一种硼氢化钠水解供氢装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种硼氢化钠水解供氢装置，包括硼氢化钠存储室(3)、制氢室(7)、空心接头(2)；所述硼氢化钠存储室(3)与制氢室(7)通过分隔板盘(4)连接；所述分隔板盘(4)包括分隔衬板、转盘以及旋钮(5)，供氢时，旋转旋钮(5)，使得转盘与分隔衬板相互转动，将硼氢化钠存储室(3)内存储的硼氢化钠溶液通过第一通孔与第二通孔形成的通道流入到制氢室(7)内；当硼氢化钠溶液与制氢室(7)内的催化剂接触时，产生氢气；氢气经由第一通孔与第二通孔形成的通道进入到硼氢化钠存储室(3)内，再通过空心接头(2)进入到用氢设备。本实用新型不仅成本低廉，而且实现了高纯氢的现场制取与利用。
【专利说明】
一种硼氢化钠水解供氢装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种硼氢化钠制氢与供氢装置，属于燃料电池的制备与应用技术领域。
【背景技术】
[0002]世界能源组织调查显示，包括煤、石油、天然气等在内的传统能源将在未来的100?200年内耗尽，传统能源还因为其使用过程中不可规避的环境污染与破坏问题受到世界各国广泛关注。以燃料电池为典型代表的新能源利用技术应运而生，并被不断的开发利用起来。
[0003]燃料电池(FuelCell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气或氧气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来。它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。氢氧燃料电池是将储存于氢气中的化学能直接转化为电能的装置，具有结构简单、高效清洁，启动温度低，安静无噪音等优点，是汽车、通信基站和其他便携式电子设备等动力电源的优先选择。在过去十几年中，燃料电池技术取得了重大突破，电池的体积和重量比功率密度得到了显著提高。但是，传统的制氢、储氢、加氢设施基础昂贵，严重阻碍了燃料电池汽车的商业化进程。
[0004]作为能源载体的氢气，其制取方式众多，可通过化学、生物或者电解等方式来制取。氢的运输可以通过氢气管道、压缩氢气罐车或液氢槽车。但氢气在常态下体积能量密度非常低，即使是高压气态储存、液化储氢、或者金属氢化物及化学氢化物储存，运输和储存所需空间比其他常见能源要高很多，增添了氢气运输的难度和费用。硼氢化钠水解或醇解制氢是目前比较热门的现场制氢技术，具有很多优点，如:原料价格低廉，产物环境友好，不排放有害气体;储氢密度高;运载、储存、使用安全方便;制备的氢气纯度高;使用中无燃料电池电极催化剂的毒化;无需外加能量就可使硼氢化钠中的氢释放等。通过对已公开的专利号为 CN101353155A、CN102101645A、CN103552982A、CN201268575Y、CN201305456Y、CN203238030U等有关硼氢化钠水解或者醇解制氢反应器的研究发现，目前还没有任何一款装置可进一步降低硼氢化钠制氢技术成本的装置。
【实用新型内容】
[0005]实用新型目的:本实用新型提供一种硼氢化钠水解供氢方法及其装置，克服了现有硼氢化钠制氢技术的成本偏高的难题，综合考虑了反应原料的运输、高活性的非贵金属催化剂的使用、所制氢气的存储、使用时的配套设备等方面对制氢成本的制约，并成功的进行技术攻克，提出一种可进一步有效降低硼氢化钠的制氢与用氢体系成本的装置，即一种一次性硼氢化钠水解供氢装置。正常存储状态下，装有制氢原料--硼氢化钠溶液的硼氢化钠存储槽与装有制氢催化剂的制氢槽被两者之间的分隔板盘分来;使用时，装置顶端的通用螺纹接口直插入相应的用氢装置，再拧动转盘的旋钮实现分隔衬板与分隔板的六孔对接，即可实现高纯氢的现场制取与利用。
[0006]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为:
[0007]一种硼氢化钠水解供氢装置，包括硼氢化钠存储室(3)、制氢室(7)、空心接头(2);所述硼氢化钠存储室(3)与制氢室(7)通过分隔板盘(4)连接;所述空心接头(2)的一端固定在硼氢化钠存储室(3)背离制氢室(7)的一侧，而空心接头(2)的另一端设置有硅胶塞(I);所述制氢室(7)底部设置有催化硼氢化钠水解制氢的催化剂;所述分隔板盘(4)包括分隔衬板、转盘以及旋钮(5)，所述分隔衬板分别与硼氢化钠存储室(3)与制氢室(7)相固定，并将硼氢化钠存储室(3)与制氢室(7)分隔开，而所述转盘与分隔衬板之间相互转动连接，同时所述转盘与分隔衬板相互转动时通过旋钮(5)驱动，而所述旋钮(5)设置于硼氢化钠存储室
(3)或者制氢室(7)的外表面上;所述分隔衬板上设置有第一通孔，而所述转盘上设置有与第一通孔相对应的第二通孔，当转盘与分隔衬板相互转动，第一通孔与第二通孔相互错开时，关闭硼氢化钠存储室(3)与制氢室(7)的连通通道;转盘与分隔衬板继续转动，第一通孔与第二通孔相互对孔时，打开硼氢化钠存储室(3)与制氢室(7)的连通通道;所述硼氢化钠存储室(3)、空心接头(2)均采用聚丙烯材料制成;所述分隔衬板和转盘的制作材料均为耐碱腐蚀的聚丙烯。
[0008]优选的:所述空心接头(2)设置有外螺纹，使用时，通过外螺纹与用氢设备连接。
[0009]优选的:所述分隔衬板上的第一通孔个数为6个，且所述第一通孔沿分隔衬板周向均匀分布。
[0010]优选的:所述硼氢化钠存储室(3)存储的硼氢化钠溶液是含浓度为3wt%氢氧化钠和15wt %的硼氢化钠水溶液。
[0011]优选的:所述催化剂为泡沫Co、泡沫Mo-Co合金、泡沫Ni载Co、聚丙稀晴纤维载Ru中的一种或两种以上的混合物。
[0012]一种硼氢化钠水解供氢方法，旋转旋钮(5)，使得转盘与分隔衬板相互转动，直至当第一通孔与第二通孔相互对孔时，硼氢化钠存储室(3)内存储的硼氢化钠溶液通过第一通孔与第二通孔形成的通道流入到制氢室(7)内；当硼氢化钠溶液与制氢室(7)内的催化剂接触时，产生氢气；氢气经由第一通孔与第二通孔形成的通道进入到硼氢化钠存储室(3)内，再通过硼氢化钠存储室(3)上的空心接头(2)进入到用氢设备。
[0013]本实用新型提供的一种硼氢化钠水解供氢方法及其装置，相比现有技术，具有以下有益效果:
[0014]由于所述硼氢化钠存储室(3)与制氢室(7)通过分隔板盘(4)连接;所述空心接头
(2)的一端固定在硼氢化钠存储室(3)背离制氢室(7)的一侧，而空心接头(2)的另一端设置有硅胶塞(I);所述制氢室(7)底部设置有催化硼氢化钠水解制氢的催化剂;所述分隔板盘
(4)包括分隔衬板、转盘以及旋钮(5)，所述分隔衬板分别与硼氢化钠存储室(3)与制氢室
(7)相固定，并将硼氢化钠存储室(3)与制氢室(7)分隔开，而所述转盘与分隔衬板之间相互转动连接，同时所述转盘与分隔衬板相互转动时通过旋钮(5)驱动，而所述旋钮(5)设置于硼氢化钠存储室(3)或者制氢室(7)的外表面上;所述分隔衬板上设置有第一通孔，而所述转盘上设置有与第一通孔相对应的第二通孔，当转盘与分隔衬板相互转动，第一通孔与第二通孔相互错开时，关闭硼氢化钠存储室(3)与制氢室(7)的连通通道;转盘与分隔衬板继续转动，第一通孔与第二通孔相互对孔时，打开硼氢化钠存储室(3)与制氢室(7)的连通通道;所述硼氢化钠存储室(3)、空心接头(2)均采用聚丙烯材料制成;所述分隔衬板和转盘的制作材料均为耐碱腐蚀的聚丙烯，因此其成本低廉，同时实现了高纯氢的现场制取与利用。
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型硼氢化钠水解供氢装置的结构示意图；
[0016]其中，I为硅胶塞，2为空心接头，3为硼氢化钠存储室，4为分隔板盘，5为旋钮，6为催化剂，7为制氢室。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
[0018]—种硼氢化钠水解供氢装置，如图1所示，包括硼氢化钠存储室3、制氢室7、空心接头2;所述硼氢化钠存储室3与制氢室7通过分隔板盘4连接;所述硼氢化钠存储室3存储的硼氢化钠溶液是含浓度为3wt%氢氧化钠和15wt%的硼氢化钠水溶液。所述空心接头2的一端固定在硼氢化钠存储室3背离制氢室7的一侧，而空心接头2的另一端设置有硅胶塞I;所述空心接头2设置有外螺纹，使用时，拔掉硅胶塞I，通过外螺纹与用氢设备连接。所述制氢室7底部设置有催化硼氢化钠水解制氢的催化剂;所述催化剂为泡沫Co、泡沫Mo-Co合金、泡沫Ni载Co、聚丙烯晴纤维载Ru中的一种或两种以上的混合物。所述分隔板盘4包括分隔衬板、转盘以及旋钮5，所述分隔衬板分别与硼氢化钠存储室3与制氢室7相固定，并将硼氢化钠存储室3与制氢室7分隔开，而所述转盘与分隔衬板之间相互转动连接，同时所述转盘与分隔衬板相互转动时通过旋钮5驱动，而所述旋钮5设置于硼氢化钠存储室3或者制氢室7的外表面上;所述分隔衬板上设置有第一通孔，所述分隔衬板上的第一通孔个数为6个，且所述第一通孔沿分隔衬板周向均匀分布，而所述转盘上设置有与第一通孔相对应的第二通孔，当转盘与分隔衬板相互转动，第一通孔与第二通孔相互错开时，关闭硼氢化钠存储室3与制氢室7的连通通道;转盘与分隔衬板继续转动，第一通孔与第二通孔相互对孔时，打开硼氢化钠存储室3与制氢室7的连通通道;所述硼氢化钠存储室3、空心接头2均采用聚丙烯材料制成;所述分隔衬板和转盘的制作材料均为耐碱腐蚀的聚丙烯。
[0019]一种硼氢化钠水解供氢方法，旋转旋钮5，使得转盘与分隔衬板相互转动，直至当第一通孔与第二通孔相互对孔时，硼氢化钠存储室3内存储的硼氢化钠溶液通过第一通孔与第二通孔形成的通道流入到制氢室7内；当硼氢化钠溶液与制氢室7内的催化剂接触时，产生氢气;氢气经由第一通孔与第二通孔形成的通道进入到硼氢化钠存储室3内，再通过硼氢化钠存储室3上的空心接头2进入到用氢设备。
[0020]本实用新型具体包括如下设计:
[0021]模块一，PP(聚丙烯)螺纹接头:所采用的是具有耐酸碱、耐腐蚀、绝热性好、可降解性佳等特性的聚丙烯(PP)材料制成，螺纹接头是市场上流通的通用型号为ZG1/4，可实现与相关用氢装置之间的无缝对接，防止使用过程中氢气的泄露。正常存储状态下，螺纹接头的顶部加装有相应尺寸的耐酸碱腐蚀的硅胶塞(MSWP系列，茂凯硅胶垫圈塞，广东中山)，以防止反应原料的泄露与污染;使用时，取下硅胶塞，即可实现直插式使用。
[0022]模块二，硼氢化钠储存室:选择一个与螺纹接口一体化连接的圆筒状PP(聚丙烯)储存室，存储室的容积为0.8L，底面积为80cm2。从中国试剂网上购得纯度为96 %的硼氢化钠(产品编号:80115860，中国试剂网，沪试)固体颗粒，用去离子水溶解，存储室中存储的硼氢化钠水溶液浓度为15wt%，为了有效防止硼氢化钠水溶液在存储过程中的水解，从而消除硼氢化钠自解产生的氢气给装置带来的腔内高压的安全隐患，存储室内的硼氢化钠水溶液同时还有3wt%的氢氧化钠(产品编号:10019762，中国试剂网，沪试)。
[0023]模块三，分隔板盘，包括分隔衬板和转盘，均采用耐酸碱腐蚀的PP(聚丙烯)材料制备而成。分隔衬板和转盘都具有六个等间隔分开的圆形孔，两者的六个等间隔的圆孔轨道(以分隔衬板圆心为中心，半径为3cm的圆)重合、大小(圆孔半径:1cm)完全相同；圆孔的直径略小于两孔间的间隔长度，以实现反应原液与催化剂的完全隔离。正常保存状态下，分隔衬板与转盘的孔无对接;使用一次性硼氢化钠水解供氢装置制氢过程中，通过转盘的转动，进行转盘与分隔衬板的对孔，以提供硼氢化钠溶液的进料通道和控制硼氢化钠溶液的进料流量。
[0024]模块四，制氢室:PP制成的制氢室与硼氢化钠存储室是一体化方式连接，制氢室中方有价格低廉、催化活性好的具有良好的憎水性能和机械强度、不吸附氢气、耐碱腐蚀，且孔径发达、比表面积大的非担载型的非贵金属或非金属催化剂，如泡沫Co、泡沫Mo-Co合金等;也可选用以各种碳材料、多孔的金属网、塑料网为催化剂载体的担载型多孔催化剂，如泡沫Ni载Co、聚丙烯晴纤维载Ru等。分隔衬板与转盘六空对接后，存储室中的反应原液进入制氢室，在催化剂作用下迅速制备大量氢气，制备的氢气在制氢室内的压力作用下先后通过分隔板盘的部分孔道、存储室和PP螺纹接头，直接供给具有相应尺寸接口的用氢设备使用。
[0025]由上述可知，本实用新型的一种硼氢化钠水解供氢装置，该装置通身采用价格便宜、耐热性好且耐酸碱腐蚀的PP(聚丙烯)材料制备，装置携带的反应原料少，尺寸适中质量轻，携带方便;可以作为一次性用品使用。采用的催化剂为高比表面积的非贵金属催化剂，催化活性高。使用时只需将装置顶端的通用螺纹接口直插入相关的用氢装置，通过转动装置中部的转盘实现分隔衬板与转盘的六孔对接，即可实现高纯氢气的大量制备与使用，待装置内的硼氢化钠制氢完毕，更换新的即可。反应原料的少量携带的，降低了运输成本;高活性的非贵金属催化剂的使用，降低了催化成本;所制氢气的直接利用，省却了高于存储及使用时所需的配套设备，降低了设备成本。上述成本的降低，一定程度上有效攻克了长久以来制约硼氢化物制氢技术在便携式燃料电池电源设备和燃料电池汽车应用中的成本壁皇。
[0026]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种硼氢化钠水解供氢装置，其特征在于:包括硼氢化钠存储室(3)、制氢室(7)、空心接头(2);所述硼氢化钠存储室(3)与制氢室(7)通过分隔板盘(4)连接;所述空心接头(2)的一端固定在硼氢化钠存储室(3)背离制氢室(7)的一侧，而空心接头(2)的另一端设置有硅胶塞(I);所述制氢室(7)底部设置有催化硼氢化钠水解制氢的催化剂;所述分隔板盘(4)包括分隔衬板、转盘以及旋钮(5)，所述分隔衬板分别与硼氢化钠存储室(3)与制氢室(7)相固定，并将硼氢化钠存储室(3)与制氢室(7)分隔开，而所述转盘与分隔衬板之间相互转动连接，同时所述转盘与分隔衬板相互转动时通过旋钮(5)驱动，而所述旋钮(5)设置于硼氢化钠存储室(3)或者制氢室(7)的外表面上;所述分隔衬板上设置有第一通孔，而所述转盘上设置有与第一通孔相对应的第二通孔，当转盘与分隔衬板相互转动，第一通孔与第二通孔相互错开时，关闭硼氢化钠存储室(3)与制氢室(7)的连通通道;转盘与分隔衬板继续转动，第一通孔与第二通孔相互对孔时，打开硼氢化钠存储室(3)与制氢室(7)的连通通道;所述硼氢化钠存储室(3)、空心接头(2)均采用聚丙烯材料制成;所述分隔衬板和转盘的制作材料均为耐碱腐蚀的聚丙烯。2.根据权利要求1所述的硼氢化钠水解供氢装置，其特征在于:所述空心接头(2)设置有外螺纹，使用时，通过外螺纹与用氢设备连接。3.根据权利要求1所述的硼氢化钠水解供氢装置，其特征在于:所述分隔衬板上的第一通孔个数为6个，且所述第一通孔沿分隔衬板周向均匀分布。
【文档编号】C01B3/06GK205590281SQ201520717371
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2015年9月16日
【发明人】徐金富, 赵新生, 王中伟, 仲银银, 王敏
【申请人】徐金富