一种利用分子氢转化为原子氢产生的反应热生产蒸汽的方法及应用与流程

本发明属于热能回收利用，具体涉及一种利用分子氢转化为原子氢产生的反应热生产蒸汽的方法。

背景技术：

1、根据目前热能回收理论的研究进展：将氢分子加热时，特别是通过电弧或低压放电，都可以得到原子氢。但是所得的原子氢仅仅能存在半秒钟，随后，便重整组合成分子氢并放出大量的热量。若将所产生的原子氢气流通向金属表面，则原子氢结合成为分子氢时的反应热可产生高达4273k的高温,这是原子氢的反应特性。

2、但是，现有技术中对于氢分子加热时(特别是通过电弧或低压放电)，制备原子氢所需要的电能仅用于焊接高熔点金属，而无其他的有效利用方式。如果能将分子氢转变为原子氢的反应热用于生产蒸汽技术领域，则可利用分子氢转变为原子氢所需要的电能低，所得的热量大的优势，将产能用于供热、发电等具有较高的经济效益和社会效益的领域。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种利用分子氢转化为原子氢产生的反应热生产蒸汽的方法，具体是将分子氢和h2s加热到310℃以上，通过热催化剂把分子氢转变为原子氢。所得的原子氢仅能存在半秒钟，随后，原子氢气流通过蒸汽发生器的金属表面使重新结合成分子氢并放出大量的热产生蒸汽，从而使原子氢转化成为一种独特的能源。

2、为实现上述目的，本发明提供一种利用分子氢转化为原子氢产生的反应热生产蒸汽的方法，包括以下步骤：

3、在催化剂反应装置中放入固体催化剂r，将气体罐中混合有h2和h2s的反应气体通过压缩机输入至催化剂反应装置中；关闭催化剂反应装置并加热，升温装置至310℃以上且输入的能量合计在4900kj以上时，打开反应装置，使装置内气体和能量流向含有水的蒸汽发生器中进行反应，所得产物包括汽热能和气体，其中，收集蒸汽热能用于发电回收得到水，收集气体经冷却器冷凝，得到h2和h2s气体进行循环反应。

4、在一优选的实施方式中，本发明的反应路线如下所示：

5、

6、r+h→rh

7、h2+hs·→h+h+hs·

8、h2+hs·→h+h+hs·

9、rh+3h+h2s

10、

11、rh+hs·→r+h+hs·

12、h2+hs·→h+h+hs·

13、h2+hs·→h+h+hs·

14、r+5h+h2s

15、3h+5h＝4h2放热

16、其中，r作为固体催化剂，可以吸附h原子成为rh。rh与hs*反应脱氢原子成为r+h+h+hs，在<300℃下，h+h＝h2放热：h+hs＝h2s。

17、在一优选的实施方式中，所述固体催化剂r包括金属固体催化剂；优选的，所述金属固体催化剂包括pt或lani5(镍化镧)中的一种或两种。

18、在一优选的实施方式中，在气体罐中，所述h2和h2s气体的质量体积比为2∶1。

19、在一优选的实施方式中，在催化剂反应装置中，所述反应气体的体积空速为5000-10000h-1。

20、在一优选的实施方式中，在蒸汽发生器中，所述水和反应气体的体积比为1：1。

21、在一优选的实施方式中，所述装置初次启动时，输入的能量和输出的蒸汽热能比值1：(7-10)，优选的，所述装置初次启动时，输入的能量和输出的蒸汽热能比值1：7.92，随着反应热自供热给动力能量连续反应，即可无需要外部输入动力能量，得到净效益的蒸汽能量。

22、在一优选的实施方式中，当pt作为固体催化剂时，起始反应及气体循环反应时的路线如下所示：

23、起始反应：

24、h2s→h+hs·

25、pt+h→peh

26、h2+hs·→h+h+hs·

27、h2+hs·→h+h+hs·

28、2h2+h2s循环气反应时：

29、h2s→h+hs·

30、pth+hs·→pt+h+h+hs·

31、h2+hs·→h+h+hs·

32、h2+hs·→h+hhs·

33、h2+hs·→h2s

34、h2分子氢与hs*被转变为原子氢，原子氢气流通过冷却器内金属表面结合成为分子氢并放出大量的热被水冷却降温转换成蒸汽。h2和h2s不会被消耗，可用作循环气进行反应。

35、在一优选的实施方式中，所述催化剂反应装置的开启或关闭由计算机系统根据限定的目标参数自动控制运行。

36、本发明的另一目的在于提供上述任意一项利用分子氢转化为原子氢产生的反应热生产蒸汽方法的应用，以前述任意一项方法生产1.0吨蒸汽热能的用电量为8-10度电。

37、与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下优点：

38、1、本发明中利用分子氢转化为原子氢产生的反应热生产蒸汽的方法，具体是将分子氢和h2s加热到310℃以上，通过热催化剂把分子氢转变为原子氢。所得的原子氢仅能存在半秒钟，随后，原子氢气流通过蒸汽发生器的金属表面使重新结合成分子氢并放出大量的热产生蒸汽，从而使原子氢转化成为一种独特的能源。

39、2、本发明的反应特点主要在于：反应热输出的能量远远大于输入的能量，反应启动后反应放热的热量可以供给反应时输入的热量，这样可以减少装置的用电量，达到节能减排的有益效果。具体而言，初始反应时，需要一定的外部输入动力热量使反应顺利进行，随着反应的持续，放热量逐渐变多，补给了动力热量，使动力热量平衡，从而无需要外部供给热量。

技术特征：

1.一种利用分子氢转化为原子氢产生的反应热生产蒸汽的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述利用分子氢转化为原子氢产生的反应热生产蒸汽的方法，其特征在于，所述固体催化剂r包括金属固体催化剂。

3.如权利要求2所述利用分子氢转化为原子氢产生的反应热生产蒸汽的方法，其特征在于，所述金属固体催化剂包括pt或lani5。

4.如权利要求1所述利用分子氢转化为原子氢产生的反应热生产蒸汽的方法，其特征在于，在气体罐中，所述h2和h2s气体的体积比为2∶1。

5.如权利要求1所述利用分子氢转化为原子氢产生的反应热生产蒸汽的方法，其特征在于，在催化剂反应装置中，所述反应气体的体积空速为5000-10000h-1。

6.如权利要求1所述利用分子氢转化为原子氢产生的反应热生产蒸汽的方法，其特征在于，在蒸汽发生器中，所述水和反应气体的体积比为1：1。

7.如权利要求1所述利用分子氢转化为原子氢产生的反应热生产蒸汽的方法，其特征在于，所述装置初次启动时，输入的能量和输出的蒸汽热能比值1：(7-10)。

8.如权利要求1-7任意一项所述利用分子氢转化为原子氢产生的反应热生产蒸汽方法的应用，其特征在于，以权利要求1-7任意一项所述方法生产1.0吨蒸汽热能的用电量为8-10度电。

技术总结本发明提供了一种利用分子氢转化为原子氢产生的反应热生产蒸汽的方法及应用。具体包括：在催化剂反应装置中放入固体催化剂R，将气体罐中混合有H<subgt;2</subgt;和H<subgt;2</subgt;S的反应气体通过压缩机输入至催化剂反应装置中；关闭催化剂反应装置并加热，升温装置至310℃以上且输入的能量合计在4900KJ以上时，打开反应装置，使装置内气体和能量流向含有水的蒸汽发生器中进行反应，所得产物包括汽热能和气体，其中，收集蒸汽热能用于发电回收得到水，收集气体经冷却器冷凝，得到H<subgt;2</subgt;和H<subgt;2</subgt;S气体进行循环反应。本发明方案能充分利用分子氢转化为原子氢产生的反应热，将其转化为蒸汽热能，从而加以利用。整体方案简单、高效，生产1.0吨蒸汽的耗电量仅为9.8度电，具有明显的节能减排效果。技术研发人员：李卫教,任佐敏受保护的技术使用者：运城市人人科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9