專利名稱：粉末水解制氫裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及質(zhì)子交換膜燃料電池的供氫裝置的結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體為粉末水解制
氫裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的粉末水解制氫的裝置，其申請公布號CN102101645A，其申請公布日2011年06月22日，名稱一種硼氫化鈉水解制氫系統(tǒng)，該專利記載如下
本發(fā)明涉及硼氫化鈉水解制氫，具體地說是涉及一種硼氫化鈉水解制氫裝置，包括硼氫化鈉催化反應(yīng)器、硼氫化鈉水溶液原料儲罐、微型計量泵、氣液分離器和氫氣凈化器；硼·氫化鈉水溶液原料儲罐通過微型計量泵與催化反應(yīng)器的物料進ロ管路相連，催化反應(yīng)器的產(chǎn)物物料進ロ通過管路與氣液分離器的物料進ロ相連，氣液分離器的氣體出口與氫氣凈化器的入口相連，氣液分離器的液體出口及氫氣凈化器的廢液出口通過管路與廢液收集裝置相連；氫氣凈化器的氣體出口通過管路與氫氣收集或使用裝置相連。本發(fā)明可為燃料電池提供高純度的氫氣。然而，上述系統(tǒng)具有如下缺點一、該系統(tǒng)需要配有蓄電池或外接電源才能保證其先啟動微型計量泵，再產(chǎn)生氫氣，因此，對于配有蓄電池的系統(tǒng)，不僅增加系統(tǒng)的重量，而且由于蓄電池會發(fā)生自放電現(xiàn)象，當(dāng)蓄電池的儲電漏完后，該制氫系統(tǒng)就不能工作；此外，對于采用外接電源的系統(tǒng)，若停電或在野外，該制氫系統(tǒng)也不能工作。ニ、該系統(tǒng)采用電控的微型計量泵將硼氫化鈉水溶液注入催化反應(yīng)器中進行反應(yīng)，其不利之處在干，首先，需要耗電功，増加系統(tǒng)復(fù)雜性，其次，由于微型計量泵的壓頭很小，這勢必導(dǎo)致了反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣的壓カ很小，通常只有零點零幾個大氣壓，因此反應(yīng)的產(chǎn)氣壓力不能保證用氫裝置如燃料電池的供氣壓カ需求(燃料電池運行時，氫氣的供氣壓カ范圍為零點幾個大氣壓至I個大氣壓)，從而對燃料電池的發(fā)電性能造成影響。三、對于時時變化的氫氣供氣流量需要微型計量泵來調(diào)節(jié)，這勢必造成了微型計量泵工作不穩(wěn)定、壽命降低。四、僅僅通過憎水透氣膜對反應(yīng)的氫氣進行過濾，因此，過濾后氫氣的純度和干燥度較差，此外，很容易引起憎水透氣膜堵塞，從而大大減少了憎水透氣膜的壽命。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明提供了粉末水解制氫裝置，降低了裝置的重量，減少的裝置的復(fù)雜性，増加了裝置的實用性和可靠性，保證了氫氣供應(yīng)的壓力、流量和穩(wěn)定性；且保證生成氫氣的干燥度和純度，并可大大延長干燥過濾器的使用壽命。粉末水解制氫裝置，其技術(shù)方案是這樣的其包括粉末原料溶液罐、反應(yīng)罐，所述粉末原料溶液罐內(nèi)裝有原料液，所述原料液具體為制氫粉末溶解于水形成，其特征在于所述粉末原料溶液罐的下部通過液體管路連接所述反應(yīng)罐的上部進ロ，所述反應(yīng)罐內(nèi)裝有催化劑，所述反應(yīng)罐的上部出口通過出口管路連通至水濾降溫罐的多孔介質(zhì)濾頭的進ロ，所述水濾降溫罐內(nèi)裝有液態(tài)水，所述多孔介質(zhì)濾頭浸沒于所述液態(tài)水，所述水濾降溫罐的上部出口通過管路連通至干燥過濾器的下部進ロ，所述干燥過濾器的下部填充有干燥過濾齊U，所述干燥過濾器的上部設(shè)置有微孔過濾膜，所述干燥過濾器的頂部出口通過出氣管路依次連通減壓閥、節(jié)流閥、球閥，打氣筒通過充氣管路連通至所述粉末原料溶液罐，所述充氣管路上設(shè)置有充氣單向閥；所述液體管路上設(shè)置有中間單向閥；所述出口管路上設(shè)置液體止回單向閥。其進ー步特征在干所述微孔過濾膜和所述干燥過濾劑的上端面留有間隙，所述間隙對應(yīng)的干燥過濾器的側(cè)壁外接有安全閥；
所述粉末原料溶液罐的罐體外壁外接有壓カ表。采用本發(fā)明后，只要用打氣筒將一定壓カ的氣體打入粉末原料溶液罐就可以保證制氫裝置的啟動，其結(jié)構(gòu)簡單，降低了裝置的重量，減少的裝置的復(fù)雜性；用打氣筒可以將原料溶液罐內(nèi)的壓カ增壓至2-3個大氣壓甚至更高，結(jié)合減壓閥和節(jié)流閥，可以保證氫氣的供氣壓カ維持在零點幾個大氣壓至I個大氣壓內(nèi)，從而保證了燃料電池的運行性能；此夕卜，當(dāng)減壓閥和節(jié)流閥的開度固定后，若燃料電池發(fā)電功率減小，則燃料電池的氫氣需求量·減少，故本裝置的反應(yīng)罐中的氫氣壓力會上升，粉末原料溶液罐和反應(yīng)罐之間的壓差減小，進而從粉末原料溶液罐輸送到反應(yīng)罐的原料液的量就減少，反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣量也隨之減少，從而自動調(diào)節(jié)了燃料電池所需的氫氣量；通過采用水濾罐、干燥過濾罐實現(xiàn)水洗、干燥過濾劑吸收、微孔過濾膜超細過濾，從而保證生成的氫氣干燥(相対濕度低于5%)和清潔(純度>99. 99%)，以及可以大大延長干燥過濾器的使用壽命；綜上，其降低了裝置的重量，減少的裝置的復(fù)雜性，増加了裝置的實用性和可靠性，保證了氫氣供應(yīng)的壓力、流量和穩(wěn)定性；且保證生成氫氣的干燥度和純度，并可大大延長干燥過濾器的使用壽命。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意框圖。
具體實施例方式見圖1，其包括粉末原料溶液罐3、反應(yīng)罐5，粉末原料溶液罐3內(nèi)裝有原料液17，原料液17具體為制氫粉末溶解于水形成，制氫粉末具體為硼氫化鈉粉末，粉末原料溶液罐3的下部通過液體管路18連接反應(yīng)罐5的上部進ロ，反應(yīng)罐5內(nèi)裝有催化劑20，反應(yīng)罐5的上部出ロ通過出口管路21連通至水濾降溫罐7的多孔介質(zhì)濾頭13的進ロ，水濾降溫罐7內(nèi)裝有液態(tài)水19，多孔介質(zhì)濾頭13浸沒于液態(tài)水19，水濾降溫罐7的上部出口通過管路22連通至干燥過濾器8的下部進ロ，干燥過濾器8的下部填充有干燥過濾劑14，干燥過濾器8的上部設(shè)置有微孔過濾膜15，干燥過濾器8的頂部出ロ通過出氣管路23依次連通減壓閥9、節(jié)流閥10、球閥11，打氣筒I通過充氣管路24連通至粉末原料溶液罐3，充氣管路24上設(shè)置有充氣單向閥2 ;液體管路18上設(shè)置有中間單向閥4 ;出ロ管路21上設(shè)置液體止回單向閥6。微孔過濾膜15和干燥過濾劑14的上端面留有間隙，間隙對應(yīng)的干燥過濾器8的側(cè)壁外接有安全閥16 ;粉末原料溶液罐3的罐體外壁外接有壓カ表12。其工作原理如下將制氫粉末(如硼氫化鈉粉末等)溶解于水中形成原料液17并存儲在粉末原料溶液罐3中；用打氣筒I通過充氣單向閥2向粉末原料溶液罐3的上部充入高壓氣體，其中，充氣單向閥2保證充入的氣體不會反向向外泄漏，壓カ表12確保充入的氣體達到所需的壓力；高壓氣體將原料液17通過粉末原料溶液罐3中的液體管路18、中間單向閥4壓入反應(yīng)罐5中；反應(yīng)罐5的下部裝有催化劑20 (溶液或固體);原料液17進入反應(yīng)罐5后，在反應(yīng)罐5下部的催化劑20 (溶液或固體)的作用下水解生產(chǎn)氫氣，其中，中間單向閥4防止生成的氫氣反向進入粉末原料溶液罐3 ;產(chǎn)生的氫氣以及其中夾帶的反應(yīng)雜質(zhì)通過液體止回單向閥6進入水濾降溫罐7，在多孔介質(zhì)濾頭13的分配下產(chǎn)生大量氫氣氣泡，氫氣氣泡與液態(tài)水19充分接觸，從而洗去氫氣中夾帶的反應(yīng)雜質(zhì)并對氫氣降溫，其中，液體止回單向閥6防止水濾降溫罐7中的液態(tài)水19反向進入反應(yīng)罐5中；從水濾降溫罐7中出來的濕潤氫氣進入干燥過濾罐8的下部，氫氣中的水分和微量反應(yīng)雜質(zhì)被吸收在干燥過濾劑14中，在此基礎(chǔ)上，氫氣進一步通過干燥過濾罐8上部的微孔過濾膜15將其中殘留的水分和痕量反應(yīng)雜質(zhì)完全濾除，其中，若裝置發(fā)生異常使壓カ超高，通過安全閥16可以將超出的壓カ釋放，從而保證裝置安全；干凈的氫氣進一歩被減壓閥9減壓，被節(jié)流閥10調(diào)節(jié)流量并穩(wěn)定壓力，再通過球閥11向外輸出所需壓カ和流量的氫氣。·
權(quán)利要求
1.粉末水解制氫裝置，其包括粉末原料溶液罐、反應(yīng)罐，所述粉末原料溶液罐內(nèi)裝有原料液，所述原料液具體為制氫粉末溶解于水形成，其特征在于所述粉末原料溶液罐的下部通過液體管路連接所述反應(yīng)罐的上部進口，所述反應(yīng)罐內(nèi)裝有催化劑，所述反應(yīng)罐的上部出口通過出口管路連通至水濾降溫罐的多孔介質(zhì)濾頭的進口，所述水濾降溫罐內(nèi)裝有液態(tài)水，所述多孔介質(zhì)濾頭浸沒于所述液態(tài)水，所述水濾降溫罐的上部出口通過管路連通至干燥過濾器的下部進口，所述干燥過濾器的下部填充有干燥過濾劑，所述干燥過濾器的上部設(shè)置有微孔過濾膜，所述干燥過濾器的頂部出口通過出氣管路依次連通減壓閥、節(jié)流閥、球閥，打氣筒通過充氣管路連通至所述粉末原料溶液罐，所述充氣管路上設(shè)置有充氣單向閥；所述液體管路上設(shè)置有中間單向閥；所述出口管路上設(shè)置液體止回單向閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的粉末水解制氫裝置，其特征在于所述微孔過濾膜和所述干燥過濾劑的上端面留有間隙，所述間隙對應(yīng)的干燥過濾器的側(cè)壁外接有安全閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的粉末水解制氫裝置，其特征在于所述粉末原料溶液罐的罐體外壁外接有壓力表。
全文摘要
本發(fā)明提供了粉末水解制氫裝置，降低了裝置的重量，減少的裝置的復(fù)雜性，增加了裝置的實用性和可靠性，保證了氫氣供應(yīng)的壓力、流量和穩(wěn)定性；且保證生成氫氣的干燥度和純度，并可大大延長干燥過濾器的使用壽命。其包括粉末原料溶液罐、反應(yīng)罐，所述粉末原料溶液罐內(nèi)裝有原料液，所述原料液具體為制氫粉末溶解于水形成，其特征在于所述粉末原料溶液罐的下部通過液體管路連接所述反應(yīng)罐的上部進口，所述反應(yīng)罐內(nèi)裝有催化劑，所述反應(yīng)罐的上部出口通過出口管路連通至水濾降溫罐的多孔介質(zhì)濾頭的進口，所述水濾降溫罐內(nèi)裝有液態(tài)水，所述多孔介質(zhì)濾頭浸沒于所述液態(tài)水，所述水濾降溫罐的上部出口通過管路連通至干燥過濾器的下部進口。
文檔編號C01B3/06GK102786031SQ20121028713
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月14日
發(fā)明者周偉林, 小笠原亮, 惲瑞剛, 曹廣益, 胡鳴若 申請人:無錫國贏科技有限公司