硼氢化钠制氢的反应装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于氢气制备技术领域，涉及一种制氢的反应装置，尤其涉及一种硼氢化钠制氢的反应装置。
【背景技术】
[0002]近年来，能源问题一直受到世界各国广泛关注，世界能源组织调查显示，包括煤、石油、天然气等在内的矿物质能源将在未来的100?200年内耗尽，新的能源利用技术应运而生，并被不断的开发利用起来。
[0003]质子交换膜(PEM)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、通信基站和可移动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，昂贵的储氢、加氢设施基础严重阻碍了燃料电池汽车的商业化进程。
[0004]氢气作为能源载体，通过化学、生物或者电解方式来制取。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，其能量密度仍低于汽油，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:原料产物环境友好，不排放有害气体；储氢量高；储存、使用安全，运载方便；制备的氢气纯度高，不会造成燃料电池电极催化剂的毒化；能量利用率高，不需要外加能量就可以把NaBH4及一部分水中的氢释放出来。通过对已公开的专利号为 CN101353155A、CN102101645A、CN103552982A、CN201268575Y、CN201305456Y、CN203238030U等有关NaBH4水解或者醇解制氢反应器的研究，目前还没有任何一款装置提出针对制氢反应过程中存在的反应液浓度梯度、反应副产物在催化剂表面沉积使催化剂失去催化活性这两个问题的有效解决措施。因而，NaBH4溶液水解或者醇解制氢体系中依然存在反应原料NaBH4反应不充分，氢气释放量低、副产物难清除等一系列的问题，这些问题阻碍了硼氢化物现场制氢技术在便携式燃料电池电源设备和燃料电池汽车的应用。
[0005]有鉴于此，如今迫切需要设计一种新型制氢设备，以便克服现有制氢设备的上述缺陷。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是:提供一种硼氢化钠制氢的反应装置，可有效解决现有反应体系中反应溶液存在浓度梯度的问题，同时解决现有反应体系中的反应副产物覆盖在催化剂表面而致使催化剂失活的技术难题。
[0007]为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:
[0008]—种硼氢化钠制氢的反应装置，所述反应装置包括:溶液储存机构、制氢反应机构、控制系统；
[0009]所述制氢反应机构设置于溶液储存机构中，控制系统连接制氢反应机构，控制制氢反应机构的动作；溶液储存机构设有氢气输出端口 ；
[0010]所述溶液储存机构包括聚四氟乙烯材料制成的上盖、反应槽，溶液储存机构的内部配有PVC塑胶垫，上盖与反应槽之间采用螺纹方式实现密封连接，防止氢气的泄露；
[0011]所述制氢反应机构包括反应床体、旋转驱动机构；旋转驱动机构与反应床体连接，驱动反应床体旋转；控制系统与旋转驱动机构连接，控制旋转驱动机构旋转；
[0012]所述旋转驱动机构为高速旋转电机，溶液储存机构的上盖的中间部位配有高速旋转电机；
[0013]所述控制系统由可显示反应系统温度、压强、反应床体转速的LCD显示屏及反应床体转速可控电路两部分集成，温度传感器及压强传感器装置于反应容器的上盖；根据所需的离心力大小、反应副产物与催化剂的分离效果，通过反应床体转速可控电路设置不同的转速，控制高速旋转电机的不同转速，为反应副产物从催化剂外表面和内部孔道中的脱离提供不同的动力支持；系统自带温度传感器(TS, Temperature Sensor)、压强传感器(PS, Pressure Sensor)，通过可控电路装配的IXD显示屏实时显示系统内部的温度、压强情况，便于对反应系统的实施安全监测。
[0014]所述反应床体主要由连接杆和中间固定在连接杆上的三个支撑叶片，相邻的两个支撑叶片成120°角，每个支撑叶片的上边外角装配一只可活动的弧边扣钮，下边外角配有一固定卡槽；
[0015]反应所需制氢催化剂包裹在反应床体上，催化剂的下边镶嵌在卡槽中，催化剂的上边沿通过三个支撑叶片装配的弧边纽扣固定，以防止催化剂在反应床体转动过程中的松散脱落；
[0016]支撑叶片、连接杆、可动的弧边纽扣、固定卡槽在内的整个反应床，均选用具有良好的憎水性和机械强度、不与反应溶液发生化学反应、不吸附氢气、能够耐碱腐蚀的聚四氟乙稀材料制成；
[0017]制氢催化剂选用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、孔隙率、比表面积大的非担载型的贵金属或非贵金属或非金属催化剂，所述催化剂为Pt、Ru、Fe、Co或其合金，或者选用以各种碳材料、多孔的金属网、塑料网为催化剂载体的担载型多孔催化剂，所述催化剂为泡沫镍载Ru或泡沫镍载Co或聚丙烯晴纤维载Ru ;
[0018]所述氢气输出端口设有一只耐碱耐腐蚀的气阀，气阀的一端螺纹嵌入溶液储存机构的上盖，气阀的另一端与一条用聚四氟乙烯材料制成的输气管相连接。
[0019]—种硼氢化钠制氢的反应装置，所述反应装置包括:溶液储存机构、制氢反应机构、控制系统；
[0020]所述制氢反应机构设有制氢催化剂，所述制氢反应机构设置于溶液储存机构中，控制系统连接制氢反应机构，控制制氢反应机构动作；溶液储存机构设有氢气输出端口。[0021 ] 作为本发明的一种优选方案，所述溶液储存机构包括聚四氟乙烯材料制成的上盖、反应槽，溶液储存机构的内部配有PVC塑胶垫，上盖与反应槽之间采用螺纹方式实现密封连接，防止氢气的泄露。
[0022]作为本发明的一种优选方案，所述制氢反应机构包括反应床体、旋转驱动机构；旋转驱动机构与反应床体连接，驱动反应床体旋转；控制系统与旋转驱动机构连接，控制旋转驱动机构旋转。
[0023]作为本发明的一种优选方案，所述旋转驱动机构为高速旋转电机，溶液储存机构的上盖的中间部位配有高速旋转电机。
[0024]作为本发明的一种优选方案，所述控制系统在反应系统的上盖装载有温度传感器、压力传感器，通过LCD实施显示的数据，对反应系统内部情况及实验安全进行实施监测；根据所需的离心力大小、反应副产物与催化剂的分离效果，通过控制系统的转速可控电路设置高速旋转电机的不同转速，为反应副产物从催化剂外表面和内部孔道中的脱离提供不同的动力支持。
[0025]作为本发明的一种优选方案，所述反应床体主要由连接杆和中间固定在连接杆上的三个支撑叶片，相邻的两个支撑叶片成120°角，每个支撑叶片的上边外角装配一只可活动的弧边扣钮，下边外角配有一固定卡槽；
[0026]反应所需催化剂包裹在反应床体上，催化剂的下边镶嵌在卡槽中，催化剂的上边沿通过三个支撑叶片装配的弧边纽扣固定，以防止催化剂在反应床体转动过程中的松散脱落；
[0027]支撑叶片、连接杆、可动的弧边纽扣、固定卡槽在内的整个反应床，均选用具有良好的憎水性和机械强度、不与反应溶液发生化学反应、不吸附氢气、能够耐碱腐蚀