专利名称：一种基于步进电机的可控硼氢化钠制氢反应装置的制作方法
技术领域：
一种基于步进电机的可控硼氢化钠制氢反应装置
狀舰
本实用新型涉及一种硼氢化钠制氢反应装置，用于为氢燃料电池提供高能量密度的便 携式氢源。
背景技术：
当前氢氧燃料电池的利用开发，特别是质子交换膜燃料电池的开发，已成为新世纪国 际上攻克能源危机和环境污染的前沿技术领域。性能优异且技术相对成熟的质子交换膜燃 料电池系统的应用领域广阔且需求量大， 一直受到人们广泛关注。但是，燃料电池大规模 应用急需解决的一个重要问题就是如何为燃料电池高效安全地提供氢源。
目前质子膜燃料电池系统中氢燃料的供给可以采用直接储氢和间接供氢两种方式。直 接储氢方法包括气态高压储存、合金固态储存和低温液态储存三种方式，但均存在储能密 度低、储能系统体积庞大、氢气贮存和运输不安全等问题。间接供氢目前研究较多的是将
甲醇或乙醇在催化剂作用下重整制氢，但是存在重整气中co含量过高，需要开发专用分离
膜净化氢气，当前分离膜技术还不成熟，成本昂贵，不适合应用于便携式小功率燃料电池 系统。
硼氢化钠是一种白色晶状粉末，本身储氢容量为10.8% (质量)。硼氢化钠是一种强还 原剂，在室温下和水接触即可反应产生氢气，反应式为NaBH4+2H20—4H2+NaB02。采 用硼氢化物水解制氢的方法优势在于(1)氢的储存效率高；(2)产品气中氢气纯度高， 不需专门的净化装置；(3)储运容易，安全无污染。
本实用新型的目的在于提供一种自动化程度高，操作简单方便，运载方便，无污染， 产生的氢气纯度高，不需专门的净化装置的可控硼氢化钠制氢反应装置。 本实用新型的目的是通过下述技术方案来实现的
一种基于步进电机的可控硼氢化钠制氢反应装置，该装置的储料盒与反应箱之间设有 转料盘、前后料盘固定盒和固体酸盒，所述储料盒底部开有进料口，侧面开有添料口，储 料盒底板为楔型结构，储料盒由薄隔板分隔，薄隔板倾斜平行排列；反应剂颗粒存储于储料盒中，反应剂颗粒为硼氢化钠与Ni-Pt催化剂混合的颗粒；
所述反应箱上部开有进料口、加水口、出气口，且出气口与单向阀相连接，反应箱底 部开有废液排出口；
所述转料盘由对称两个半圆缺口，转料盘中间开有圆孔；
所述料盘固定盒由前后两块对称紧密黏结，料盘固定盒在后部与步进电机连接，转料 盘位于料盘固定盒中间，且与料盘固定盒有间隙，料盘固定盒后部中间开有通孔，转料盘 中间的孔与电机主轴连接；料盘固定盒的上部开有入料口，下部开有出料口，入料口与储 料盒的进料口连接接，出料口与反应箱上的进料口连接；
所述固体酸盒前后开有进气口和出气口；进气口与单向阀连接，出气口直接与燃料电 池的进气口连接。
为进一步实现本实用新型的目的，所述反应箱部开有废液排出口。
所述转料盘中间的圆孔与电机主轴连接的方式为过盈配合。
进气口与单向阀连接连接的方式为进气口通过软管与单向阀连接。
所述出气口直接与燃料电池的进气口连接的方式为通过软管连接。 本实用新型的工作原理为反应剂颗粒从储料盒底部的进料口进入转料盘半圆缺口 ， 微型步进电机由外部获得信号，通过主轴带动转料盘转动，转料盘将反应剂颗粒送入反应 箱的进料口，反应剂颗粒进入反应箱中并与水发生化学反应产生氢气，氢气经与反应箱上 部连接的单向阀进入固体酸盒后面的进气口，然后从固体酸盒前面的出气口送入燃料电池 中。
本实用新型具有以下优点(1)装置自动化程度高，操作简单方便；(2)装置使用安 全，运载方便；(3)使用过程不排放含碳和含氮的有害气体，无污染；(4)产生的氢气纯 度髙，不需专门的净化装置，不会造成燃料电池电极催化剂的毒化。
關翻
图1是本实用新型装置的总体结构示意图2是本实用新型装置的反应箱的结构示意图3是本实用新型装置的转料盘的结构示意图4是本实用新型装置的固体酸盒的结构示意图5是本实用新型装置的储料盒的结构示意图6是本实用新型装置的后料盘固定盒的结构示意图；图7是本实用新型装置的前料盘固定盒的结构示意图； 图8是本实用新型装置的料盘固定盒与步进电机的连接示意图； 图9是本实用新型装置的料盘固定盒与转料盘的连接示意图；
图10是本实用新型装置的步进电机示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明，但本实用新型的实施方式 不限于此。
如图l,基于步进电机的可控硼氢化钠制氢反应装置包括反应箱3、微型步进电机21、 转料盘4、前后料盘固定盒17、固体酸盒2、储料盒l、单向阀5、反应剂颗粒。反应剂颗 粒存储于储料盒1中，反应剂颗粒为硼氢化钠与催化剂混合的颗粒，颗粒为10%的Ni-Pt 催化剂粉末与90%的硼氢化钠粉末组成。储料盒1与反应箱3之间设有转料盘4、前后料 盘固定盒17和固体酸盒2，固体酸盒2的进气口 11通过软管与单向阀5连接，固体酸盒2 的出气口 12通过软管与氢燃料电池连接。
如图5所示。储料盒1底部开有进料口 16，侧面开有添料口 14，储料盒底板13为楔 型结构，储料盒l由薄隔板15分隔，薄隔板15倾斜平行排列。反应剂颗粒由添料口 14加 入后，将添料口 14密封，颗粒将在薄隔板15的作用下在储料盒1中顺序排列，由于底板 13为楔型结构，颗粒将自动地由高到低从添料口 14滚动到进料口 16，从而完成颗粒的自 动进给。
如图2所示，反应箱3上部开有进料口 6、加水口7、出气口，且出气口与单向阀5相 连接，反应箱3底部开有废液排出口 8。
如图3所示，转料盘4由对称两个半圆缺口 10，转料盘中间开有圆孔9，用于与微型 步进电机主轴22连接。
如图6、 7、 8、 9、 IO所示，料盘固定盒17由前后两块对称紧密黏结，转料盘4位于 料盘固定盒17中间，且与料盘固定盒17有微小间隙以利于转动，料盘固定盒17后部中间 开有通孔19，以通过步进电机主轴22，转料盘4中间的圆孔9与电机主轴22过盈配合。 料盘固定盒17与步进电机21实行无缝粘接，料盘固定盒17的上部开有入料口 18，下部 开有出料口 20，入料口 18与储料盒1的进料口 16紧密对称衔接，出料口 20与反应箱3 上的进料口 6紧密对称衔接。进料口 16与出料口 20与转料盘4上的对称两个半圆缺口 10 配合实现反应剂颗粒进入反应箱3量的控制。如图4所示，固体酸盒2前后开有进气口 ll和出气口 12。进气口 ll通过软管与单向 阀5连接，出气口 12直接与燃料电池的进气口通过软管连接。
反应剂颗粒由添料口 14装入储料盒1中，然后将添料口 14密封，颗粒将在薄隔板15 的作用下在储料盒1中顺序排列，且由于底板13为楔型结构，颗粒将自动地由高到低从添 料口 14滚动到进料口 16，从而完成颗粒的自动进给。颗粒从储料盒底部的进料口 16进入 转料盘4半圆缺口，微型步进电机21由外部获得信号，通过主轴带动转料盘4转动，转料 盘4将颗粒送入反应箱的进料口 6，颗粒进入反应箱中并与水发生化学反应产生氢气，氢 气经与反应箱上部连接的单向阀5进入固体酸盒后面的进气口 11，然后从固体酸盒前面的 出气口 12送入燃料电池中。
实施例l:外部程序设置为燃料电池输出30W，单片机计算出步进电机的转速2r/s，步 进电机获得信号，通过转料盘将10y。的Ni-Pt催化剂粉末与90M的硼氢化钠粉末的混合物颗 粒投入反应箱中，颗粒与水反应迅速产生氢气，产氢速度为300ml/min，经过过滤后将氢气 送入燃料电池中，从而产生30W的电量。本装置由于只需开始时进行手动加料和设置好输 出功率，其余将由程序自动完成，因此装置操作简单；颗粒可根据具体使用需要按需加入， 多余的颗粒可储存于其他地方，不仅在携带上方便，而且保证了安全；颗粒与水反应之后 只产生了偏硼酸钠和氢气，因此不会产生有害气体，也不会毒化燃料电池的电极催化剂。
权利要求1、一种基于步进电机的可控硼氢化钠制氢反应装置，其特征在于该装置的储料盒与反应箱之间设有转料盘、前后料盘固定盒和固体酸盒，所述储料盒底部开有进料口，侧面开有添料口，储料盒底板为楔型结构，储料盒由薄隔板分隔，薄隔板倾斜平行排列；反应剂颗粒存储于储料盒中，反应剂颗粒为硼氢化钠与Ni-Pt催化剂混合的颗粒；所述反应箱上部开有进料口、加水口、出气口，且出气口与单向阀相连接，反应箱底部开有废液排出口；所述转料盘由对称两个半圆缺口，转料盘中间开有圆孔；所述料盘固定盒由前后两块对称紧密黏结，料盘固定盒在后部与步进电机连接，转料盘位于料盘固定盒中间，且与料盘固定盒有间隙，料盘固定盒后部中间开有通孔，转料盘中间的孔与电机主轴连接；料盘固定盒的上部开有入料口，下部开有出料口，入料口与储料盒的进料口连接接，出料口与反应箱上的进料口连接；所述固体酸盒前后开有进气口和出气口；进气口与单向阀连接，出气口直接与燃料电池的进气口连接。
2、 根据权利要求l所述的基于步进电机的可控硼氢化钠制氢反应装置，其特征在于所 述反应箱部开有废液排出口 。
3、 根据权利要求1所述的基于步进电机的可控硼氢化钠制氢反应装置，其特征在于所 述转料盘中间的圆孔与电机主轴连接的方式为过盈配合。
4、 根据权利要求1所述的基于步进电机的可控硼氢化钠制氢反应装置，其特征在于所 述进气口与单向阀连接连接的方式为进气口通过软管与单向阀连接。
5、 根据权利要求1所述的基于步进电机的可控硼氢化钠制氢反应装置，其特征在于所 述出气口直接与燃料电池的进气口连接的方式为通过软管连接。
专利摘要本实用新型公开了一种基于步进电机的精密可控硼氢化钠制氢反应装置。该装置该装置的储料盒与反应箱之间设有转料盘、前后料盘固定盒和固体酸盒，储料盒底部开有进料口，盘固定盒由前后两块对称紧密黏结，料盘固定盒在后部与步进电机连接，转料盘位于料盘固定盒中间，且与料盘固定盒有间隙，料盘固定盒后部中间开有通孔，转料盘中间的圆孔与电机主轴连接；料盘固定盒的上部开有入料口，下部开有出料口，入料口与储料盒的进料口连接接，出料口与反应箱上的进料口连接；本实用新型具有制氢反应效率高、自动化程度高、反应速度易控制、使用安全可靠、操作简单方便等显著优点，特别适合于移动式氢源供给使用。
文档编号C01B3/06GK201305457SQ20082020372
公开日2009年9月9日 申请日期2008年11月20日 优先权日2008年11月20日
发明者曾志新, 勇 李, 李鹏芳, 勇 汤, 慧 肖, 苏润华 申请人:华南理工大学