專(zhuān)利名稱(chēng)：基于鋁或鎂水中攪拌摩擦焊接過(guò)程的制氫方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制氫方法及裝置。
背景技術(shù)：
氫能是一種高效、清潔的能源，由于氫可再生能力強(qiáng)、對(duì)環(huán)境污染小且產(chǎn)熱量大， 近年來(lái)對(duì)其研究與應(yīng)用得到了越來(lái)越多的重視?，F(xiàn)有制氫方法有生物制氫、電解水制氫以 及化學(xué)反應(yīng)制氫等方法，生物制氫是利用活性污泥對(duì)有機(jī)廢水中有機(jī)質(zhì)的發(fā)酵作用產(chǎn)生含 氫的發(fā)酵氣體，經(jīng)堿液洗脫塔脫去二氧化碳后制成氫氣，該方法工藝復(fù)雜、污染環(huán)境、制氫 轉(zhuǎn)換率較低、且成本高；現(xiàn)有的電解水制氫和化學(xué)反應(yīng)制氫均需添加化學(xué)試劑或合金元素， 制氫的同時(shí)不僅對(duì)環(huán)境造成污染，而且還要脫去其它氣體，轉(zhuǎn)換率較低、可控性差、制氫成 本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于鋁或鎂水中攪拌摩擦焊接過(guò)程的制氫方法及裝置， 為解決現(xiàn)有生物制氫方法工藝復(fù)雜、污染環(huán)境以及現(xiàn)有電解水制氫和化學(xué)反應(yīng)制氫方法均 需添加化學(xué)試劑或合金元素，制氫的同時(shí)對(duì)環(huán)境造成污染、可控性差、制氫成本較高的問(wèn) 題。本發(fā)明的方法是通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)的步驟一、安裝被焊工件鋁板或鎂板將被 焊工件鋁板或鎂板放置于不銹鋼墊板的上端面上，用卡具將被焊工件鋁板或鎂板與不銹鋼 墊板牢固定位；步驟二、注水將水注入到水槽內(nèi)，且水位超過(guò)被焊工件鋁板或鎂板的上端 面30mm 50mm ；步驟三、選擇焊具參數(shù)焊具上的攪拌頭軸肩直徑為20mm 40mm，攪拌針 的直徑為5mm 10mm，攪拌針的長(zhǎng)度為5mm 10mm ；步驟四、安裝焊具將焊具上端的夾持 體裝在焊機(jī)外軸套上；步驟五、安裝氫氣收集組件將氫氣收集組件上的收集罩套在焊具 上，且收集罩的上端用卡箍固定在焊機(jī)外軸套上；步驟六，對(duì)被焊工件鋁板或鎂板進(jìn)行攪拌 摩擦焊接焊接時(shí)，焊具的旋轉(zhuǎn)速度為400轉(zhuǎn)/分鐘 1000轉(zhuǎn)/分鐘，焊接速度為50毫米 /分鐘 500毫米/分鐘，攪拌摩擦焊接過(guò)程中形成攪拌摩擦焊縫；步驟七、制備氫氣在攪 拌摩擦焊縫的形成過(guò)程中，被焊部位的鋁板或鎂板與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)的同時(shí)即產(chǎn)生 氫氣，氫氣持續(xù)產(chǎn)生并聚集到收集罩內(nèi)，經(jīng)由導(dǎo)氣管進(jìn)到儲(chǔ)存器中，即氫氣制備完成。本發(fā)明的裝置由水槽、不銹鋼墊板和氫氣收集組件組成，氫氣收集組件由收集罩、 導(dǎo)氣管和儲(chǔ)存器組成，導(dǎo)氣管的一端與收集罩連通，導(dǎo)氣管的另一端與儲(chǔ)存器連通，不銹鋼 墊板放置在水槽中的底端面上，氫氣收集組件位于不銹鋼墊板的上方，且氫氣收集組件上 的收集罩垂直于不銹鋼墊板放置。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)一、本發(fā)明采用在水環(huán)境中對(duì)活性金屬鋁板或鎂板進(jìn)行攪 拌摩擦焊接，在攪拌頭的“切削與磨削”作用下，會(huì)持續(xù)不斷地形成鋁或鎂的新鮮表面，并 在一定的摩擦溫度下與水發(fā)生反應(yīng)而生成氫氣，這一過(guò)程充分利用了攪拌摩擦過(guò)程特有的 “切削與磨削”作用，在不添加其他任何化學(xué)試劑或合金元素的前提下，有效解決了活性金屬與水反應(yīng)造成表面被氧化所帶來(lái)的制氫不連續(xù)問(wèn)題，而且制氫方法簡(jiǎn)單、制氫過(guò)程不需 添加化學(xué)試劑或合金元素，生成的副產(chǎn)物對(duì)環(huán)境無(wú)污染且可循環(huán)再利用，具有可控性好、制 氫效率高、制氫成本低、清潔環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明具體實(shí)施方式
五的結(jié)構(gòu)主剖視圖(圖1也是具體實(shí)施方式
一的步驟 示意圖)。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)的 步驟一、安裝被焊工件鋁板或鎂板5 將被焊工件鋁板或鎂板5放置于不銹鋼墊板2的上端 面上，用卡具6將被焊工件鋁板或鎂板5與不銹鋼墊板2牢固定位；步驟二、注水將水注入 到水槽1內(nèi)，且水位超過(guò)被焊工件鋁板或鎂板5的上端面30mm 50mm ；步驟三、選擇焊具7 參數(shù)焊具7上的攪拌頭軸肩直徑為20mm 40mm，攪拌針的直徑為5mm 10mm，攪拌針的 長(zhǎng)度為5mm 10mm ；步驟四、安裝焊具7 將焊具7上端的夾持體裝在焊機(jī)外軸套8上；步 驟五、安裝氫氣收集組件3 將氫氣收集組件3上的收集罩3-1套在焊具7上，且收集罩3-1 的上端用卡箍9固定在焊機(jī)外軸套8上；步驟六，對(duì)被焊工件鋁板或鎂板5進(jìn)行攪拌摩擦焊 接焊接時(shí)，焊具7的旋轉(zhuǎn)速度為400轉(zhuǎn)/分鐘 1000轉(zhuǎn)/分鐘，焊接速度為50毫米/分 鐘 500毫米/分鐘，攪拌摩擦焊接過(guò)程中形成攪拌摩擦焊縫A ；步驟七、制備氫氣在攪拌 摩擦焊縫A的形成過(guò)程中，被焊部位的鋁板或鎂板與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)的同時(shí)即產(chǎn)生 氫氣，氫氣持續(xù)產(chǎn)生并聚集到收集罩3-1內(nèi)，經(jīng)由導(dǎo)氣管3-2進(jìn)到儲(chǔ)存器3-3中，即氫氣制 備完成。在攪拌摩擦焊接過(guò)程中，被焊材料與攪拌頭發(fā)生摩擦產(chǎn)熱，并在攪拌頭的攪拌作用 下發(fā)生劇烈的塑性變形，正是這種熱-機(jī)耦合作用導(dǎo)致了固態(tài)焊縫的形成。實(shí)際上，攪拌摩 擦焊接過(guò)程可以看成是攪拌頭對(duì)被焊材料的“切削與磨削”的綜合作用過(guò)程。攪拌頭持續(xù) 的“切削與磨削”被焊材料，可以使被焊材料持續(xù)暴露出新鮮的表面，由于是在水環(huán)境下進(jìn) 行鋁或鎂的攪拌摩擦焊接，因此，鋁或鎂的新鮮表面與水的持續(xù)反應(yīng)，而生成氫氣。鋁或鎂 為活性金屬，與水反應(yīng)后能生成氫氣。步驟七中被焊部位的鋁板或鎂板與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 的化學(xué)方程式分別為+ 6/f20 2Al(OH\ +3H2、Mg + 2H20 ^Mg(OH)2 +H2。
具體實(shí)施方式
二結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的步驟五中收集罩3-1的 材質(zhì)為有機(jī)玻璃。有機(jī)玻璃既透明可視，又不易破碎。其它步驟與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式由水槽1、不銹鋼墊板2 和氫氣收集組件3組成，氫氣收集組件3由收集罩3-1、導(dǎo)氣管3-2和儲(chǔ)存器3-3組成，導(dǎo) 氣管3-2的一端與收集罩3-1連通，導(dǎo)氣管3-2的另一端與儲(chǔ)存器3-3連通，不銹鋼墊板2 放置在水槽1中的底端面上，氫氣收集組件3位于不銹鋼墊板2的上方，且氫氣收集組件3 上的收集罩3-1垂直于不銹鋼墊板2放置。
具體實(shí)施方式
四結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的收集罩3-1為圓錐形， 且圓錐形的大徑一端朝向不銹鋼墊板2。這樣有利于氫氣的聚集。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
三相同。
權(quán)利要求
一種基于鋁或鎂水中攪拌摩擦焊接過(guò)程的制氫方法，其特征在于所述方法是通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)的步驟一、安裝被焊工件鋁板或鎂板(5)將被焊工件鋁板或鎂板(5)放置于不銹鋼墊板(2)的上端面上，用卡具(6)將被焊工件鋁板或鎂板(5)與不銹鋼墊板(2)牢固定位；步驟二、注水將水注入到水槽(1)內(nèi)，且水位超過(guò)被焊工件鋁板或鎂板(5)的上端面30mm～50mm；步驟三、選擇焊具(7)參數(shù)焊具(7)上的攪拌頭軸肩直徑為20mm～40mm，攪拌針的直徑為5mm～10mm，攪拌針的長(zhǎng)度為5mm～10mm；步驟四、安裝焊具(7)將焊具(7)上端的夾持體裝在焊機(jī)外軸套(8)上；步驟五、安裝氫氣收集組件(3)將氫氣收集組件(3)上的收集罩(3-1)套在焊具(7)上，且收集罩(3-1)的上端用卡箍(9)固定在焊機(jī)外軸套(8)上；步驟六，對(duì)被焊工件鋁板或鎂板(5)進(jìn)行攪拌摩擦焊接焊接時(shí)，焊具(7)的旋轉(zhuǎn)速度為400轉(zhuǎn)/分鐘～1000轉(zhuǎn)/分鐘，焊接速度為50毫米/分鐘～500毫米/分鐘，攪拌摩擦焊接過(guò)程中形成攪拌摩擦焊縫(A)；步驟七、制備氫氣在攪拌摩擦焊縫(A)的形成過(guò)程中，被焊部位的鋁板或鎂板與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)的同時(shí)即產(chǎn)生氫氣，氫氣持續(xù)產(chǎn)生并聚集到收集罩(3-1)內(nèi)，經(jīng)由導(dǎo)氣管(3-2)進(jìn)到儲(chǔ)存器(3-3)中，即氫氣制備完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于鋁或鎂水中攪拌摩擦焊接過(guò)程的制氫方法，其特征在于 所述步驟五中收集罩(3-1)的材質(zhì)為有機(jī)玻璃。
3.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述基于鋁或鎂水中攪拌摩擦焊接過(guò)程的制氫方法的裝置，其 特征在于所述裝置由水槽(1)、不銹鋼墊板(2)和氫氣收集組件(3)組成，氫氣收集組件 (3)由收集罩(3-1)、導(dǎo)氣管(3-2)和儲(chǔ)存器(3-3)組成，導(dǎo)氣管(3-2)的一端與收集罩(3-1) 連通，導(dǎo)氣管(3-2)的另一端與儲(chǔ)存器(3-3)連通，不銹鋼墊板(2)放置在水槽(1)中的底端 面上，氫氣收集組件(3)位于不銹鋼墊板(2)的上方，且氫氣收集組件(3)上的收集罩(3-1) 垂直于不銹鋼墊板(2)放置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于鋁或鎂水中攪拌摩擦焊接過(guò)程的制氫裝置，其特征在于 所述收集罩(3-1)為圓錐管，且圓錐管的大徑一端朝向不銹鋼墊板(2)。
全文摘要
基于鋁或鎂水中攪拌摩擦焊接過(guò)程的制氫方法及裝置，它涉及一種制氫方法及裝置。本發(fā)明為解決現(xiàn)有生物制氫方法工藝復(fù)雜、污染環(huán)境以及現(xiàn)有電解水制氫和化學(xué)反應(yīng)制氫方法均需添加化學(xué)試劑或合金元素的問(wèn)題。方法一、安裝被焊鋁板或鎂板；二、注水；三、選擇焊具參數(shù)；四、安裝焊具；五、安裝氫氣收集組件；六、對(duì)被焊鋁板或鎂板進(jìn)行攪拌摩擦焊接；七、在攪拌摩擦焊縫形成過(guò)程中，被焊部位的鋁板或鎂板與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)的同時(shí)即產(chǎn)生氫氣，氫氣持續(xù)產(chǎn)生并聚集到收集罩內(nèi)，經(jīng)由導(dǎo)氣管進(jìn)到儲(chǔ)存器中，即氫氣制備完成。裝置不銹鋼墊板放置在水槽底部，氫氣收集組件位于不銹鋼墊板的上方，且收集罩垂直于不銹鋼墊板設(shè)置。本發(fā)明用于制備氫氣。
文檔編號(hào)C01B3/08GK101798063SQ20101015510
公開(kāi)日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2010年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月26日
發(fā)明者馮秀麗, 劉會(huì)杰, 張會(huì)杰, 李志剛, 林夢(mèng), 黃永憲 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)