以氢化镁为储氢材料的制氢装置及方法与流程

本发明涉及制氢，尤其涉及以氢化镁为储氢材料的制氢装置及方法。

背景技术：

1、氢化镁(mgh2)是一种已知的储氢材料,可与水反应产生氢气,并放出大量的热量,化学应方程式如下：

2、mgh2+2h2o→mg(oh)2+2h2,△h＝-268kj/mol-mgh2

3、上述的产氢方法叫做水解制氢。关于水解制氢有人提出气态-固态反应(gas–solid reaction),也就是水蒸气-氢化物水解反应,,从水箱用打水泵将液态水打出,通过加热器,液态水汽化成水蒸气,水蒸气进入反应腔内与氢化镁接触反应产生氢气,再将氢气导入燃料电池即可发电。因为氢化镁水解反应是放热,反应启动后反应腔的温度可维持100℃以上,高温的反应腔不会存在液态水,并且水解反应放出的热量可以加以利用，取代加热器使液态水汽化成水蒸气；

4、在专利申请us2016/0023897a1中，氢化镁粉末颗粒直径＜50μm，堆填密度0.4-0.7g/cm3，为使反应腔获得较高的能量密度，通常对反应腔内燃料采取压实处理。氢化镁堆填密度较低时，水蒸气及氢气在填料中具有良好的渗透性；当堆填密度较高时，气体的渗透性将显著变差，不利于水蒸气在反应腔内的分布和氢气的流出，反应的转化率和产氢速率降低；氢化镁填料渗透性变差容易导致反应腔内气体积累以致压力骤增，导致反应腔破裂，高温氢气接触空气引发燃烧，引起爆炸事故；因此，针对上述技术中存在的技术问题，本申请提出了一种以氢化镁为储氢材料的制氢装置及方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的以氢化镁为储氢材料的制氢装置。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：以氢化镁为储氢材料的制氢装置，包括底板、设于底板顶部一侧的储氢罐、安装在储氢罐顶部开口处的罐盖、设于底板顶部一侧的水箱和设于水箱顶部的蒸汽发生器，所述储氢罐的一侧壁上连通设有出气管，所述储氢罐内部设有两组拼接在一起用于储氢材料存放的固定架，每组所述固定架上安装有多层水平放置的承托板，所述承托板上堆放有多块氢化镁环块，所述承托板的顶面设有用于氢化镁环块放置限位的导气组件；所述储氢罐的另一端设有外端封闭的进汽管，所述蒸汽发生器上的进水管贯穿至水箱内部下端；且所述蒸汽发生器的出汽端与进汽管固定连通，且所述进汽管位于储氢罐内部的管体上固定连通设有增湿箱，所述增湿箱的内部设有用于水蒸汽二次加湿的增湿组件。

3、优选地，所述导气组件包括开设在承托板顶面中部的过气槽、水平安装在过气槽顶部的通气网板和竖向固定设于通气网板顶面中部的导气筒，所述导气筒的外壁上等距开设有多个通气孔，所述导气筒的底端贯穿出承托板的底面外，且所述导气筒的底端为缩颈状管体结构。

4、优选地，所述导气筒的通气孔内部塞设有碳布块，所述导气筒的内壁上设有一层多孔保温套。

5、优选地，所述固定架下方的储氢罐内底面上设有集流扁箱，所述固定架最下方承托板上的导气筒底端与集流扁箱的进入端固定连通；所述集流扁箱的底部设有多根延伸出储氢罐外部的排氢阀管。

6、优选地，所述增湿组件包括固定连接在进汽管内端上部的主管、固定连通在进汽管内端下部的支管和水平固接在增湿箱中部内的阻流板；所述支管的内端向下弯折为l型状的管体结构；且所述增湿箱下部内灌注有水体；所述支管的底端出口位于下部的水体中；所述增湿箱的一侧壁上部开设有出汽弧口，所述出汽弧口中安装有防护网板。

7、优选地，所述阻流板的顶面等距开设有多个圆锥台柱状的阻流孔。

8、优选地，所述固定架四角的架体上均开设有用于承托板固定的定位槽，所述定位槽内部竖向固接有导向杆，所述承托板四角均固接有套管，所述套管活动套接在导向杆上，且所述导向杆的上部杆体上开设有外螺纹，所述导向杆的顶端套接有压紧螺母，且压紧螺母下方的导向杆上活动套接有用于最上方承托板压紧的定位环板。

9、本发明还提出了以氢化镁为储氢材料的制氢装置的使用方法，包括以下步骤：

10、s1，首先将蒸汽发生器通过导线与外部控制设备电性连接，并打开罐盖将固定架放置在储氢罐内部，接着先安装最下方的承托板，并在所安装的承托板的顶部安装通气网板，然后在通气网板的顶部安装导气筒，并且最下方的承托板上安装多块氢化镁环块；

11、s2，在对于最下方的承托板上放置好一部分的氢化镁环块之后，接着在两个固定架上均安装第二层的承托板，接着同样在第二层的承托板安装导气组件，并在第二层的承托板上安装码垛起来的氢化镁环块，最后安装固定架上安装第三层的承托板，并对第三层的承托板通过压紧螺母与定位环板的配合，对第三层的压紧螺母进行限位固定，此时第一层承托板上的导气筒顶端与第二层承托板上的导气筒底端对接；

12、s3，接着关闭储氢罐顶部开口处的罐盖，接着启动蒸汽发生器从水箱内部抽取水体，并转换成高压水蒸汽，通过蒸汽发生器上水蒸汽供送入进汽管内部，进而使水蒸汽通过进汽管进入增湿箱内部，当进汽管中的主管排出水蒸汽时，此时进入增湿箱上部内的水蒸汽会穿过防护网板直接进入储氢罐内部对氢化镁环块进行反应在水蒸汽与与块状氢化镁填料层接触发生反应产生氢气；

13、s4，当进汽管中的水蒸汽通过支管排入增湿箱的下部水体中时，水蒸汽会与增湿箱内部的水体进行二次混合增湿的作用，便于对增湿箱下部内的水体形成水蒸汽，进而提高部分水蒸汽的含水量，在增湿箱下部内的水蒸汽上升时，在其从阻流板通过时，能够起到降速的作用，便于使下部的水蒸汽对上部的水蒸气起到推送的作用；

14、s5，在水蒸气进入储氢罐内部之后，会与内部堆放的氢化镁环块进行反应，并且在通气网板作用下，便于避免与承托板顶面接触的氢化镁环块得不到与水蒸汽之间的反应，有利于水蒸气到达氢化镁环块各部位并与其充分接触反应，达到高效产氢的效果，同时氢气从填料间逸出的更加通畅，以防储氢罐因局部反应剧烈出现压力骤增的情况；接着储氢罐内部的氢气通过通气孔进入导气筒内部，通过在通气孔内部所设置的碳布块以及导气筒内壁上的多孔保温套，由于多孔保温套和碳布块这些棉状物不是绝对的封闭物,可通透氢气的路径多且路径大,便于对氢化镁粉末进行压制处理，有利于氢气的逸出和对mgh填料的阻拦。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过承托板与导气组件和增湿组件的配合，便于对储氢罐内部堆放的氢化镁环块进行充分且快速的生成氢气反应，并且在通气网板作用下，便于避免与承托板顶面接触的氢化镁环块得不到与水蒸汽之间的反应，有利于水蒸气到达氢化镁环块各部位并与其充分接触反应，达到高效产氢的效果，同时氢气从填料间逸出的更加通畅，以防储氢罐因局部反应剧烈出现压力骤增的情况；有利于氢气的逸出和对mgh2填料的阻拦。

技术特征：

1.以氢化镁为储氢材料的制氢装置，包括底板、设于底板顶部一侧的储氢罐(1)、安装在储氢罐(1)顶部开口处的罐盖(2)、设于底板顶部一侧的水箱(3)和设于水箱(3)顶部的蒸汽发生器(4)，其特征在于：所述储氢罐(1)的一侧壁上连通设有出气管(5)，所述储氢罐(1)内部设有两组拼接在一起用于储氢材料存放的固定架(6)，每组所述固定架(6)上安装有多层水平放置的承托板(7)，所述承托板(7)上堆放有多块氢化镁环块(11)，所述承托板(7)的顶面设有用于氢化镁环块(11)放置限位的导气组件；

2.根据权利要求1所述的以氢化镁为储氢材料的制氢装置，其特征在于：所述导气组件包括开设在承托板(7)顶面中部的过气槽、水平安装在过气槽顶部的通气网板(8)和竖向固定设于通气网板(8)顶面中部的导气筒(10)，所述导气筒(10)的外壁上等距开设有多个通气孔(12)，所述导气筒(10)的底端贯穿出承托板(7)的底面外，且所述导气筒(10)的底端为缩颈状管体结构。

3.根据权利要求2所述的以氢化镁为储氢材料的制氢装置，其特征在于：所述导气筒(10)的通气孔(12)内部塞设有碳布块(20)，所述导气筒(10)的内壁上设有一层多孔保温套(21)。

4.根据权利要求3所述的以氢化镁为储氢材料的制氢装置，其特征在于：所述固定架(6)下方的储氢罐(1)内底面上设有集流扁箱(22)，所述固定架(6)最下方承托板(7)上的导气筒(10)底端与集流扁箱(22)的进入端固定连通；所述集流扁箱(22)的底部设有多根延伸出储氢罐(1)外部的排氢阀管(23)。

5.根据权利要求1所述的以氢化镁为储氢材料的制氢装置，其特征在于：所述增湿组件包括固定连接在进汽管(14)内端上部的主管(16)、固定连通在进汽管(14)内端下部的支管(17)和水平固接在增湿箱(15)中部内的阻流板(19)；所述支管(17)的内端向下弯折为l型状的管体结构；且所述增湿箱(15)下部内灌注有水体；所述支管(17)的底端出口位于下部的水体中；所述增湿箱(15)的一侧壁上部开设有出汽弧口，所述出汽弧口中安装有防护网板(18)。

6.根据权利要求5所述的以氢化镁为储氢材料的制氢装置，其特征在于：所述阻流板(19)的顶面等距开设有多个圆锥台柱状的阻流孔。

7.根据权利要求1所述的以氢化镁为储氢材料的制氢装置，其特征在于：所述固定架(6)四角的架体上均开设有用于承托板(7)固定的定位槽，所述定位槽内部竖向固接有导向杆(9)，所述承托板(7)四角均固接有套管，所述套管活动套接在导向杆(9)上，且所述导向杆(9)的上部杆体上开设有外螺纹，所述导向杆(9)的顶端套接有压紧螺母(13)，且压紧螺母(13)下方的导向杆(9)上活动套接有用于最上方承托板(7)压紧的定位环板。

8.根据权利要求1-7任一所述的以氢化镁为储氢材料的制氢装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了以氢化镁为储氢材料的制氢装置及方法，涉及制氢技术领域，包括底板、设于底板顶部一侧的储氢罐、安装在储氢罐顶部开口处的罐盖、设于底板顶部一侧的水箱和设于水箱顶部的蒸汽发生器，承托板上堆放有多块氢化镁环块，承托板的顶面设有用于氢化镁环块放置限位的导气组件；且进汽管的管体上设有增湿箱，增湿箱的内部设有增湿组件；本发明的有益效果是：本发明通过承托板与导气组件和增湿组件的配合，便于对储氢罐内部堆放的氢化镁环块进行充分且快速的生成氢气反应，有利于水蒸气到达氢化镁环块各部位并与其充分接触反应，达到高效产氢的效果，同时氢气从填料间逸出的更加通畅，以防储氢罐因局部反应剧烈出现压力骤增的情况。

技术研发人员：唐邦志,朱斌
受保护的技术使用者：昆山佳俊智能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15