一种固块氢可持续水解生氢系统及其使用方法与流程

本发明涉及氢气生成设备，尤其涉及一种固块氢可持续水解生氢系统及其使用方法。

背景技术：

1、作为储氢的方式之一，包藏合金方式由于不需要在超高压、极低温的特殊状态下对氢进行储存，因此得到广泛应用。同时，包藏合金方式不仅具有操作简单且安全性较高的优异特性，而且还具有单位体积氢储存量高的优异特性。

2、在使用诸如氢化镁类的固块氢制备氢气时，需要先将氢化镁放置在水解反应舱中，并通过供水装置向反应舱中供水，然后氢化镁固块颗粒按照化学式mgh2+2h2o→mg(oh)2+2h2进行水解，从而产生氢气。

3、现有技术的生氢装置，一般是将金属氢化物一次性放进氢发，然后和液体反应物(水)混合，存在以下问题：一是无法在生氢工作过程中，为其连续添加金属氢化物和/或液体反应物，不能实现固态氢化物制氢的连续性；二是化学反应后期反应速度明显变慢，占用反应舱体造成资源浪费；三是由于化学反应中高温高压等原因，造成废渣无法迅速排出，使生氢装置无法连续使用。

技术实现思路

1、本发明目的是提供一种固块氢可持续水解生氢系统用于解决上述问题。

2、本发明解决技术问题采用如下技术方案：一种固块氢可持续水解生氢系统，包括制氢装置、控制装置和氢气主管路（4）；

3、所述制氢装置包括舱体（1）、舱盖（2）和隔板（12）；所述舱体（1）为一端开口桶状；所述舱体（1）、舱盖（2）可拆卸的密封连接；所述隔板（12）数量为2个，且高低相反依次倾斜设置在舱体（1）内侧，并将舱体（1）从上到下依次分割为第一腔室、第二腔室和第三腔室；所述舱盖（2）上有进料口（5）、进水口（6）和第一排气口（7）；所述隔板（12）靠近舱体（1）内壁的低处设置有下水口（13），下水口（13）处设置有下水控制装置（14）；所述第二腔室的舱壁上有第二排气口（8）；所述第三腔室底部有排渣口（11）；

4、所述第一排气口（7）和第二排气口（8）通过输气管路（18）连接到氢气主管路（4）。

5、进一步的，所述第一腔室和第二腔室内部分别设置有气压传感器（15）和温度传感器（16）。

6、进一步的，所述第一腔室和第三腔室有输水管路（9）连接；所述输水管路（9）上设置有水泵（10）。

7、进一步的，所述第三腔室底部有垂直与底面设置的防浪板，用于阻止反应溶液在第三腔室底部流动；所述防浪板将第三腔室底部分割成多个腔室，所述排渣口（11）数量与腔室数量相等，且一一对应设置。

8、进一步的，所述控制装置包括控制器（3）；温度传感器（16）的温度信号、压力传感器的压力信号；控制器（3）对水泵（10）、下水控制装置（14）进行控制调解。

9、本发明还提出了以氢化镁等固块氢为储氢材料的可持续水解生氢系统的使用方法，包括以下步骤：

10、第一步:首先把氢化镁等反应物料从进料口（5）加入到舱内，然后通过进水口（6）向舱内注入水或水溶液，反应物料和水或水溶液在第一腔室内发生水解化学反应，产生的氢气从第一排气口（7）经输气管路（18）输送到氢气主管路（4）；

11、第二步:随着第一腔室内持续化学反应，腔室内温度和气压逐步升高，当气压达到一定阈值v1时，控制器（3）控制第一腔室底部的下水控制装置（14）打开，反应混合溶液从下水口（13）流入到第二腔室；第一腔室底部下水控制装置（14）随即关闭；反应混合溶液在第二腔室内部继续水解化学反应，产生的氢气从第二排气口（8）经输气管路（18）输送到氢气主管路（4）；

12、此时，第一腔室处于闲置状态，内部气压和温度逐步降低，当气压达到安全压力v0时，新的反应物料通过进料口（5）加入到舱内，准备新一轮的水解化学反应；

13、第三步:当第二腔室内的化学反应持续一段时间后，控制器（3）控制第二腔室底部的下水控制装置（14）打开，反应混合溶液流入到第三腔室，并在第三腔室进行渣液分离；并可从排渣口（11）排出；

14、第四步: 当第一腔室新的一轮反应物料添加完毕后，然后通过进水口（6）向舱内注入水或水溶液，开始新一轮水解化学反应；

15、进一步的，

16、第五步: 反应混合溶液流入到第三腔室后，在阻流板（17）的影响下，分离出来的废渣聚集在第三腔室底部，并可从排渣口（11）排出；分离出来的水或水溶液可在阻流板（17）上方流动；

17、第六步:当第一腔室新的一轮反应物料添加完毕后，由于第三腔室内部分离出来的水仍然具有较高温度，控制器（3）控制水泵（10）将热水抽送到第一腔室，参与水解化学反应，可以提高化学反应初期的反应速度，当第一腔室内温度达到t1时，循环到第四步，通过进水口（6）向舱内注入水或水溶液，支持水解化学反应持续进行。

18、本发明具有如下有益效果：本发明的固块氢可持续水解生氢系统，将反应舱分割成三层腔室设计，根据固块氢水解反应的不同阶段，利用重力和气压实现反应溶液在不同舱内流转。第一腔室实现初期水解化学反应后，反应溶液被排到第二腔室继续化学反应生氢。第一腔室被闲置出来，等待恢复常温常压后可与外界交互输送反应物料。第二腔室化学反应完成后，反应溶液排到第三腔室进行渣液分离，热水被循环再利用，提高第一腔室水解初期化学反应速度；废渣被排出；进而实现水解化学反应，安全并可持续性进行，中间无需人为干预。

技术特征：

1.一种固块氢可持续水解生氢系统，其特征在于，包括制氢装置、控制装置和氢气主管路（4）；

2.根据权利要求1所述一种固块氢可持续水解生氢系统，其特征在于，所述第一腔室和第二腔室内部分别设置有气压传感器（15）和温度传感器（16）。

3.根据权利要求2所述一种固块氢可持续水解生氢系统，其特征在于，所述第一腔室和第三腔室有输水管路（9）连接；所述输水管路（9）上设置有水泵（10）。

4.根据权利要求3所述一种固块氢可持续水解生氢系统，其特征在于，所述第三腔室底部有垂直与底面设置的防浪板，用于阻止反应溶液在第三腔室底部流动；所述防浪板将第三腔室底部分割成多个腔室，所述排渣口（11）数量与腔室数量相等，且一一对应设置。

5.根据权利要求3-4所述一种固块氢可持续水解生氢系统，其特征在于，所述控制装置包括控制器（3）；温度传感器（16）的温度信号、压力传感器的压力信号；控制器（3）对水泵（10）、下水控制装置（14）进行控制调解。

6.根据权利要求5所述一种固块氢可持续水解生氢系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述一种固块氢可持续水解生氢系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明的固块氢可持续水解生氢系统，将反应舱分割成三层腔室设计，根据固块氢水解反应的不同阶段，利用重力和气压实现反应溶液在不同舱内流转。第一腔室实现初期水解化学反应后，反应溶液被排到第二腔室继续化学反应生氢。第一腔室被闲置出来，等待恢复常温常压后可与外界交互输送反应物料。第二腔室化学反应完成后，反应溶液排到第三腔室进行渣液分离，热水被循环再利用，提高第一腔室水解初期化学反应速度；废渣被排出；进而实现水解化学反应，安全并可持续性进行，中间无需人为干预。技术研发人员：张鸣冬,周琦受保护的技术使用者：方石氢能源科技（武汉）有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/11/4