PP(聚丙烯)螺紋接頭:所采用的是具有耐酸堿、耐腐蝕、絕熱性好、可降解性佳等特性的聚丙烯(PP)材料制成，螺紋接頭是市場上流通的通用型號為ZG1/4，可實(shí)現(xiàn)與相關(guān)用氫裝置之間的無縫對接，防止使用過程中氫氣的泄露。正常存儲狀態(tài)下，螺紋接頭的頂部加裝有相應(yīng)尺寸的耐酸堿腐蝕的硅膠塞(MSWP系列，茂凱硅膠墊圈塞，廣東中山)，以防止反應(yīng)原料的泄露與污染;使用時，取下硅膠塞，即可實(shí)現(xiàn)直插式使用。
[0022]模塊二，硼氫化鈉儲存室:選擇一個與螺紋接口一體化連接的圓筒狀PP(聚丙烯)儲存室，存儲室的容積為0.8L，底面積為80cm2。從中國試劑網(wǎng)上購得純度為96 %的硼氫化鈉(產(chǎn)品編號:80115860，中國試劑網(wǎng)，滬試)固體顆粒，用去離子水溶解，存儲室中存儲的硼氫化鈉水溶液濃度為15wt%，為了有效防止硼氫化鈉水溶液在存儲過程中的水解，從而消除硼氫化鈉自解產(chǎn)生的氫氣給裝置帶來的腔內(nèi)高壓的安全隱患，存儲室內(nèi)的硼氫化鈉水溶液同時還有3wt%的氫氧化鈉(產(chǎn)品編號:10019762，中國試劑網(wǎng)，滬試)。
[0023]模塊三，分隔板盤，包括分隔襯板和轉(zhuǎn)盤，均采用耐酸堿腐蝕的PP(聚丙烯)材料制備而成。分隔襯板和轉(zhuǎn)盤都具有六個等間隔分開的圓形孔，兩者的六個等間隔的圓孔軌道(以分隔襯板圓心為中心，半徑為3cm的圓)重合、大小(圓孔半徑:1cm)完全相同；圓孔的直徑略小于兩孔間的間隔長度，以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)原液與催化劑的完全隔離。正常保存狀態(tài)下，分隔襯板與轉(zhuǎn)盤的孔無對接;使用一次性硼氫化鈉水解供氫裝置制氫過程中，通過轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動，進(jìn)行轉(zhuǎn)盤與分隔襯板的對孔，以提供硼氫化鈉溶液的進(jìn)料通道和控制硼氫化鈉溶液的進(jìn)料流量。
[0024]模塊四，制氫室:PP制成的制氫室與硼氫化鈉存儲室是一體化方式連接，制氫室中方有價格低廉、催化活性好的具有良好的憎水性能和機(jī)械強(qiáng)度、不吸附氫氣、耐堿腐蝕，且孔徑發(fā)達(dá)、比表面積大的非擔(dān)載型的非貴金屬或非金屬催化劑，如泡沫Co、泡沫Mo-Co合金等;也可選用以各種碳材料、多孔的金屬網(wǎng)、塑料網(wǎng)為催化劑載體的擔(dān)載型多孔催化劑，如泡沫Ni載Co、聚丙烯晴纖維載Ru等。分隔襯板與轉(zhuǎn)盤六空對接后，存儲室中的反應(yīng)原液進(jìn)入制氫室，在催化劑作用下迅速制備大量氫氣，制備的氫氣在制氫室內(nèi)的壓力作用下先后通過分隔板盤的部分孔道、存儲室和PP螺紋接頭，直接供給具有相應(yīng)尺寸接口的用氫設(shè)備使用。
[0025]由上述可知，本實(shí)用新型的一種硼氫化鈉水解供氫裝置，該裝置通身采用價格便宜、耐熱性好且耐酸堿腐蝕的PP(聚丙烯)材料制備，裝置攜帶的反應(yīng)原料少，尺寸適中質(zhì)量輕，攜帶方便;可以作為一次性用品使用。采用的催化劑為高比表面積的非貴金屬催化劑，催化活性高。使用時只需將裝置頂端的通用螺紋接口直插入相關(guān)的用氫裝置，通過轉(zhuǎn)動裝置中部的轉(zhuǎn)盤實(shí)現(xiàn)分隔襯板與轉(zhuǎn)盤的六孔對接，即可實(shí)現(xiàn)高純氫氣的大量制備與使用，待裝置內(nèi)的硼氫化鈉制氫完畢，更換新的即可。反應(yīng)原料的少量攜帶的，降低了運(yùn)輸成本;高活性的非貴金屬催化劑的使用，降低了催化成本;所制氫氣的直接利用，省卻了高于存儲及使用時所需的配套設(shè)備，降低了設(shè)備成本。上述成本的降低，一定程度上有效攻克了長久以來制約硼氫化物制氫技術(shù)在便攜式燃料電池電源設(shè)備和燃料電池汽車應(yīng)用中的成本壁皇。
[0026]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種硼氫化鈉水解供氫裝置，其特征在于:包括硼氫化鈉存儲室(3)、制氫室(7)、空心接頭(2);所述硼氫化鈉存儲室(3)與制氫室(7)通過分隔板盤(4)連接;所述空心接頭(2)的一端固定在硼氫化鈉存儲室(3)背離制氫室(7)的一側(cè)，而空心接頭(2)的另一端設(shè)置有硅膠塞(I);所述制氫室(7)底部設(shè)置有催化硼氫化鈉水解制氫的催化劑;所述分隔板盤(4)包括分隔襯板、轉(zhuǎn)盤以及旋鈕(5)，所述分隔襯板分別與硼氫化鈉存儲室(3)與制氫室(7)相固定，并將硼氫化鈉存儲室(3)與制氫室(7)分隔開，而所述轉(zhuǎn)盤與分隔襯板之間相互轉(zhuǎn)動連接，同時所述轉(zhuǎn)盤與分隔襯板相互轉(zhuǎn)動時通過旋鈕(5)驅(qū)動，而所述旋鈕(5)設(shè)置于硼氫化鈉存儲室(3)或者制氫室(7)的外表面上;所述分隔襯板上設(shè)置有第一通孔，而所述轉(zhuǎn)盤上設(shè)置有與第一通孔相對應(yīng)的第二通孔，當(dāng)轉(zhuǎn)盤與分隔襯板相互轉(zhuǎn)動，第一通孔與第二通孔相互錯開時，關(guān)閉硼氫化鈉存儲室(3)與制氫室(7)的連通通道;轉(zhuǎn)盤與分隔襯板繼續(xù)轉(zhuǎn)動，第一通孔與第二通孔相互對孔時，打開硼氫化鈉存儲室(3)與制氫室(7)的連通通道;所述硼氫化鈉存儲室(3)、空心接頭(2)均采用聚丙烯材料制成;所述分隔襯板和轉(zhuǎn)盤的制作材料均為耐堿腐蝕的聚丙烯。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硼氫化鈉水解供氫裝置，其特征在于:所述空心接頭(2)設(shè)置有外螺紋，使用時，通過外螺紋與用氫設(shè)備連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硼氫化鈉水解供氫裝置，其特征在于:所述分隔襯板上的第一通孔個數(shù)為6個，且所述第一通孔沿分隔襯板周向均勻分布。
【文檔編號】C01B3/06GK205590281SQ201520717371
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2015年9月16日
【發(fā)明人】徐金富, 趙新生, 王中偉, 仲銀銀, 王敏
【申請人】徐金富