利用深层海水制备低氘氚水的系统及方法_4

文档序号:9538229阅读:来源:国知局
供运行所需的能源;待制氢设备运行制得足够的氢气,关闭快速启动装置,由制氢装置制得的部分氢气或/和余气通过燃烧维持制氢装置运行;制氢过程具体包括:
[0123]所述液体储存容器中的甲醇和水通过原料输送装置输送至制氢装置的换热器换热,换热后进入气化室气化;气化后的甲醇蒸气及水蒸气进入重整室,重整室内设有催化剂,重整室下部及中部温度为300°C?420°C ;
[0124]所述重整室上部的温度为400°C?570°C ;重整室与分离室通过连接管路连接,连接管路的全部或部分设置于重整室的上部,能通过重整室上部的高温继续加热从重整室输出的气体;所述连接管路作为重整室与分离室之间的缓冲,使得从重整室输出的气体的温度与分离室的温度相同或接近;
[0125]所述分离室内的温度设定为350°C?570°C ;分离室内设有膜分离器,从膜分离器的产气端得到氢气;所述原料输送装置提供动力,将液体储存容器中的原料输送至制氢装置;所述原料输送装置向原料提供0.15?5MPa的压强,使得制氢装置制得的氢气具有足够的压强;所述制氢装置制得的氢气输送至膜分离装置进行分离,用于分离氢气的膜分离装置的内外压强之差大于等于0.7M Pa ;所述膜分离装置为在多孔陶瓷表面真空镀钯银合金的膜分离装置,镀膜层为钯银合金,钯银合金的质量百分比钯占75%?78%,银占22%?25% ;
[0126]-步骤S13、所述制氢装置启动制氢后,制氢装置制得的部分氢气或/和余气通过燃烧维持制氢装置运行;
[0127]-步骤S24、所述膜分离装置将氢气中的氕分离出,氢气中的氘、氚无法被分离出膜分离装置,未能分离的氘、氚被另外收集;膜分离装置内的温度设定为300?500°C,压强小于5Mpa或压差不超过15公斤;
[0128]-步骤S25、经过膜分离装置分离出的氢气进入氢气输送管路输送,氢气输送管路设有弹簧安全阀;在氢气输送管路内压力大于设定值时,弹簧安全阀的弹起端顶开输送栗的开关设置,断开原料输送装置的开关;
[0129]制氢设备开始工作时,开关的接触段连接第一端口、第二端口,原料输送装置工作;当弹起端弹起时,能顶开位于弹起端顶部的接触段,由于接触段的一端能旋转地固定在第一端口上,接触段以第一端口为轴心逆时针旋转;此时,接触段的另一端变为连接第三端口,原料输送装置无法工作;同时,由于第一端口通过接触段连接第三端口能驱动报警发送装置工作,发送报警信息至对应的服务器或客户端,通知相应人员;
[0130]【步骤S3】氧气输送步骤;通过制备的方式提供氧气,或者仅输送已经制备好的氧气;
[0131]【步骤S4】接收制氢设备制备的氢气、氧气输送设备输送的氧气,通过质子膜制得健康水。
[0132]实施例二
[0133]本实施例中,利用深层海水制备低氘氚水的系统不包括制氢设备,而仅包括氢气输送设备、膜分离装置,仅输送制备好的氢气,此时氢气输送设备连接膜分离装置,通过膜分离装置将氢气中的氕分离出,而氢气中的氘、氚无法从膜分离装置过滤出。
[0134]当然,利用深层海水制备低氘氚水的系统还可以包括氧气制备设备,制备氧气。氧气制备设备也设有钯合金膜分离装置(可以与实施例一种的结构相似),可以将氧中的放射性同位素与160分离,使得人们的饮用水更加安全。
[0135]实施例三
[0136]本实施例与实施例一的区别在于,本实施例中,制氢设备利用水解制氢,将制备的氢气通过钯膜分离装置将氢气中的氕分离出,而氢气中的氘、氚无法从膜分离装置过滤出。氧气输送设备通过制备而提供氧气,或者仅输送氧气;水生成设备包括质子膜,接收制氢设备制备的氢气、氧气输送设备输送的氧气,制得健康水。
[0137]实施例四
[0138]本实施例与实施例一的区别在于,本实施例中,所述深层海水抽取设备包括电动栗体,所述电动栗体包括:栗本体、甲醇制氢系统、氢气发电系统、电机,甲醇制氢系统、氢气发电系统、电机、栗本体依次连接;栗本体包括叶轮、栗壳、栗轴、轴承和填料密封装置。
[0139]电动栗体的甲醇制氢系统、氢气发电系统可以与利用深层海水制备低氘氚水的系统中的对应系统共用。
[0140]综上所述,本发明提出的健康水制备系统,可制备不含具有放射性元素氘氚的轻水,提升人们的生活品质,满足人们对健康的需求。此外,本系统具有便携性,方便人们携带。
[0141]这里本发明的描述和应用是说明性的,并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的,对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是,在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下,本发明可以以其它形式、结构、布置、比例,以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下,可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。
【主权项】
1.一种利用深层海水制备低氘氚水的系统,其特征在于,所述系统包括:深层海水抽取设备、海水提纯装置、制氢设备、氢气发电装置、氧气输送设备、水生成设备; 所述深层海水抽取设备的抽水端设置于海的深层,将深层海水抽取出来,由海水提纯装置提纯;所述海水提纯装置先将抽取的海水过滤,而后去除设定的有害物质及盐分,经提纯后的海水输送至制氢设备,作为制氢设备的部分原料; 所述制氢设备包括固态氢气储存容器、快速启动装置、液体储存容器、换热器、气化室、重整室;膜分离装置设置于分离室内,分离室设置于重整室的上部; 液体储存容器中储存有液态的甲醇和水;通过固态氢气储存容器中储存固态氢气或/和快速启动装置为制氢设备提供启动能源;所述固态氢气储存容器中储存固态氢气,当制氢设备启动时,通过气化模块将固态氢气转换为气态氢气,气态氢气为氢气发电装置发电,作为制氢设备的启动电源; 所述快速启动装置包括第一启动装置、第二启动装置;所述第一启动装置包括第一加热机构、第一气化管路,第一气化管路的内径为1?2mm,第一气化管路紧密地缠绕于第一加热机构上;所述第一气化管路的一端连接液体储存容器,通过原料输送装置将甲醇送入第一气化管路中;第一气化管路的另一端输出被气化的甲醇,而后通过点火机构点火燃烧;或者,第一气化管路的另一端输出被气化的甲醇,且输出的甲醇温度达到自燃点,甲醇从第一气化管路输出后直接自燃;所述第二启动装置包括第二气化管路,第二气化管路的主体设置于所述重整室内,第一气化管路或/和第二气化管路输出的甲醇为重整室加热的同时加热第二气化管路,将第二气化管路中的甲醇气化;所述重整室内壁设有加热管路,加热管路内放有催化剂;所述快速启动装置通过加热所述加热管路为重整室加热; 所述液体储存容器中的甲醇和水通过原料输送装置输送至换热器换热,换热后进入气化室气化;所述原料输送装置提供动力,将液体储存容器中的原料输送至制氢设备;所述原料输送装置向原料提供1.1?5M Pa的压强,使得制氢设备制得的氢气具有足够的压强;气化后的甲醇蒸气及水蒸气进入重整室,重整室内设有催化剂,重整室下部及中部温度为350 °C?409 °C;所述重整室上部的温度为400 °C?570 °C;重整室与分离室通过连接管路连接;所述分离室内的温度设定为400°C?570°C ; 所述催化剂包括Pt的氧化物、Pd的氧化物、Cu的氧化物、Fe的氧化物、Zn的氧化物、稀土金属氧化物、过渡金属氧化物;其中,贵金属Pt含量占催化剂总质量的0.6%?1.8%,Pd含量占催化剂总质量的1.1%?4%,Cu的氧化物占催化剂总质量的6%?12%,Fe的氧化物占催化剂总质量的3%?8%,Zn的氧化物占催化剂总质量的8%?20%,稀土金属氧化物占催化剂总质量的6 %?40 %,其余为过渡金属氧化物; 或者,所述催化剂为铜基催化剂,包括物质及其质量份数为:3-17份的CuO,3-18份的ZnO,0.5-3 份的 ZrO, 55-80 份的 A1203,1-3 份的 Ce02,1-3 份的 La203; 所述氢气发电装置连接制氢设备,将发出的部分直流电输送至制氢设备;制氢设备通过自己制得的直流电带动电磁加热装置为重整室、分离室加热;同时,还将发出的直流电输送至系统的深层海水抽取设备、海水提纯装置、氧气输送设备、水生成设备,供这些设备运行,同时还供氢气发电装置自身运行; 所述电磁加热装置包括形成重整室的重整缸体、形成分离室的分离缸体,设置于重整缸体外的第一加热线圈,分离缸体外的第二加热线圈,重整缸体、分离缸体内的温度传感器、压力传感器,以及电磁控制器;电磁控制器根据温度传感器、压力传感器感应到的数据控制第一加热线圈、第二加热线圈的电流,能使重整室、分离室瞬间达到设定温度; 所述分离室内设有膜分离器,所述膜分离装置为在多孔陶瓷表面真空镀钯银合金的膜分离装置,镀膜层为钯银合金,钯银合金的质量百分比钯占75%?78%,银占22%?25%; 重整得到的氢气中的氕能透过钯膜分离器,而大部分氘、氚则不能透过钯膜分离器;因而从膜分离器的输出端得到氕; 所述膜分离装置将氢气中的氕分离出,氢气中的氘、氚无法被分离出膜分离装置,未能分离的氘、氚被另外收集;膜分离装置内的温度设定为300?500°C,压强小于5Mpa或压差不超过15公斤; 系统启动时,通过快速启动装置制备氢气,将制备得到的氢气输送至氢气发电装置发电;而后将发出的电能启动制氣设备; 所述制氢设备还包括电能估算模块、氢气制备检测模块、电能存储模块;所述电能估算模块用以估算氢气发电装置实时发出的电能是否能满足重整、分离时需要消耗的电能;如果满足,则关闭快速启动装置; 氢气制备检测模块用来检测制氢设备实时制备的氢气是否稳定;若制氢设备制备的氢气不稳定,则控制快速启动装置再次启动,并将得到的电能部分存储于电能存储模块,当电能不足以提供制氢设备的消耗时使用; 所述氢气发电装置为燃料电池系统,燃料电池系统包括:气体供给装置、电堆;所述气体供给装置利用压缩的气体作为动力,自动输送至电堆中; 所述燃料电池系统还包括空气进气管路、出气管路;所述压缩的气体主要为氧气;空气与氧气在混合容器混合后进入电堆; 所述燃料电池系统还包括气体调节系统;所述气体调节系统包括阀门调节控制装置,以及氧气含量传感器
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