干燥氢气生产装置制造方法

干燥氢气生产装置制造方法
【专利摘要】一种干燥氢气生产装置，涉及氢气制取【技术领域】，所解决的是现有技术安全性及出气质量低的技术问题。该装置包括供液瓶、反应瓶、集液冷却瓶；所述供液瓶上装有打气筒，反应瓶的内腔由一透水的隔板分隔成上下各一个子腔，反应瓶顶部设置有出气阀；所述供液瓶上装有供液管，供液管的一端管口伸至供液瓶内腔底部，供液管的另一端管口接至反应瓶的下子腔；所述集液冷却瓶内置有冷却盘管，该冷却盘管的一端管口接到反应瓶顶部的出气阀，冷却盘管的另一端管口朝向集液冷却瓶的内腔底部开放。本实用新型提供的装置，适用于制取氢气。
【专利说明】干燥氢气生产装置

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及氢气制取技术，特别是涉及一种干燥氢气生产装置的技术。

【背景技术】
[0002]现有的氢气制取设备都利用液体-固体进行接触发生化学反应的原理来制取氢气的。
[0003]比如，专利申请号为CN91213006.7的中国专利文献公开了一种简易氢气发生器，该装置主要由圆型桶状内带隔板容器、一个放气阀、一个充气阀、一个限压阀、一个内桶、一个气泵、一个进气嘴和两个室盖所组成，用于少量使用氢气的场合。该装置的缺点在于:1)充气阀、放气阀、限压阀的下端都装有的防溢浮球阀与位于贮液室的内桶等为非必须部件，增加装置的成本，造成装置性价比低；2)所产的氢气没有被干燥，含有大量水蒸气，品质质量低下，影响实际使用效果。
[0004]又如，专利申请号为CN201310119150.X的中国专利文献公开了一种便携式氢气发生器，该装置主要由两个分别存放产氢混合物和液体的密闭容器等部件组成。该装置的缺点在于:1)产气量不可控，从液体罐中过去的液体过少的话，反应速度则会很慢，影响使用氢气的实际效果；从液体罐中过去的液体太多的话，在用气间歇期，需要把出气阀门关闭，整个系统在这个阶段中产生的氢气会使系统内压力过大发生爆破危险，而打开出气阀门泄压则会造成氢气的大量浪费，氢气在泄出过程中如果遇到明火同样有爆炸的危险；2)所产的氢气没有被冷却、干燥，含有大量水蒸气，品质质量低下，影响实际使用效果；3)对液体罐的加压方式没有可操作性的阐述，反应罐作为密闭体不能实现重复加料。
[0005]又如，专利申请号为CN201220448814.8的中国专利文献公开了一种氢气发生器，该装置主要由反应釜、高位槽和管道等部件组成。该装置的缺点在于:1)高位槽内放置的液体(强酸或者强碱)对人体具有强烈的腐蚀作用，高位槽在加满液后，需要抬升至一定高度，在抬升过程中，开口高位槽内部的液体存在极大的被泼出来的可能，对操作者以及周围人员造成严重危害，此产品在实际使用中这种问题经常出现；2)所产的氢气没有被冷却、干燥，含有大量水蒸气，品质质量低下。
[0006]又如，专利申请号为CN200920269759.4的中国专利文献公开了一种生产干燥氢气的低压氢气机，该装置主要由控压桶、长水管、反应桶、隔离板、冷却桶、出气管组成。这种装置同样存在以下缺点:1)高位槽内放置的液体(强酸或者强碱)对人体具有强烈的腐蚀作用，高位槽在加满液后，需要抬升至一定高度，在抬升过程中，开口高位槽内部的液体存在极大的被泼出来的可能，对操作者以及周围人员造成严重危害，此产品在实际使用中这种问题经常出现；2)所产的氢气在经过冷却桶内的冷却水后没有被继续干燥，依然含有大量水蒸气，品质质量低下，影响实际使用效果。
实用新型内容
[0007]针对上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种安全性高，且产气量可控、出气质量高、加料方便的干燥氢气生产装置。
[0008]为了解决上述技术问题，本实用新型所提供的一种干燥氢气生产装置，其特征在于:包括供液瓶、反应瓶、集液冷却瓶；
[0009]所述供液瓶的瓶口由一供液瓶盖封闭，供液瓶上装有用于向供液瓶内注入空气的打气筒，供液瓶盖上开设有供液口，打气筒的筒身以可拆卸方式从供液瓶盖上的供液口部插入供液瓶，并将供液瓶盖上的供液口封闭；
[0010]所述反应瓶的瓶口由一可拆卸的反应瓶盖封闭，反应瓶的内腔由一透水的隔板分隔成上下各一个子腔，反应瓶的顶部具有反应气出口，并设置有用于控制该反应气出口开闭的出气阀；
[0011]所述供液瓶上装有供液管，供液管的一端管口伸至供液瓶内腔底部，供液管的另一端管口接至反应瓶的下子腔；
[0012]所述集液冷却瓶的瓶口由一可拆卸的集液瓶盖封闭，集液冷却瓶内置有冷却盘管，该冷却盘管的一端管口通过一进气管接到反应瓶顶部的出气阀，冷却盘管的另一端管口朝向集液冷却瓶的内腔底部开放，集液瓶盖上开设有冷却气体出口。
[0013]进一步的，所述供液瓶的顶部具有泄压口，并设置有用于控制该泄压口开闭的安全阀。
[0014]进一步的，该装置还包括一干燥瓶；所述干燥瓶整体封闭，干燥瓶内装有干燥剂，干燥瓶上开设有干燥气体出口、冷却气体进口，其中的冷却气体进口通过一连接管接到集液冷却瓶顶部的冷却气体出口。
[0015]进一步的，所述反应瓶的容积小于供液瓶的容积。
[0016]进一步的，所述供液瓶盖是一下窄上宽的漏斗。
[0017]进一步的，所述打气筒包括压力筒体、活塞杆；
[0018]所述压力筒体的底端装有用于将压力筒体内的气体导入供液瓶内腔的单向阀；
[0019]所述活塞杆以活动配合方式插入压力筒体内腔，活塞杆底部设置有环形活塞，且活塞杆与活塞活动配合，活塞杆的上端伸至供液瓶外部，活塞杆的下端固定有一个顶块，及一个能遮盖住活塞内环孔的推块，其中的顶块设置在活塞正下方，推块设置在活塞正上方，且顶块与推块的直径均大于活塞的内径，顶块上开设有上下贯通的通孔，且顶块抵住活塞时，顶块上的通孔与活塞的内环孔连通。
[0020]本实用新型提供的干燥氢气生产装置，利用打气筒向供液瓶内压入空气，从而提升供液瓶内的气压，进而为供液瓶内的液体进入反应瓶提供了动力，操作过程中不需要移动放置反应原料的瓶体，而且可以通过对供液瓶充气量的改变来实现对氢气出气压力的控制，具有安全性高的特点，再配合反应瓶顶部的出气阀，对产气量的控制也很方便，而且通过集液冷却瓶能最大程度地吸收由于反应瓶内部的剧烈化学反应而被氢气带出的液体和水蒸气，还能将混合物的温度降低，使水蒸气凝结进而留在集液冷却瓶内，使得氢气的纯度得到提高，而且采用了干燥瓶来对氢气进行干燥，进一步提高了氢气的干燥度，具有出气质量高的特点；进一步的，由于供液瓶容积大于反应瓶，当关闭反应瓶顶部的出气阀时，反应瓶内部压力会不断增加，当反应瓶内压力超过供液瓶内的压力时，反应瓶内的液体可以被回入供液瓶，因而不用担心液体由反应瓶溢出，供液瓶内的压力可通过其顶部的安全阀释放，进一步提高了安全性，而且回入供液瓶的液体以及留在隔板之上的残余固体原料可以再次使用，从而提高了原料使用率，能降低氢气生产成本，而且供液瓶向外排出的是空气，既保障了安全，又把已制取的氢气保存在反应瓶内避免了浪费；进一步的，供液瓶盖设计成漏斗状，既便于原料的加入，又能有效避免原料洒出，能进一步提高安全性。

【专利附图】

【附图说明】
[0021]图1是本实用新型实施例的干燥氢气生产装置的结构示意图；
[0022]图2是本实用新型实施例的干燥氢气生产装置中的供液瓶内腔底部的剖视图。

【具体实施方式】
[0023]以下结合【专利附图】

【附图说明】对本实用新型的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本实用新型，凡是采用本实用新型的相似结构及其相似变化，均应列入本实用新型的保护范围。
[0024]如图1所示，本实用新型实施例所提供的一种干燥氢气生产装置，其特征在于:包括供液瓶1、反应瓶3、集液冷却瓶5、干燥瓶7 ；
[0025]所述供液瓶I的瓶口由一供液瓶盖11封闭，供液瓶I上装有用于向供液瓶内注入空气的打气筒2，供液瓶盖11上开设有供液口，打气筒2的筒身以可拆卸方式从供液瓶盖11上的供液口部插入供液瓶1，并将供液瓶盖11上的供液口封闭，供液瓶的顶部具有泄压口，并设置有用于控制该泄压口开闭的安全阀13 ；
[0026]所述反应瓶3的瓶口由一可拆卸的反应瓶盖31封闭，反应瓶的内腔由一透水的隔板4分隔成上下各一个子腔，隔板4上均布有多个筛孔，反应瓶的顶部具有反应气出口，并设置有用于控制该反应气出口开闭的出气阀32 ；
[0027]所述供液瓶I上装有供液管12，供液管12的一端管口伸至供液瓶内腔底部，供液管12的另一端管口接至反应瓶3的下子腔；
[0028]所述集液冷却瓶5的瓶口由一可拆卸的集液瓶盖封闭，集液冷却瓶5内置有冷却盘管6，该冷却盘管6的一端管口通过一进气管9接到反应瓶顶部的出气阀32，冷却盘管6的另一端管口朝向集液冷却瓶5的内腔底部开放，集液瓶盖上开设有冷却气体出口 51 ；
[0029]所述干燥瓶7整体封闭，干燥瓶7内装有干燥剂，干燥瓶7上开设有干燥气体出口71、冷却气体进口 72，其中的冷却气体进口 72通过一连接管8接到集液冷却瓶顶部的冷却气体出口 51。
[0030]本实用新型实施例中，所述供液管12上设置有用于控制其通断的供液阀(图中未示)。
[0031]本实用新型实施例中，所述反应瓶3的容积小于供液瓶I的容积。
[0032]本实用新型实施例中，所述供液瓶盖11是一下窄上宽的漏斗。
[0033]如图2所示，本实用新型实施例中，所述打气筒包括压力筒体20、活塞杆21 ；
[0034]所述压力筒体20的底端装有用于将压力筒体20内的气体导入供液瓶I内腔的单向阀25 ；
[0035]所述活塞杆21以活动配合方式插入压力筒体20内腔，活塞杆底部设置有环形活塞22，且活塞杆21与活塞22活动配合，活塞杆21的上端伸至供液瓶I外部，活塞杆21的下端固定有一个顶块24，及一个能遮盖住活塞22内环孔的推块23，其中的顶块24设置在活塞22正下方，推块23设置在活塞22正上方，且顶块24与推块23的直径均大于活塞22的内径，顶块24上开设有上下贯通的通孔，且顶块24抵住活塞22时，顶块24上的通孔与活塞22的内环孔连通。
[0036]本实用新型实施的工作原理如下:
[0037]拆下打气筒2,使得供液瓶盖11的供液口开放,再通过供液瓶盖11向供液瓶I内投入合适比例的水、药品(如片碱，主要成分NaOH)，搅拌至完全溶解后再将打气筒2重新装上，并打开反应瓶盖31，往反应瓶3中投入反应原料颗粒(如铝、硅)，使之落到隔板4上，随后重新盖上反应瓶盖31,将出气阀32保持在打开状态，然后向集液冷却瓶5中倒入冷却水，随后盖上集液瓶盖；
[0038]然后上下抽动活塞杆21，当活塞杆21向上移动时，活塞22紧贴带有通孔的顶块24，此时外界空气经活塞内环孔及顶块24上的通孔进入活塞下部，而供液瓶内的空气被单向阀25堵住不能进入外界，当活塞杆21向下移动时，推块23紧贴活塞22，从而将活塞内环孔堵住，使得活塞下部的空气通过单向阀25被推入供液瓶1，如此往复，直至供液瓶I内的液体在气压作用下经过供液管12全部流入反应瓶3，此过程中当流入反应瓶3下子腔的液体漫过隔板4后，便与隔板4上的反应原料颗粒发生化学反应，生成氢气；
[0039]利用片碱溶剂与铝颗粒制取氢气的化学方程式为:
[0040]2Al+2Na0H+2H20=2NaA102+3H2 ? ；
[0041]利用片碱溶剂与硅颗粒制取氢气的化学方程式为:
[0042]Si+2Na0H+ H20=Na2Si03+2 H2 ? ；
[0043]反应产生的夹杂大量水分的氢气通过进气管9进入冷却盘管6，由于集液冷却瓶5中存在低温的冷却水(例如冰水混合物)，由反应瓶内部的剧烈化学反应而被氢气带出的液体以及部分水蒸气被冷却盘管6周围的冷却水降温冷凝后，收集在集液冷却瓶5内，从集液冷却瓶5出来的仍夹杂有水蒸气的氢气通过连接管8进入到装有干燥剂的干燥瓶7内，经过干燥瓶7的干燥，氢气的纯度、干燥程度再次得到提升，最后由干燥瓶7上的干燥气体出口 71排出；
[0044]关闭反应瓶3顶部的出气阀32，即可中断氢气的输出，再次打开反应瓶3顶部的出气阀32,即可恢复氢气的输出；
[0045]当中断氢气输出的时间比持续较长时，反应瓶内的化学反应还在进行，氢气还在继续产生，使得反应瓶3内液面上的压力不断增大，当反应瓶液面上的压力大于供液瓶液面上的压力后，反应瓶3内的液体则会被压回供液瓶1，当反应瓶3内的液面接近隔板4上表面时，由于反应原料液体(片碱溶剂)与反应原料颗粒(铝、硅)不再接触，化学反应也随即自行停止，如果这个过程中导致供液瓶I内压力过大，则将供液瓶I上部的安全阀13自动打开，释放供液瓶内的部分空气，直至反应瓶3内高于隔板4之上的液体被全部压回供液瓶
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[0046]中断氢气输出的时间较长后需要再出气时，打开反应瓶顶部的出气阀32，由于反应瓶3内的压力低于供液瓶I内的压力，供液瓶I内的液体重新进入反应瓶3内，当反应瓶3内的液体漫过隔板4上表面时，由于反应原料液体(片碱溶剂)与反应原料颗粒重新接触，
化学反应重启，氢气重新产生；
[0047]当需要停机时，首先关闭反应瓶3顶部的出气阀32中断氢气输出，并将供液瓶3上部的安全阀13手动打开，释放供液瓶I内的空气，等到反应瓶3内的化学反应停止后(SP反应原料液体与反应原料颗粒不再接触)，整个装置内部压力趋于大气压力，回流至供液瓶I内的液体以及在隔板4上剩余未反应完的反应原料颗粒可再次利用。
【权利要求】
1.一种干燥氢气生产装置，其特征在于:包括供液瓶、反应瓶、集液冷却瓶； 所述供液瓶的瓶口由一供液瓶盖封闭，供液瓶上装有用于向供液瓶内注入空气的打气筒，供液瓶盖上开设有供液口，打气筒的筒身以可拆卸方式从供液瓶盖上的供液口部插入供液瓶，并将供液瓶盖上的供液口封闭； 所述反应瓶的瓶口由一可拆卸的反应瓶盖封闭，反应瓶的内腔由一透水的隔板分隔成上下各一个子腔，反应瓶的顶部具有反应气出口，并设置有用于控制该反应气出口开闭的出气阀； 所述供液瓶上装有供液管，供液管的一端管口伸至供液瓶内腔底部，供液管的另一端管口接至反应瓶的下子腔； 所述集液冷却瓶的瓶口由一可拆卸的集液瓶盖封闭，集液冷却瓶内置有冷却盘管，该冷却盘管的一端管口通过一进气管接到反应瓶顶部的出气阀，冷却盘管的另一端管口朝向集液冷却瓶的内腔底部开放，集液瓶盖上开设有冷却气体出口。
2.根据权利要求1所述的干燥氢气生产装置，其特征在于:所述供液瓶的顶部具有泄压口，并设置有用于控制该泄压口开闭的安全阀。
3.根据权利要求1所述的干燥氢气生产装置，其特征在于:该装置还包括一干燥瓶；所述干燥瓶整体封闭，干燥瓶内装有干燥剂，干燥瓶上开设有干燥气体出口、冷却气体进口，其中的冷却气体进口通过一连接管接到集液冷却瓶顶部的冷却气体出口。
4.根据权利要求1所述的干燥氢气生产装置，其特征在于:所述反应瓶的容积小于供液瓶的容积。
5.根据权利要求1所述的干燥氢气生产装置，其特征在于:所述供液瓶盖是一下窄上宽的漏斗。
6.根据权利要求1所述的干燥氢气生产装置，其特征在于:所述打气筒包括压力筒体、活塞杆； 所述压力筒体的底端装有用于将压力筒体内的气体导入供液瓶内腔的单向阀； 所述活塞杆以活动配合方式插入压力筒体内腔，活塞杆底部设置有环形活塞，且活塞杆与活塞活动配合，活塞杆的上端伸至供液瓶外部，活塞杆的下端固定有一个顶块，及一个能遮盖住活塞内环孔的推块，其中的顶块设置在活塞正下方，推块设置在活塞正上方，且顶块与推块的直径均大于活塞的内径，顶块上开设有上下贯通的通孔，且顶块抵住活塞时，顶块上的通孔与活塞的内环孔连通。
【文档编号】C01B3/50GK204162411SQ201420600969
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月17日 优先权日:2014年10月17日
【发明者】蔡操平 申请人:蔡操平