高强度持续稳定产氢装置、产氢方法及其应用与流程

本发明涉及储氢装置，具体来讲，涉及一种高强度持续稳定产氢装置及其应用，一种高强度持续稳定产氢方法。

背景技术：

1、由于环境问题和能源紧缺等问题，发展新型的清洁能源已经成为了战略的重点。其中，氢能作为理想的绿色清洁能源，具有极大的开发和研究价值。但氢能也存在一些缺点，如运输的安全性。因此需要在氢气的储存方式上进行选择。其中金属镁作为一种具有优势的储氢材料，一直广受关注。在一定条件下，氢气和镁粉能生成氢化镁粉末，该粉末有较好的运输安全性，减少对运输方式的依赖。

2、氢化镁(mgh2)水解在室温下就能进行，放氢量为15.4wt％。

3、水解的反应式为：mgh2+2h2o＝mg(oh)2+2h2↑

4、虽然水解反应具有反应条件温和、放氢量大等优点，但水解副产物mg(oh)2附在mgh2的表面严重限制了水解反应的进行。此外，对一些需要稳定高强度供氢的行业该通过氢化镁产氢方法对保持持续稳定且高强度产氢速率有一定的困难。

技术实现思路

1、发明人研究发现：解决氢化镁水解产氢问题的方案主要有以下两种，第一种是在溶液中添加酸，但加强酸的方式会腐蚀反应容器且严重影响环境，弱酸对水解反应的作用影响不大；第二种是在溶液中添加酸式盐，但酸式盐的水解效果与弱酸相似。发明人研究发现采用复合催化剂进行氢化镁水解产氢提高产氢速率且不会存在腐蚀反应容器，但复合催化剂虽然在一定程度上加快了氢化镁水解反应的进行，但是想要保持持续稳定且高强度有一定的困难，对一些需要稳定高强度供氢的行业产生一定的影响，本发明提供了一种高强度持续稳定产氢装置，通过间歇性或间隔性自动投料组件与运算构件相关联以实现高强度持续稳定产氢。

2、本发明第一方面提供了一种高强度持续稳定产氢装置，所述高强度持续稳定产氢装置包括：

3、中央处理组件，具有模型构件和运算构件，所述模型构件用于接收水解反应槽在预定产氢时间下的产氢速率数据，并据此形成以产氢时间xij为变量，且用产氢速率为函数值的分段函数；其中，第一段分段函数呈先急速上升后急速下降且呈类二次函数变化，第二段分段函数呈急速下降且呈类幂函数下降变化；所述运算构件能够接收指定的高强度持续产氢速率数据，并将所述高强度持续产氢速率数据作为新的参数代入上述分段函数，计算得到高强度持续稳定产氢的投料时间；其中，xij表示产氢时间，min，i表示第几次投料，i为自然数且i不小于3，j表示第几个时间点。

4、投料组件，被设置为通过与运算构件电连接以接收所述投料时间，并按照所述投料时间向水解反应槽中进行间歇性或间隔性自动投放产氢原料；或者所述投料组件被设置为包覆产氢原料的水溶性膜材料，所述水溶性膜材料在水解反应槽中的耐水时间与所述投料时间相当，以使得被水溶性膜材料包覆的产氢原料能够在经历所述投料时间后即参与水解产氢反应。

5、本发明第二方面提供了一种高强度持续稳定产氢方法，所述高强度持续稳定产氢方法采用上述高强度持续稳定产氢装置，包括以下步骤：

6、(1)在预定的氯化铵和氯化镁浓度范围内与氢化镁反应，反应温度不高于100℃时，所述模型构件接收水解反应槽在预定产氢时间下的产氢速率数据对，并据此形成以产氢时间xij为变量，且用产氢速率为函数值的分段函数。

7、(2)所述运算构件接收指定的高强度持续产氢速率数据，并将该指定的高强度持续产氢速率作为新的参数代入上述分段函数，计算得到高强度持续稳定产氢的投料时间。

8、(3)所述投料组件接收高强度持续稳定产氢的投料时间信号并按照所述投料时间向水解反应槽中进行间歇性或间隔性自动放氢化镁原料

9、或者采用水溶性膜材料包覆氢化镁，所述水溶性膜材料在水解反应槽中的耐水时间与步骤(2)中计算得到的高强度持续稳定产氢投料时间相当，以使得被水溶性膜材料包覆的产氢原料能够在经历所述投料时间后即参与水解产氢反应。

10、本发明第三方面提供了一种氢燃料动力系统，包括燃料电池，还包括与所述燃料电池连接，且能够向所述燃料电池提供氢气的上述高强度持续稳定产氢装置。

11、与现有技术相比，本发明至少取得以下有益效果中的一项：

12、(1)本发明高强度持续稳定产氢装置，解决了现有水解产氢，想要保持持续稳定且高强度产氢有一定困难的问题。

13、(2)本发明高强度持续稳定产氢装置，通过间歇性或间隔性自动投料组件与运算构件相关联实现了高强度持续稳定产氢。对一些需要稳定高强度供氢的行业产生了一定影响。

14、(3)本发明提供了一种氢燃料动力系统，包括燃料电池，所述高强度持续稳定产氢装置与燃料电池相连接能够向燃料电池提供高强度持续稳定的氢气，使氢燃料动力系统稳定运行。

技术特征：

1.一种高强度持续稳定产氢装置，其特征在于，所述高强度持续稳定产氢装置包括：

2.根据权利要求1所述的高强度持续稳定产氢装置，其特征在于，所述高强度持续稳定产氢装置为在预定的氯化铵和氯化镁浓度范围内与氢化镁反应，反应温度不高于100℃。

3.根据权利要求1所述的高强度持续稳定产氢装置，其特征在于，所述水溶性膜材料的厚度为10～70μm。

4.根据权利要求1所述的高强度持续稳定产氢装置，其特征在于，所述水溶性膜材料可以为壳聚糖材料或聚乙烯醇材料。

5.根据权利要求1所述的高强度持续稳定产氢装置，其特征在于，所述投料组件还包括搅拌构件，所述搅拌构件被设置为与所述运算构件电连接，且能够向所述搅拌构件发送搅拌信号。

6.根据权利要求1所述的高强度持续稳定产氢装置，其特征在于，所述高强度持续稳定产氢装置还包括触摸屏，所述触摸屏被设置为与所述中央处理组件连接并能够进行参数设置以及数据和状态显示。

7.根据权利要求1所述的高强度持续稳定产氢装置，其特征在于，所述高强度持续稳定产氢装置还包括供电电路，所述供电电路被设置为与所述中央处理组件或投料组件连接。

8.根据权利要求2所述的高强度持续稳定产氢装置，其特征在于，所述高强度持续稳定产氢装置中氯化铵浓度不低于0.2mol/l，氯化镁浓度不低于0.5mol/l。

9.一种高强度持续稳定产氢方法，其特征在于，所述高强度持续稳定产氢方法采用如权利要求1至8中任意一项所述的高强度持续稳定产氢装置，所述高强度持续稳定产氢方法包括以下步骤：

10.一种氢燃料动力系统，包括燃料电池，其特征在于，还包括与所述燃料电池连接，且能够向所述燃料电池提供氢气的如权利要求1至8中任意一项所述的高强度持续稳定产氢装置。

技术总结
本发明提供了一种高强度持续稳定产氢装置、产氢方法及其应用，涉及储氢装置技术领域。所述高强度持续稳定产氢装置包括：中央处理组件，具有模型构件和运算构件，所述模型构件用于接收在预定产氢时间下的产氢速率数据，并据此形成以产氢时间X<subgt;ij</subgt;为变量，且用产氢速率为函数值的分段函数。投料组件，所述投料组件通过与运算构件电连接能够接收高强度持续稳定产氢的投料时间信号并进行间歇性或间隔性自动投料；或者所述投料组件为水溶性膜材料，所述水溶性膜材料包覆产氢原料。本发明高强度持续稳定产氢装置，解决了现有氢化镁水解产氢，想要保持持续稳定且高强度产氢有一定困难的问题。

技术研发人员：陈秋荣,陈楚楚,张娅,周学华,胡启明
受保护的技术使用者：嘉兴中科轻合金技术工程中心
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13