專利名稱：一種硼氫化物制氫系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種氫氣制備系統(tǒng)，具體地講是涉及一種硼氫化物制氫系統(tǒng)。
技術(shù)背景氫是一種清潔燃料，因為其可以在氫氣消耗裝置例如燃料電池或者內(nèi)燃機中與氧氣反應(yīng) 產(chǎn)生能量和水，在反應(yīng)中沒有其它副產(chǎn)物，因此，使用氫作為燃料有效的解決了使用石油燃 料時伴隨的環(huán)境問題。但是，如何安全、有效的存儲氫氣一直是技術(shù)人員在努力解決的問題 ，許多氫載體包括烴、金屬氫化物和化學(xué)氫化物都被視為氫儲存和供應(yīng)系統(tǒng)，例如堿金屬氫 化物、堿金屬鋁氫化物和堿金屬硼氫化物。其中硼氫化物是一種高儲氫含量的材料，既能催 化水解釋放氫氣作為高容量、高純氫源材料，又可直接通過電化學(xué)方式作為高容量負極材料 ，在典型的多相催化體系中，硼氫化物和水產(chǎn)生氫氣和硼酸鹽的化學(xué)計量反應(yīng)可以用下面的 化學(xué)反應(yīng)表示MBH4+ 2H20—4H2 +MB02。其中，M可以是Na、 K、 Li等堿金屬。硼氫化物水解制氫一般是在氫氣發(fā)生裝置里進行的，即硼氫化物水解制氫系統(tǒng)，比如千 年電池公司的Hydrogen on DemandTM硼氫化鈉制氫系統(tǒng)， 一般來說，用于燃料電池的硼氫 化物制氫系統(tǒng)都要求具備穩(wěn)定的反應(yīng)和供氫速度，而現(xiàn)有的硼氫化物制氫系統(tǒng)一般由于本身 結(jié)構(gòu)設(shè)計特征，大都不能滿足這種需要。專利CN1438169A公開了一種硼氫化物水解制氫裝置 ，其依靠重力，使得硼氫化物水溶液進入催化反應(yīng)管，與催化劑接觸，催化水解生成氫氣， 氫氣壓力達到額定值則反向壓縮催化反應(yīng)管內(nèi)的反應(yīng)液回到反應(yīng)液容器中，以此達到控制反 應(yīng)減速或中止。但是這種方法由于反應(yīng)液和廢液沒有分離，以及結(jié)構(gòu)設(shè)計本身的原因，也同 樣存在反應(yīng)速度不穩(wěn)定，會有急?；蚣铀俚默F(xiàn)象，導(dǎo)致產(chǎn)品的性能受到一定的影響。另外， 硼氫化鈉極易水解，即使在常溫下，硼氫化鈉溶液也會很快水解掉一半，因此，為了使硼氫 化鈉能夠在現(xiàn)實生活中得到應(yīng)用，平時必須將其保持在強堿性溶液中，其余的硼氫化物也都必須保持在強堿性溶液中。硼氫化鈉水解是一個放熱反應(yīng)，每產(chǎn)生lmolH2放出75kJ熱量，從 而使得反應(yīng)液的溫度升高。在較高的溫度下，生成的氫氣會將溶液中的堿液帶出。如果不除 掉氫氣中的堿性雜質(zhì)，則會對燃料電池的電堆造成損害，縮短了電堆的使用壽命。
實用新型內(nèi)容
本實用新型提供了一種結(jié)構(gòu)和操作簡單、供氫速度穩(wěn)定、生成氫氣純凈的硼氫化物制氫 系統(tǒng)，可大規(guī)模應(yīng)用于燃料電池等領(lǐng)域。 本實用新型采用如下技術(shù)方案
一種硼氫化物制氫系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括燃料容器、反應(yīng)器、廢料容器、凈化裝置，反應(yīng)器 分別與燃料容器和廢料容器管路連接，反應(yīng)器和廢料容器設(shè)于燃料容器的下方；燃料容器與 反應(yīng)器之間的管路上設(shè)置有流量控制部件；廢料容器的頂部設(shè)有氣路與凈化裝置連通，氣路 的末端位于凈化裝置的底部；燃料容器的上部設(shè)有氣路與廢料容器頂部或凈化裝置上部連通
所述流量控制部件為泵或流量控制閥。
所述反應(yīng)器與廢料容器之間的管路上設(shè)有單向閥，以防止廢液回流，甚至氣體的回流。 所述燃料容器的頂部設(shè)有燃料進口，燃料進口上設(shè)有單向閥，燃料可通過單向閥進入燃 料容器，單向閥可以防止液體燃料倒流出燃料進口，并且保持燃料容器內(nèi)不會卸壓。
所述凈化裝置中由下到上依次設(shè)有洗液池、除霧裝置、固體除堿裝置。 所述洗液池中洗液為酸或水。
所述除霧裝置為間錯擋板、折流板、絲網(wǎng)、旋流板、波紋板、蛇形板中的一種。 所述固體除堿裝置包括多孔支撐層、除堿劑，除堿劑置于多孔支撐層上，多孔支撐層優(yōu) 選為多孔板或絲網(wǎng)。
所述除堿劑為分子篩、脫脂棉、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酰胺、活性炭、變色硅膠和FeCl3. H20中的一種或其中幾種的混合物。
所述分子篩為3A分子篩、4A分子篩、5A分子篩、13X HP分子篩、13X PG分子篩、13X APG分子篩、XH-5分子篩中的一種或其中幾種的混合物。
操作時，調(diào)節(jié)流量控制閥使液體硼氫化物利用初始重力的作用進入反應(yīng)器或用泵將液體 硼氫化物輸送入反應(yīng)器進行反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的氣體連同廢液一起經(jīng)單向閥流入廢料容器，在廢料容器內(nèi)進行第一次氣液分離后，廢液留在底部，并可通過廢液出口排出，氣體通過氣路 向上進入凈化裝置進行除堿凈化，進入凈化裝置的氣體首先在洗液池內(nèi)經(jīng)酸洗或水洗，脫除 部分堿，然后上升至除霧裝置，氣體中的霧狀堿性液滴冷凝并停止上升，脫除了大部分霧狀 堿性液滴的氣體繼續(xù)上升至固體除堿裝置，通過多孔支撐層上的除堿劑繼續(xù)脫除堿，得到純 凈的氫氣并從氫氣出口排出。
如多孔支撐層和除霧裝置皆為絲網(wǎng)時，可合為一體。
與此同時，還有部分氣體通過氣路從廢料容器頂部或凈化裝置上部進入燃料容器的上部 ，這樣可以在液體硼氫化物因液面下降而導(dǎo)致重力作用下降時給予壓力補償，使其所受壓力 與體系壓力保持一致，避免因氫氣生成而導(dǎo)致液面上方的壓力和反應(yīng)體系壓力壓差過大，從 而導(dǎo)致液體單純依靠重力流入反應(yīng)器的難度加大。反應(yīng)速度和供氫速度趨于穩(wěn)定，繼而使 補償壓力也趨于穩(wěn)定，這樣，整個體系都保持了穩(wěn)定的運行，不會出現(xiàn)急?；蚣铀俚默F(xiàn)象。
本實用新型提供的硼氫化物制氫系統(tǒng)，通過將燃料容器與廢液容器分離，并將燃料容器 設(shè)置于廢液容器上方，既可以保持燃料的純凈，又可以利用重力推進燃料進行反應(yīng)；流量控 制部件的設(shè)置使得燃料進入反應(yīng)器的速度以及反應(yīng)的速度得以控制，可以達到即時供氫，隨 時停止的要求；通過在廢料容器頂部或凈化裝置上部設(shè)置氣路與燃料容器連通，使得整個系 統(tǒng)在穩(wěn)定氣壓下保持基本恒定的反應(yīng)速度，避免了因燃料重力作用不足而產(chǎn)生的反應(yīng)速度下 降的問題；另外，通過設(shè)置洗液池、除霧裝置以及固體除堿裝置對氣體進行凈化降溫，使其 滿足燃料電池等設(shè)備的用氣需要。整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和操作簡單，供氫速度穩(wěn)定，生成氫氣純凈 ，可大規(guī)模應(yīng)用于燃料電池等領(lǐng)域。


圖l是本實用新型的一種實施方式的剖面圖； 圖2是本實用新型的另一種實施方式的剖面圖； 圖3是本實用新型的另一種實施方式的剖面圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。 實施例l
一種硼氫化物制氫系統(tǒng)，如圖1所示，該系統(tǒng)包括燃料容器l、反應(yīng)器2、廢料容器3、凈化裝置4，反應(yīng)器2分別與燃料容器1和廢料容器3管路連接，反應(yīng)器2和廢料容器3設(shè)于燃料容 器l的下方；燃料容器1與反應(yīng)器2之間的管路上設(shè)置有流量控制部件8，優(yōu)選為流量控制閥； 廢料容器3的頂部設(shè)有氣路11與凈化裝置4連通，氣路11的末端位于凈化裝置4的底部；燃料 容器l的上部設(shè)有氣路12與廢料容器3頂部連通。
所述反應(yīng)器2與廢料容器3之間的管路上設(shè)有單向閥9，以防止廢液回流，甚至氣體的回流。
所述燃料容器1的頂部設(shè)有燃料進口14，燃料進口14上設(shè)有單向閥15，燃料可通過單向 閥15進入燃料容器1，單向閥15可以防止液體燃料倒流出燃料進口14，并且保持燃料容器l內(nèi) 不會卸壓。
所述凈化裝置4中由下到上依次設(shè)有洗液池5、間錯擋板、固體除堿裝置7。 所述洗液池5中洗液為酸。
所述固體除堿裝置7包括多孔板、除堿劑，除堿劑置于多孔板上。
所述除堿劑為分子篩、脫脂棉、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酰胺、活性炭、變色硅膠和FeCl3 H20中的 一種或其中幾種的混合物。
所述分子篩為3A分子篩、4A分子篩、5A分子篩、13X HP分子篩、13X PG分子篩、13X APG分子篩、XH-5分子篩中的一種或其中幾種的混合物。
操作時，調(diào)節(jié)流量控制閥使液體硼氫化物利用初始重力進入反應(yīng)器2進行反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn) 生的氣體連同廢液一起經(jīng)單向閥9流入廢料容器3，在廢料容器3內(nèi)進行第一次氣液分離后， 廢液留在底部，并可通過廢液出口10排出，氣體通過氣路11向上進入凈化裝置4進行除堿凈 化，進入凈化裝置4的氣體首先在洗液池5內(nèi)經(jīng)酸洗，脫除部分堿，然后上升至間錯擋板，氣 體中的霧狀堿性液滴冷凝并停止上升，脫除了大部分霧狀堿性液滴的氣體繼續(xù)上升至固體除 堿裝置7，通過多孔板上的除堿劑再次脫除堿，得到純凈的氫氣并從氫氣出口13排出。
與此同時，還有部分氣體通過氣路12從廢料容器3頂部進入燃料容器1的上部，這樣可以 在液體硼氫化物因液面下降而導(dǎo)致重力作用下降時給予壓力補償，使其所受壓力與體系壓力 保持一致，避免因氫氣生成而導(dǎo)致液面上方的壓力和反應(yīng)體系壓力壓差過大，從而導(dǎo)致液體 單純依靠重力流入反應(yīng)器2的難度加大。反應(yīng)速度和供氫速度趨于穩(wěn)定，繼而使補償壓力也 趨于穩(wěn)定，這樣，整個體系都保持了穩(wěn)定的運行，不會出現(xiàn)急停或加速的現(xiàn)象。
實施例2一種硼氫化物制氫系統(tǒng)，如圖2所示，其它結(jié)構(gòu)同實施例l，只是燃料容器l的上部的氣
路12改為與凈化裝置4上部連通；流量控制部件8優(yōu)選為泵；洗液池5中洗液為水。
操作時，調(diào)節(jié)泵將液體硼氫化物輸送進入反應(yīng)器2進行反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的氣體連同廢液 一起經(jīng)單向閥9流入廢料容器3，在廢料容器3內(nèi)進行第一次氣液分離后，廢液留在底部，并 可通過廢液出口10排出，氣體通過氣路11向上進入凈化裝置4進行除堿凈化，進入凈化裝置4 的氣體首先在洗液池5內(nèi)經(jīng)水洗，脫除部分堿，然后上升至間錯擋板，氣體中的霧狀堿性液 滴冷凝并停止上升，脫除了大部分霧狀堿性液滴的氣體繼續(xù)上升至固體除堿裝置7，通過多 孔板上的除堿劑再次脫除堿，得到純凈的氫氣并從氫氣出口 13排出。
與此同時，還有部分氣體通過氣路12從凈化裝置4上部進入燃料容器1的上部，這樣可以 在液體硼氫化物因液面下降而導(dǎo)致重力作用下降時給予壓力補償，使其所受壓力與體系壓力 保持一致，結(jié)合泵輸出的穩(wěn)定性，反應(yīng)速度和供氫速度趨于穩(wěn)定，繼而使補償壓力也趨于穩(wěn) 定，這樣，整個體系都保持了穩(wěn)定的運行，不會出現(xiàn)急停或加速的現(xiàn)象。
實施例3
一種硼氫化物制氫系統(tǒng)，如圖3所示，其它結(jié)構(gòu)同實施例l，只是燃料容器l的上部的氣
路12改為與凈化裝置4上部連通；流量控制部件8優(yōu)選為流量控制閥；洗液池5中洗液為水；
多孔支撐層和除霧裝置6皆為絲網(wǎng)，二者為一體。
操作時，調(diào)節(jié)流量控制閥使液體硼氫化物利用初始重力進入反應(yīng)器2進行反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn) 生的氣體連同廢液一起經(jīng)單向閥9流入廢料容器3，在廢料容器3內(nèi)進行第一次氣液分離后， 廢液留在底部，并可通過廢液出口10排出，氣體通過氣路11向上進入凈化裝置4進行除堿凈 化，進入凈化裝置4的氣體首先在洗液池5內(nèi)經(jīng)水洗，脫除部分堿，然后上升至絲網(wǎng)，氣體中 的霧狀堿性液滴冷凝并停止上升，脫除了大部分霧狀堿性液滴的氣體繼續(xù)上升至絲網(wǎng)上的除 堿劑，再次脫除堿，得到純凈的氫氣并從氫氣出口13排出。其余同實施例2。
權(quán)利要求1. 一種硼氫化物制氫系統(tǒng)，包括燃料容器(1)、反應(yīng)器(2)、廢 料容器(3)、凈化裝置(4)，反應(yīng)器(2)分別與燃料容器(1)和廢料容器(3)管路連 接，其特征在于反應(yīng)器(2)和廢料容器(3)設(shè)于燃料容器(1)的下方；燃料容器(1)與 反應(yīng)器(2)之間的管路上設(shè)置有流量控制部件(8);廢料容器(3)的頂部設(shè)有氣路(11 )與凈化裝置(4)連通，氣路(11)的末端位于凈化裝置(4)的底部；燃料容器(1)的 上部設(shè)有氣路(12)與廢料容器(3)頂部或凈化裝置(4)上部連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的硼氫化物制氫系統(tǒng)，其特征在于所述流量控 制部件(8)為泵或流量控制閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的硼氫化物制氫系統(tǒng)，其特征在于所述反應(yīng)器 (2)與廢料容器(3)之間的管路上設(shè)有單向閥(9)。
4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的硼氫化物制氫系統(tǒng)，其特征在于所述燃料容 器l的頂部設(shè)有燃料進口 (14)，燃料進口 (14)上設(shè)有單向閥(15)。
5.根據(jù)權(quán)利要求l所述的硼氫化物制氫系統(tǒng)，其特征在于所述凈化裝 置(4)中由下到上依次設(shè)有洗液池(5)、除霧裝置(6)、固體除堿裝置(7)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的硼氫化物制氫系統(tǒng)，其特征在于所述洗液池 (5)中洗液為酸或水。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的硼氫化物制氫系統(tǒng)，其特征在于所述除霧裝 置(6)為間錯擋板、折流板、絲網(wǎng)、旋流板、波紋板、蛇形板中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的硼氫化物制氫系統(tǒng)，其特征在于所述固體除 堿裝置(7)包括多孔支撐層、除堿劑，除堿劑置于多孔支撐層上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的硼氫化物制氫系統(tǒng)，其特征在于所述多孔支 撐層為多孔板或絲網(wǎng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的硼氫化物制氫系統(tǒng)，其特征在于所述除堿劑為分子篩、脫脂棉、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酰胺、活性炭、變色硅膠和P^i^^u中的一種或其中幾種的混合物。
11.權(quán)利要求ll根據(jù)權(quán)利要求10所述的硼氫化物制氫系統(tǒng)，其特征在于所述分子 篩為3A分子篩、4A分子篩、5A分子篩、13X HP分子篩、13X PG分子篩、13X APG分子篩、 XH-5分子篩中的一種或其中幾種的混合物。
專利摘要本實用新型公開了一種氫氣制備系統(tǒng)，具體地講是涉及一種硼氫化物制氫系統(tǒng)。其包括燃料容器(1)、反應(yīng)器(2)、廢料容器(3)、凈化裝置(4)，反應(yīng)器(2)分別與燃料容器(1)和廢料容器(3)管路連接，反應(yīng)器(2)和廢料容器(3)設(shè)于燃料容器(1)的下方；燃料容器(1)與反應(yīng)器(2)之間的管路上設(shè)置有流量控制部件(8)；廢料容器(3)的頂部設(shè)有氣路(11)與凈化裝置(4)連通，氣路(11)的末端位于凈化裝置(4)的底部；燃料容器(1)的上部設(shè)有氣路(12)與廢料容器(3)頂部或凈化裝置(4)上部連通。本實用新型具有結(jié)構(gòu)和操作簡單、供氫速度穩(wěn)定、生成氫氣純凈等特點，可大規(guī)模應(yīng)用于燃料電池等領(lǐng)域。
文檔編號C01B3/00GK201154895SQ200820300050
公開日2008年11月26日 申請日期2008年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月9日
發(fā)明者王玉曉, 鋼 肖 申請人:漢能科技有限公司