專利名稱：移動式制氫儲氫一體化裝置及其供氫方法
技術領域：
本發(fā)明屬于氫氣制備技術領域，特別是涉及一種移動式制氫儲氫一體化裝置及其供氫 方法。
背景技術：
氫作為一種重要的化學物質在化學、石油、食品、冶金等工業(yè)領域中有廣泛的應用。 同時氫還是一種清潔的能源材料。要實現(xiàn)氫能的大規(guī)模應用，低成本的制氫技術和安全高 效的儲氫技術是關鍵。
許多金屬或化合物，如鋁、鋅、硼氫化鈉、氫化鈉、氫化鋰、氫化鈣等，可以與水反 應產生氫氣。利用這些反應可以制取氫氣
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但眾多的試驗表明這些反應雖然能實現(xiàn)氫氣的現(xiàn)制現(xiàn)用，但反應過程很難控制， 尤其是用于移動式場合時，無法為氫氣用戶提供穩(wěn)定的氫氣流量。
目前氫氣的儲存方式大致有①高壓氫氣瓶法；②低溫液化氫法；③金屬氫化物 固態(tài)儲氫法； 碳材料吸附儲氫法。高壓氫氣瓶法和低溫液化氫法都存在使用和運輸過 程中成本高、安全性差等缺點；碳材料吸附儲氫目前尚處在研究階段。金屬氫化物固態(tài)儲 氫法是簡便、廉價、安全的儲氫方法，但在實際操作時，金屬氫化物儲氫罐需要有足夠壓 力的氫氣源補充才能反復使用，應用于移動式場合，極為不便。

發(fā)明內容
本發(fā)明為解決公知技術中存在的技術問題，而提供了一種移動式制氫儲氫一體化 裝置及其供氫方法。
本發(fā)明的目的之一是提供一種移動式、體積小、重量輕、便于攜帶，結構簡單、成本 低，運行安全穩(wěn)定的移動式制氫儲氫一體化裝置。
本發(fā)明移動式制氫儲氫一體化裝置采取如下技術方案
移動式制氫儲氫一體化裝置，包括氫氣發(fā)生器和氫氣儲罐，其特點是氫氣發(fā)生器經 管路連接氣水分離器，氣水分離器經管路連接氫氣凈化器，氫氣凈化器經管路連接氫氣儲 罐，氫氣儲罐設有溫度調控裝置。
本發(fā)明移動式制氫儲氫一體化裝置還可以采取如下技術措施進一步實現(xiàn)
所述的移動式制氫儲氫一體化裝置，其特點是氫氣發(fā)生器為罐狀結構，設有氫 氣出口、進料口、排液口，經管道連接有液槽。
所述的移動式制氫儲氫一體化裝置，其特點是氣水分離器為罐狀結構，設有氫 氣進口、氫氣出口、排液口，氫氣發(fā)生器與氣水分離器間設有冷卻器。
所述的移動式制氫儲氫一體化裝置，其特點是氫氣凈化器為罐狀結構，設有氫 氣進口、氫氣出口、干燥劑進口、干燥劑出口。
所述的移動式制氫儲氫一體化裝置，其特點是氫氣儲罐為金屬氫化物儲罐，氫 氣儲罐設有的溫度調控裝置為溫度調節(jié)水浴槽。
本發(fā)明的目的之二是提供一種工藝可靠、運行安全，操作簡單、使用方便，制氫速率 高，耗能少，無污染的移動式制氫儲氫一體化裝置供氫方法。
本發(fā)明移動式制氫儲氫一體化裝置的供氫方法釆取如下技術方案-
移動式制氫儲氫一體化裝置的供氫方法，氫氣發(fā)生器制氫后，進入氫氣儲罐貯存， 其特點是氫氣發(fā)生器內發(fā)生化學反應制取氫氣，氫氣通過氣水分離器進行氣水分離，然 后經氫氣凈化器進行凈化，通過調控溫度使凈化后的氫氣貯存于氫氣儲罐，使用氫氣時， 通過調控溫度使氫氣儲罐供氫。
本發(fā)明移動式制氫儲氫一體化裝置的供氫方法還可以采取如下技術措施進一步
實現(xiàn)
所述的移動式制氫儲氫一體化裝置的供氫方法，其特點是氫氣發(fā)生器制氫采用金 屬或化合物與水反應進行制取的工藝方法。
所述的移動式制氫儲氫一體化裝置的供氫方法，其特點是氣水分離是將制得的氫 氣經冷卻器冷卻后，或直接進入氣水分離器，然后進行排水，實現(xiàn)氣水分離過程的。
所述的移動式制氫儲氫一體化裝置的供氫方法，其特點是氫氣凈化是將氫氣通過 裝有干燥劑凈化器，由干燥劑吸收氫氣中的水分，實現(xiàn)氫氣凈化過程的。
所述的移動式制氫儲氫一體化裝置的供氫方法，其特點是調控溫度裝置為調節(jié)水 浴槽溫度，使氫氣儲罐貯存氫氣或提供氫氣。
本發(fā)明利用金屬或化合物，如鋁、鋅、硼氫化鈉、氫化鈉、氫化鋰、氫化鈣等，與 水反應來制取氫氣，調節(jié)氫氣儲罐水浴槽溫度，產生氫氣經純化后直接充入金屬氫化物儲 罐中，使整個反應系統(tǒng)始終處于安全的低壓狀態(tài)；需要使用氫氣時，調節(jié)氫氣儲罐水浴槽 溫度，可以獲得所需的壓力和流量，直接為用氫設備提供氫氣或為其它儲氫罐提供氫源， 或用作加氫站。
本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果
移動式制氫儲氫一體化裝置及其供氫方法，由于采用了本發(fā)明全新的技術方案，因 此系統(tǒng)具有了以下主要特點
1) 原料來源廣泛，既可以使用化學純原料，也可使用廢液；既可以使用鋁粉、鋁顆 粒，也可使用廢鋁屑、廢鋁片等。
2) 將制氫和儲氫融為一體，結構簡單、造價低廉、使用方便，體積小、重量輕，便 于攜帶，裝置安全、可靠，性能好。
3) 氫氣純度高，雜質少。
4) 氫氣制備過程中耗能低，副產品均可回收再利用。
綜上所述，本發(fā)明具有結構簡單、造價低廉、工藝可靠、制氫速率高、耗能少，無 污染等優(yōu)點，特別適合于移動式場合應用。


圖1是本發(fā)明移動式制氫儲氫一體化裝置結構示意圖； 圖2是氫氣發(fā)生器結構示意圖； 圖3是圖2的俯視結構示意圖； " 圖4是氣水分離器結構示意圖5是圖4的俯視結構示意圖； 圖6是氫氣凈化器結構示意圖； 圖7是圖6的俯視結構示意圖。
圖中，1-氫氣發(fā)生器，1.1-排液口，1.2-閥門，1.3-氫氣出口， 1.4-進料口， 1.5-溫 度計，1.6-壓力計，1.7-高位水槽，1.8-放空閥，1.9-安全閥，2-蛇形管，3-氣水分離 器，4-氫氣凈化器，5-氫氣儲罐，6-供氫出口， 7-水浴槽。
具體實施例方式
為能進一步了解本發(fā)明的內容、特點及功效，茲例舉以下實例并結合附圖進行詳細 說明如下
實施例1
參照附圖l、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6和圖7。
移動式制氫儲氫一體化裝置，由氫氣發(fā)生器l、氣水分離器3、氫氣凈化器4和氫氣 儲罐5及相關管道、閥門、儀表組成，氫氣發(fā)生器l為罐狀結構，設有氫氣出口1.3、進 料口 1.4、排液口 1.1，裝有溫度計1.5，經管道閥門1.2連接有高位水槽1.7，氫氣出口管 道連接氫氣放空閥1.8、氫氣安全閥1.9、壓力計1.6。氣水分離器3為罐狀結構，設有氫 氣進口3.1、氫氣出口3,3和排水口3.2，氫氣發(fā)生器1與氣水分離器3間裝有蛇形管2。 氫氣凈化器4為罐狀結構，設有氫氣進口、氫氣出口、干燥劑4.1進口4.2和干燥劑出口 4.3。氫氣儲罐5為金屬氫化物儲罐，氫氣儲罐設有的溫度調節(jié)水浴槽7。其構造和連接方 式為液體儲料容器通過管道與氫氣發(fā)生器相連接，氫氣發(fā)生器通過管道依次與蛇形管、氣 水分離器、氫氣凈化器、氫氣儲罐相連接，氫氣發(fā)生器、氣水分離器與排液管道相連，氫 氣凈化器連接有干燥劑進出口，氫氣儲罐設有供氫出口6，由閥門控制。
實施例2
實施例1移動式制氫儲氫一體化裝置的供氫方法氫氣發(fā)生器采用金屬或化合物與 水反應制取氫氣，將制得的氫氣經蛇形管冷卻后進入氣水分離器，氣水分離器進行排水， 實現(xiàn)氣水分離器的氣水分離過程。氣水分離后的氫氣通過裝有干燥劑氫氣凈化器，由干燥 劑吸收氫氣中的水分，實現(xiàn)氫氣凈化器對氫氣的凈化過程。通過調低水浴槽溫度，使氫氣 儲罐存儲氫氣。使用氫氣時，通過調高水浴槽溫度，使氫氣儲罐供氫。
實施例3 實施例1的移動式制氫儲氫一體化裝置。鋁粉90g，氫氧化鈉160g，加入氫氣反應 器，加水165g，鋁粉與氫氧化鈉發(fā)生反應產生氫氣，經氣水分離器和氫氣凈化器進入氫 氣儲罐，氫氣儲罐設計容量120NL，置于O'C冰水混合物中，產生的氫氣全部被氫氣儲 罐吸收，反應結束后，調節(jié)氫氣儲罐水浴槽溫度至4(TC，產生0.5MPa壓力，以1 NL/min 的速度開始穩(wěn)定供氫；調節(jié)氫氣儲罐水浴槽溫度至80 °C ，產生1.0 MPa壓力，以1 NL/min 的速度開始穩(wěn)定供氫。
實施例4
實施例1的移動式制氫儲氫一體化裝置。鋁粉480g，加入氫氣反應器，注入lmol/L 氫氧化鈉溶液18 L，鋁粉與氫氧化鈉發(fā)生反應產生氫氣，經氣水分離器和氫氣凈化器進 入氫氣儲罐，氫氣罐設計容量650NL，置于2(TC水浴中，產生的氫氣全部被氫氣儲罐吸 收，反應結束后，調節(jié)氫氣儲罐水浴槽溫度至6(TC，產生0.7MPa壓力，以5NL/min的 速度開始穩(wěn)定供氫；調節(jié)氫氣儲罐水浴槽溫度至80C'C，產生L2MPa壓力，以5NL/min 的速度開始穩(wěn)定供氫。
實施例5
實施例1的移動式制氫儲氫一體化裝置。硼氫化鈉450g，加入氫氣反應器，注入1000 g含2。/。(wt)氯化鈷的水溶液，硼氫化鈉在氯化鈷的催化作用下與水發(fā)生反應產生氫氣，經 氣水分離器和氫氣凈化器進入氫氣儲罐，氫氣儲罐設計容量1200NL，置于20'C水浴中， 產生的氫氣全部被氫氣儲罐吸收，反應結束后，調節(jié)氫氣儲罐水浴槽溫度至60'C，產生 0.6 MPa壓力，以10 NL/min的速度開始穩(wěn)定供氫；調節(jié)氫氣儲罐水浴槽溫度至80 'C， 產生0.8MPa壓力，以15NL/min的速度開始穩(wěn)定供氫。
權利要求
1.一種移動式制氫儲氫一體化裝置，包括氫氣發(fā)生器和氫氣儲罐，其特征是氫氣發(fā)生器經管路連接氣水分離器，氣水分離器經管路連接氫氣凈化器，氫氣凈化器經管路連接氫氣儲罐，氫氣儲罐設有溫度調控裝置。
2. 根據權利要求l所述的移動式制氫儲氫一體化裝置，其特征是氫氣發(fā)生器為罐狀 結構，設有氫氣出口、進料口、排液口，經管道連接有液槽。
3. 根據權利要求l所述的移動式制氫儲氫一體化裝置，其特征是氣水分離器為罐狀 結構，設有氫氣進口、氫氣出口、排液口，氫氣發(fā)生器與氣水分離器間設有冷卻器。
4. 根據權利要求l所述的移動式制氫儲氫一體化裝置，其特征是氫氣凈化器為罐狀 結構，設有氫氣進口、氫氣出口、干燥劑進口、干燥劑出口。
5. 根據權利要求l所述的移動式制氫儲氫一體化裝置，其特征是氫氣儲罐為金屬氫 化物儲罐，氫氣儲罐設有的溫度調控裝置為水浴槽。
6. 根據權利要求1所述移動式制氫儲氫一體化裝置的供氫方法，氫氣發(fā)生器制氫 后，進行儲氫，其特征是氫氣發(fā)生器內發(fā)生化學反應制取氫氣，氫氣通過氣水分離 器進行氣水分離，然后經氫氣凈化器進行凈化，通過調控溫度使凈化后的氫氣貯存于 氫氣儲罐，使用氫氣時，通過調控溫度使氫氣儲罐供氫。
7. 根據權利要求6所述移動式制氫儲氫一體化裝置的供氫方法，其特征是氫氣發(fā) 生器制氫采用金屬或化合物與水反應進行制取的工藝方法。
8. 根據權利要求6所述移動式制氫儲氫一體化裝置的供氫方法，其特征是氣水分 離是將制得的氫氣經冷卻器冷卻后，或直接進入氣水分離器，然后進行排水，實現(xiàn)氣 水分離過程的。
9. 根據權利要求6所述移動式制氫儲氫一體化裝置的供氫方法，其特征是氫氣凈 化是將氫氣通過裝有干燥劑凈化器，由干燥劑吸收氫氣中的水分，實現(xiàn)氫氣凈化過程 的。
10. 根據權利要求6所述移動式制氫儲氫一體化裝置的供氫方法，其特征是氫氣儲 罐溫度調控裝置為水浴槽，通過調節(jié)溫度，使氫氣儲罐吸氫或供氫。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種移動式制氫儲氫一體化裝置及其供氫方法。本發(fā)明屬于氫氣制備技術領域。移動式制氫儲氫一體化裝置，包括氫氣發(fā)生器和氫氣儲罐，其特點是氫氣發(fā)生器經管路連接氣水分離器，氣水分離器經管路連接氫氣凈化器，氫氣凈化器經管路連接氫氣儲罐，氫氣儲罐設有溫度調控裝置。供氫方法是氫氣發(fā)生器內發(fā)生化學反應制取氫氣，氫氣通過氣水分離器進行氣水分離，然后經氫氣凈化器進行凈化，通過調控溫度使凈化后的氫氣貯存于氫氣儲罐，使用氫氣時，通過調控溫度使氫氣儲罐供氫。本發(fā)明具有結構簡單、造價低廉，工藝可靠、安全，制氫速率高，氫氣純度高，耗能少，無污染等優(yōu)點，特別適合于移動式場合應用。
文檔編號C01B3/00GK101186275SQ20071015067
公開日2008年5月28日 申請日期2007年12月3日 優(yōu)先權日2007年12月3日
發(fā)明者宋麗薇, 楊慶亮, 王晉剛, 王鵬飛, 黃岳祥 申請人:天津海藍德能源技術發(fā)展有限公司