固态储氢材料可控式水解、释氢反应器及方法

本发明涉及一种新能源及固态储氢释氢，尤其涉及到一种固态储氢材料可控式水解、释氢反应器及方法。

背景技术：

1、采用固态储氢材料储氢能很好的解决传统储氢技术储氢密度低和安全系数差的问题，在氢燃料电池领域的也有着极大的应用前景，符合氢能市场发展发现的要求。固态水解储氢材料是以化合物的形式存储氢，在应用过程中材料与水反应产生氢气，其中除水汽外无有害杂质，得到的氢气可以作为氢燃料电池的氢源。固态水解储氢材料材料往往与水反应剧烈，具有产氢速率极快、发热量大、反应不可控、易分解等特点，在实际应用过程中具备一定的难度。固态水解储氢材料在移动领域应用核心是要解决反应控制和启停问题，一般情况材料与水接触会快速进行爆炸式反应，同时伴随着大量的热量散发，而且若采用一次性加过量水进行反应时，反应流量不可控，压力也不可控，且热量易集中，散热问题不好解决，反应腔体成为高温高压容器，同时也无法实现启停，不能满足实际的使用要求。采用恒定量固体投料方式理论上可以达到稳定的输出，然而投料方式及装置设计复杂，且需要考虑气体密封问题，最终发生装置会增加很大质量。

2、在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种固态储氢材料可控式水解、释氢反应器及方法，本发明利用多相流动解决了固态储氢材料水解、释氢过程固-液-气-热界面分离的难题，实现了稳定水解、释氢和可控启，为该类储氢材料的移动应用提供了解决方案。

2、本发明的目的是通过以下技术方案予以实现，一种固态储氢材料可控式水解、释氢反应器包括，

3、反应腔体，

4、装料管，其连通所述反应腔体以提供固态水解储氢材料，

5、反应接触帽，其设于所述反应腔体内，位于所述装料管下方，所述反应接触帽为格栅结构，以通过流体且阻挡大于预定尺寸的固态水解储氢材料，

6、反应水入口，其设于所述反应腔体以可控地导入水流，所述水流与固态水解储氢材料在反应腔体内水解、释氢得到氢气体，

7、冒口，其连通反应腔体且位于反应接触帽相反于反应水入口的一侧以导出生成的氢气体，

8、反应水出口，其设于所述反应腔体以导出反应腔体中的流体。

9、所述的固态储氢材料可控式水解、释氢反应器中，装料管连通所述反应腔体以间歇性提供固态水解储氢材料。

10、所述的固态储氢材料可控式水解、释氢反应器中，所述装料管设有分料机构以间歇性提供固态水解储氢材料。

11、所述的固态储氢材料可控式水解、释氢反应器中，所述装料管设于所述反应腔体上表面以基于重力作用提供固态水解储氢材料。

12、所述的固态储氢材料可控式水解、释氢反应器中，所述装料管为锥桶形结构或直管形结构。

13、所述的固态储氢材料可控式水解、释氢反应器中，扰流板设于所述反应腔体内且位于水流流经反应接触帽的流径上以将所述水流形成涡流，所述涡流与固态水解储氢材料在反应腔体内水解、释氢。

14、所述的固态储氢材料可控式水解、释氢反应器中，所述格栅结构基于格栅孔的接触面积调节反应腔体内的压力。

15、所述的固态储氢材料可控式水解、释氢反应器中，所述反应腔体为直方管结构，所述冒口自反应腔体的上表面倾斜地向上延伸。

16、所述的固态储氢材料可控式水解、释氢反应器中，还包括，

17、密闭容器，其密闭地包围所述反应腔体、装料管和冒口，密闭容器的顶端设有用于导出来自冒口的氢气体的导气口，底端设有用于导出反应水出口的流体的导流口，

18、水箱，其经由可调泵连通所述反应水入口以在预定压力及预定流量下供水，

19、气体过滤器，其连通所述导气口以过滤所述氢气体，

20、干燥器，其连通所述过滤器以干燥所述氢气体，

21、冷却管，其连通所述导流口以冷却所述流体，

22、液体过滤器，其连通所述冷却管以过滤所述流体。

23、固态储氢材料可控式水解、释氢反应器的反应方法包括以下步骤，

24、装料管连通所述反应腔体以提供间歇性提供固态水解储氢材料，

25、反应水入口可控地导入水流，所述水流与参与反应的固态水解储氢材料在反应腔体内水解、释氢得到氢气体，

26、冒口导出生成的氢气体，反应水出口导出反应腔体中的流体。

27、和现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明所述的固态储氢材料可控式水解、释氢反应器适用于高活性、反应热量较大的活泼金属及氢化物等固态储氢材料的可控水解释氢；实现了流量可控，通过改变接触帽的尺寸容积可实现速率可调(如下段示例)，同时解决了反应过程中的热集聚现象，提高释氢过程中的安全性，为该类材料的固定式及移动式应用提供了更多的可设计性，有效地解决了高活性固态水解储氢材料的可控释氢；采用流动水反应的方式能够不断更新反应界面，反应产物及热量通过流动的水被带走，能够缓解材料放氢过程中的高热高温集中释放的问题，提高反应过程安全，降低了容器的耐热要求；同时也有效降低反应产物浓度对反应的影响。固定直径及高度的反应接触帽保证了反应水与水解固态储氢材料同一时间的接触面积相对受限，从而将反应的量控制在一定的范围，保证反应产生的氢气也在一定可控的流量范围内，通过用量反馈、水流通断调节，使得容器内压力可控制在低压或常压的状态；通过控制反应器内水的供应可以实现供氢的流量调节和启停，为连接燃料电池或其他用氢装置提供方便。

技术特征：

1.一种固态储氢材料可控式水解、释氢反应器，其特征在于，其包括，

2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，优选的，装料管连通所述反应腔体以间歇性提供固态水解储氢材料。

3.根据权利要求2所述的反应器，其特征在于，所述装料管设有分料机构以间歇性提供固态水解储氢材料。

4.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述装料管设于所述反应腔体上表面以基于重力作用提供固态水解储氢材料。

5.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述装料管为锥桶形结构或直管形结构。

6.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述反应器还包括扰流板。

7.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述反应接触帽基于接触面积调节反应腔体内的压力。

8.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述冒口自反应腔体的上表面倾斜地向上延伸。

9.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，还包括，

10.根据权利要求1-9中任一项所述的反应器的反应方法，其特征在于，其包括以下步骤，

技术总结本发明公开了一种固态储氢材料可控式水解、释氢反应器及方法，固态储氢材料可控式水解、释氢反应器中，装料管连通反应腔体以提供固态水解储氢材料，反应接触帽设于反应腔体内其位于装料管下方，反应接触帽为格栅结构，以通过流体且阻挡大于预定尺寸的固态水解储氢材料，反应水入口设于反应腔体以可控地导入水流，水流与固态水解储氢材料在反应腔体内水解、释氢得到氢气体，冒口连通反应腔体且位于反应接触帽相反于反应水入口的一侧以导出生成的氢气体，反应水出口设于反应腔体以导出反应腔体中的流体。技术研发人员：李智辉,成永红受保护的技术使用者：西安交通大学技术研发日：技术公布日：2024/6/5