本發(fā)明涉及化學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及氫氣制備技術(shù)，具體是一種高效環(huán)?？稍诘蜏丨h(huán)境使用的水解制氫系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、硼氫化鈉可以水解制氫是已知的技術(shù)，尤其是在過渡金屬催化劑的作用下，可以提高水解制氫的速度。專利us?6932847b2詳細(xì)介紹了硼氫化鈉水溶液通過泵將燃料溶液泵進(jìn)催化劑管進(jìn)行制氫的制氫發(fā)生器裝置。水解制氫反應(yīng)在催化劑管發(fā)生后，需要快速的將反應(yīng)生成的副產(chǎn)物偏硼酸鈉移除催化劑區(qū)域，以免阻止反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行。氫氣通過氫氣管路傳輸至所需部件，比如燃料電池。

2、但是，在上述公開的專利中，廢液腔和燃料箱存在共享區(qū)域，在使用過程中通過體積置換，不斷調(diào)整廢液腔和燃料箱容積，盡管整個產(chǎn)氫器結(jié)構(gòu)緊湊，但是反應(yīng)腔和廢液腔均需采用耐壓耐高溫材料，廢液不易清理無法二次使用，使用成本較高。為了可以多次使用反應(yīng)管和催化劑，副產(chǎn)物偏硼酸鈉通過廢液管道直接排出系統(tǒng)外，但是由于生成的廢液偏硼酸鈉溶解度很低，且其溶解度和溫度息息相關(guān)，容易在從反應(yīng)管排出的過程中發(fā)生堵塞現(xiàn)象，尤其是在低溫環(huán)境里。

3、為了降低堵塞和提高低溫環(huán)境的適應(yīng)能力，第一可以降低硼氫化鈉溶液的濃度，使得廢液里有足量的水，但這會降低硼氫化鈉溶液的儲氫量，以致于降低整體能量密度；第二可以給排液管局部加熱，但會增加系統(tǒng)功耗，也會降低整體的效率和能量密度；第三可以增加排氣頻率，但是這樣會造成氫氣浪費(fèi)，也會降低系統(tǒng)整體的能量密度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種高效環(huán)保的可在低溫環(huán)境下使用的水解制氫系統(tǒng)，克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，通過氣液分離器將分離后的液體再次排出到燃料箱內(nèi)，從而可隨著反應(yīng)進(jìn)行不斷降低燃料箱內(nèi)的燃料濃度，從而降低水解制氫反應(yīng)器內(nèi)副產(chǎn)物濃度和副產(chǎn)物的粘稠程度，繼而降低廢液出口堵塞可能性；同時，通過設(shè)置廢液回收瓶，可隨時收集回收反應(yīng)副產(chǎn)物，減少環(huán)境污染，同時通過水解制氫反應(yīng)器內(nèi)的液位傳感器設(shè)置來控制排液頻率，降低廢液在水解制氫反應(yīng)器和第七管路內(nèi)停留時間，使得廢液快速進(jìn)入廢液回收瓶。未反應(yīng)充分的殘留液可以在廢液回收瓶內(nèi)繼續(xù)反應(yīng)提高產(chǎn)氫效率，從而可進(jìn)一步提高水解制氫效率。進(jìn)入廢液回收瓶之前的管路和廢液進(jìn)氣口通過保溫材料包覆，廢液回收瓶內(nèi)反應(yīng)廢液溫度較高，加上內(nèi)部同時有殘留液反應(yīng)放熱，使得廢液回收瓶內(nèi)部和進(jìn)液口溫度較高，避免了排液管部位堵塞的可能性，使得該水解制氫系統(tǒng)在低溫環(huán)境下也能使用。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

3、一種高效環(huán)?？傻蜏丨h(huán)境使用的水解制氫系統(tǒng)，包括燃料箱、水解制氫反應(yīng)器、氣液分離器和廢液回收瓶，所述燃料箱內(nèi)腔通過第一管路與給料泵的輸入端相連，所述給料泵的輸出端通過第二管路與水解制氫反應(yīng)器的物料進(jìn)口端相連接，所述水解制氫反應(yīng)器頂部設(shè)置有氫氣排出口，所述氫氣排出口通過第三管路與氣液分離器的入口端相連接，所述氣液分離器的氣體出口端通過第四管路與過濾器的入口端相連接，所述過濾器的出口端通過第五管路與燃料電池相連接，所述氣液分離器的液體出口端通過第六管路與燃料箱內(nèi)腔相連通；

4、所述廢液回收瓶頂部分別設(shè)置有進(jìn)液口、出氣口和安全閥，所述水解制氫反應(yīng)器底部設(shè)置有廢液出口，所述廢液出口通過第七管路與進(jìn)液口相連接，所述出氣口通過第八管路與過濾器的入口端相連接。

5、優(yōu)選地，所述水解制氫反應(yīng)器的廢液出口處設(shè)置有排液閥，所述水解制氫反應(yīng)器內(nèi)部安裝有第一液位傳感器，所述氣液分離器的液體出口端設(shè)置有排水閥，所述氣液分離器內(nèi)部安裝有第二液位傳感器，所述第一液位傳感器和第二液位傳感器的信號輸出端均分別與控制系統(tǒng)的信號輸入端相連接，所述控制系統(tǒng)的信號輸出端分別與排液閥和排水閥相連接。

6、優(yōu)選地，所述第三管路上設(shè)置有第一壓力傳感器，所述第一壓力傳感器的信號輸出端與控制系統(tǒng)的信號輸入端相連接，所述控制系統(tǒng)的信號輸出端與給料泵相連接。

7、優(yōu)選地，所述第四管路上設(shè)置有減壓閥，所述第五管路上設(shè)置有第二壓力傳感器和電磁閥，所述第二壓力傳感器的信號輸出端與控制系統(tǒng)的信號輸入端相連接，所述控制系統(tǒng)的信號輸出端與電磁閥相連接，所述第六管路和第八管路上均設(shè)置有單向閥。

8、優(yōu)選地，所述廢液回收瓶的瓶身采用可折疊的結(jié)構(gòu)，所述廢液回收瓶為耐高溫的橡膠材料或塑料材料制成。

9、優(yōu)選地，所述進(jìn)液口上固定安裝有進(jìn)液快接頭，所述出氣口上固定安裝有出氣快接頭；所述進(jìn)液口通過進(jìn)液快接頭與第七管路的端部相連接，所述出氣口通過出氣快接頭與第八管路的端部相連接，所述進(jìn)液口和第七管路外表面包裹有保溫材料。

10、優(yōu)選地，所述廢液回收瓶的內(nèi)腔設(shè)置有第三液位傳感器，所述第三液位傳感器的信號輸出端與控制系統(tǒng)的信號輸入端相連接，所述廢液回收瓶內(nèi)放置有催化劑。

11、優(yōu)選地，所述水解制氫反應(yīng)器內(nèi)安裝有溫度傳感器，所述水解制氫反應(yīng)器外表面安裝有散熱風(fēng)扇，所述溫度傳感器的信號輸出端與控制系統(tǒng)的信號輸入端相連接，所述控制系統(tǒng)的信號輸出端與散熱風(fēng)扇相連接。

12、本發(fā)明提供了一種高效環(huán)?？傻蜏丨h(huán)境使用的水解制氫系統(tǒng)。具備以下有益效果：通過水解制氫反應(yīng)器發(fā)生水解反應(yīng)后，產(chǎn)生的氫氣通過第三管路進(jìn)入到氣液分離器后進(jìn)行氣水分離，分離后的氫氣進(jìn)入燃料電池的電堆發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生電能。而經(jīng)過氣液分離器分離后的液體則經(jīng)過第六管路再次排出到燃料箱內(nèi)，從而可隨著反應(yīng)進(jìn)行不斷降低燃料箱內(nèi)的燃料濃度，從而降低水解制氫反應(yīng)器內(nèi)副產(chǎn)物濃度和副產(chǎn)物的粘稠程度，繼而降低廢液出口堵塞可能性；第六管路外包裹纏繞加熱部件，低溫環(huán)境下使用時可加熱；水解制氫反應(yīng)器在水解反應(yīng)后產(chǎn)生的副產(chǎn)物則通過第七管路進(jìn)入到廢液回收瓶內(nèi)，進(jìn)入到廢液回收瓶里的未反應(yīng)充分的殘留液可以在高溫情況下或者高溫和催化劑的作用下繼續(xù)反應(yīng)，反應(yīng)后累積的氫氣再次進(jìn)入到燃料電池的電堆發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生電能。從而可進(jìn)一步提高水解制氫效率。

技術(shù)特征：

1.一種高效環(huán)保可低溫環(huán)境使用的水解制氫系統(tǒng)，其特征在于：包括燃料箱(1)、水解制氫反應(yīng)器(2)、氣液分離器(3)和廢液回收瓶(4)，所述燃料箱(1)內(nèi)腔通過第一管路(5)與給料泵(6)的輸入端相連，所述給料泵(6)的輸出端通過第二管路(7)與水解制氫反應(yīng)器(2)的物料進(jìn)口端相連接，所述水解制氫反應(yīng)器(2)頂部設(shè)置有氫氣排出口，所述氫氣排出口通過第三管路(8)與氣液分離器(3)的入口端相連接，所述氣液分離器(3)的氣體出口端通過第四管路(10)與過濾器(11)的入口端相連接，所述過濾器(11)的出口端通過第五管路(12)與燃料電池(9)相連接，所述氣液分離器(3)的液體出口端通過第六管路(13)與燃料箱(1)內(nèi)腔相連通，第六管路(13)外面包裹纏繞加熱裝置；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效環(huán)?？傻蜏丨h(huán)境使用的水解制氫系統(tǒng)，其特征在于：所述水解制氫反應(yīng)器(2)的廢液出口處設(shè)置有排液閥(19)，所述水解制氫反應(yīng)器(2)內(nèi)部安裝有第一液位傳感器，所述氣液分離器(3)的液體出口端設(shè)置有排水閥(20)，所述氣液分離器(3)內(nèi)部安裝有第二液位傳感器，所述第一液位傳感器和第二液位傳感器的信號輸出端均分別與控制系統(tǒng)的信號輸入端相連接，所述控制系統(tǒng)的信號輸出端分別與排液閥(19)和排水閥(20)相連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效環(huán)保可低溫環(huán)境使用的水解制氫系統(tǒng)，其特征在于：所述第三管路(8)上設(shè)置有第一壓力傳感器(21)，所述第一壓力傳感器(21)的信號輸出端與控制系統(tǒng)的信號輸入端相連接，所述控制系統(tǒng)的信號輸出端與給料泵(6)相連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效環(huán)?？傻蜏丨h(huán)境使用的水解制氫系統(tǒng)，其特征在于：所述第四管路(10)上設(shè)置有減壓閥(22)，所述第五管路(12)上設(shè)置有第二壓力傳感器(23)和電磁閥(24)，所述第二壓力傳感器(23)的信號輸出端與控制系統(tǒng)的信號輸入端相連接，所述控制系統(tǒng)的信號輸出端與電磁閥(24)相連接，所述第六管路(13)和第八管路(18)上均設(shè)置有單向閥(25)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效環(huán)?？傻蜏丨h(huán)境使用的水解制氫系統(tǒng)，其特征在于：所述廢液回收瓶(4)的瓶身采用可折疊的結(jié)構(gòu)，所述廢液回收瓶(4)為耐高溫的橡膠材料或塑料材料制成。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效環(huán)保的水解制氫系統(tǒng)，其特征在于：所述進(jìn)液口(14)上固定安裝有進(jìn)液快接頭，所述出氣口(15)上固定安裝有出氣快接頭；所述進(jìn)液口(14)通過進(jìn)液快接頭與第七管路(17)的端部相連接，所述出氣口(15)通過出氣快接頭與第八管路(18)的端部相連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效環(huán)?？傻蜏丨h(huán)境使用的水解制氫系統(tǒng)，其特征在于：所述廢液回收瓶(4)的內(nèi)腔設(shè)置有第三液位傳感器(26)，所述第三液位傳感器的信號輸出端與控制系統(tǒng)的信號輸入端相連接，所述廢液回收瓶(4)內(nèi)放置有催化劑。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效環(huán)保可低溫環(huán)境使用的水解制氫系統(tǒng)，其特征在于：所述水解制氫反應(yīng)器(2)內(nèi)安裝有溫度傳感器，所述水解制氫反應(yīng)器(2)外表面安裝有散熱風(fēng)扇，所述溫度傳感器的信號輸出端與控制系統(tǒng)的信號輸入端相連接，所述控制系統(tǒng)的信號輸出端與散熱風(fēng)扇相連接。

技術(shù)總結(jié)
一種高效環(huán)?？傻蜏丨h(huán)境使用的水解制氫系統(tǒng)，包括燃料箱、水解制氫反應(yīng)器、氣液分離器和廢液回收瓶，燃料箱通過給料泵與水解制氫反應(yīng)器相連接，水解制氫反應(yīng)器通過氫氣排出口與氣液分離器入口端相連接，氣液分離器氣體出口端通過第四管路、過濾器和第五管路與燃料電池相連接，氣液分離器的液體出口端與燃料箱相連通；廢液回收瓶頂部分別設(shè)置有進(jìn)液口、出氣口和安全閥，水解制氫反應(yīng)器底部的廢液出口與進(jìn)液口相連接，出氣口與過濾器的入口端相連接。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，可有效降低廢液出口堵塞可能性；并通過設(shè)置廢液回收瓶，使得進(jìn)入廢液瓶里的未反應(yīng)充分的殘留液可以在廢液回收瓶內(nèi)繼續(xù)反應(yīng)提高產(chǎn)氫效率，從而進(jìn)一步提高水解制氫效率。

技術(shù)研發(fā)人員：薛艷紅,李愛丹,王海濤,崔志興,馬勇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海宇集動力系統(tǒng)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9