氫化鎂制氫儲氫一體化裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種氫化鎂制氫儲氫一體化裝置，包括給料裝置、給水裝置、氫氣發生器和氫氣分離裝置；其中，氫氣發生器上設置有粉末噴霧裝置、噴水裝置；給料裝置的粉末輸出口與粉末噴霧裝置的粉末輸入口相連，給水裝置的出水口與噴水裝置的進水口相連，氫氣分離裝置的混合氣體輸入口與氫氣發生器的混合氣體輸出口相連。本實用新型專利技術采用噴霧方式將原料和水加入氫氣發生器中，提高了反應效率。

Magnesium hydride hydrogen storage hydrogen storage integrated device

The utility model discloses a magnesium hydride hydrogen hydrogen storage device, comprising a feeding device, a water supply device, hydrogen generator and hydrogen separation device; wherein, the hydrogen generator is arranged on the powder spraying device, spraying device for powder powder; input output and powder spraying device feeding device of the outlet is connected with the inlet and the outlet. Sprinkler water supply device is connected with the output device, mixed gas separation of hydrogen gas mixture inlet and outlet connected to a hydrogen generator. The utility model adopts the spray method to add the raw material and the water into the hydrogen generator to improve the reaction efficiency.

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及燃料電池領域中的制氫儲氫技術，具體地指一種氫化鎂制氫儲氫一體化裝置。
技術介紹
氫是未來能源載體的重要選擇之一。在全球氣候變暖以及環境污染日益嚴重的情況下，新能源的廣泛利用已經迫在眉睫，而氫能因其特有的優勢，受到廣泛關注。在這一輪全球可再生能源浪潮的引領下，氫能以其特質顯現了在能源領域的重要性。它是世界上最常見的元素，并且在燃燒時不產生有害物質。在軍工領域中，因為其幾乎可以做到靜音運行，使得氫燃料電池受到各國親睞，越來越多的國家也開始加大其研發力度。不幸的是，純氫的存儲是個問題：在燃料箱里存儲足夠的氫氣需要極大的壓力。這些實際問題阻礙了氫作為燃料在汽車或者移動裝置設備方面的應用。在移動設備和電動汽車領域，燃料電池汽車在動力以及安全性能等方面都有鋰電池汽車不可比擬的優勢，但由于非鉑催化劑的性能還未能達到鉑催化劑的效果，加之制氫、儲氫成本高昂等原因，使其商業化進程減慢。現有的儲氫方法基本分為：1.高壓儲氫；2.物理儲氫；3.化學儲氫；4.液體儲氫。但是每一種儲氫方式都有各自的弊端，高壓儲氫是目前為止是最有前景的適用于電動汽車的儲存方式，但是由于其高成本和質量儲氫密度不高的因素，還有待進一步發展；物理儲氫大多數理論儲氫質量都能夠達到標準，但是實際的儲氫密度卻很低，是一個難以攻克的屏障；化學儲氫的安全性和儲氫質量都比較高，但是儲放條件苛刻，又存在儲氫物質的循環使用效力的問題；液體儲氫研
究目前也有突破，只是其安全問題和高成本也制約了其進一步推廣。至于備受關注的制氫技術，通過長期的科研實踐，制氫效率不斷提高，制氫成本不斷降低，采用可再生能源為原材料的制氫工藝，已經達到可工業化水平。在工業領域，如果能夠將制氫、儲氫和用氫一體化，即制即用，那么就可以省略儲氫這一成本高、能效低的過程，從而實現更大的經濟效益。水解制氫完全可以做到即制即用，彌補電解水制氫能量轉化低這個不足，但其中也存在可控性差、裝置過于復雜等情況。在眾多活性金屬及氫化物中，鎂基材料具有很高的理論制氫量(Mg 8.2％，MgH2 15.2％)。鎂在地球中儲量豐富(在地殼中含量達2.4％，海水中含量達0.13％)，價格低廉，是制備低成本、高性價比制氫原料的理想選擇。鎂基材料易儲存、反應條件溫和、副產物為對環境友好的Mg(OH)2，被認為極具發展潛力。但是，隨著水解反應的進行，副產物Mg(OH)2形成鈍化層包覆在未反應的顆粒表面，增加了水向顆粒內部擴散的時間，造成動力學性能下降，轉化率降低等問題。由于Mg(OH)2鈍化層阻礙了水向顆粒內部擴散，使水解反應在經過初期高速反應階段后就迅速停滯。為了提高水解制氫效率和反應速率，目前采用的方法主要有球磨原料，改變水溶液成分，添加催化劑金屬或氫化物摻雜等。為了提高水解制氫效率和反應速率，很多研究者通過降低粉末的顆粒尺寸、調解pH值以及添加催化劑等方法來提高其反應效率。中國專利申請“連續可控的氫化鎂水解制氫裝置及利用該裝置制氫的方法”(申請號：201510012793.3)公開了一種氫化鎂水解制氫裝置及制氫方法，該裝置包括氫化鎂儲器、氯化鎂溶液儲器、制氫反應器和固液分離器，制氫反應器的第一進料口連接氫化鎂儲器，制氫反應器的第二進料口連接氯化鎂溶液儲器，制氫反應器的第一導出口連接氫氣凈化器，制氫反應器的第二導出口通過螺旋反應管連接固液
分離器的入口，固液分離器的出口連接氫氣凈化器。該方法采用機械球磨或超聲活化對氫化鎂活化預處理；采用機械球磨活化時間為0.5h～5h，優選機械球磨活化時間為3h～4h，轉速為100rpm～450rpm，球料比為10:1～40:1。該方法和裝置可以在長時間條件下實現固液反應物流態化反應，穩定可控地輸出氫氣。上述裝置和方法對于提高氫化鎂反應效率都有一定的效果，但是如果要達到商業應用，其效能還是遠遠不夠的，并且難以解決副產物Mg(OH)2形成鈍化層的問題。
技術實現思路
本技術的目的在于提供一種制氫反應效率較高的氫化鎂制氫儲氫一體化裝置。為實現上述目的，本技術所提供的氫化鎂制氫儲氫一體化裝置，包括給料裝置、給水裝置、氫氣發生器和氫氣分離裝置，所述氫氣發生器上設置有粉末噴霧裝置、噴水裝置和混合氣體輸出口，所述粉末噴霧裝置上設置有粉末輸入口，所述噴水裝置上設置有進水口；所述給料裝置上設置有用于輸入復合物粉末的原料輸入口、用于輸入氮氣的氮氣輸入口和用于輸出復合物粉末的粉末輸出口；所述氫氣分離裝置上設置有混合氣體輸入口、氮氣輸出口和氫氣輸出口；所述給料裝置的粉末輸出口與粉末噴霧裝置的粉末輸入口相連，所述給水裝置的出水口與所述噴水裝置的進水口相連，所述氫氣分離裝置的混合氣體輸入口與氫氣發生器的混合氣體輸出口相連。該裝置的工藝流程簡述如下：氫化鎂從粉末噴霧裝置噴入氫氣發生器中，與從噴水裝置噴入氫氣發生器的水進行反應，反應放熱使水霧氣化，氣液混合態的水在氫氣發生器中與氫化鎂粉末噴霧接觸并發生反應，反應產生的混合氣體(含水汽、氮氣和氫氣)從混合氣體輸入口進入氫氣分離裝置，在氫氣分離裝置中進行分離，最終得到氫氣，同時回收其中的氮氣。本技術所稱氫化鎂包括通常用于制氫的氫化鎂，以及主要成分為
氫化鎂的氫化鎂復合物粉末。優選地，所述粉末噴霧裝置為圓環形的粉末噴管，環繞設置在氫氣發生器的上部，所述粉末噴管上分布有若干粉末噴口；所述噴水裝置為圓環形的噴水管，環繞設置在氫氣發生器的下部，所述噴水管上分布有若干噴水口。優選地，所述給料裝置包括加料罐和給料調節閥，所述給料調節閥的兩端分別與加料罐的粉末輸出口、粉末噴霧裝置的粉末輸入口相連，所述加料罐設置有氣力輸送裝置(如倉泵)。通過給料調節閥可精確控制氫化鎂粉末的反應量，便于控制反應速率。優選地，所述氫氣分離裝置包括混合氣體分離器和氫氮氣分離槽，所述氫氣分離裝置的混合氣體輸入口設置在混合氣體分離器上，所述氫氣分離裝置的氫氣輸出口設置在氫氮氣分離槽上，所述混合氣體分離器的氫氮氣輸出口與氫氮氣分離槽的氫氮氣輸入口相連?；旌蠚怏w通過混合氣體分離器進行氣液分離，再通過氫氮氣分離槽使氫氣和氮氣得到分離。優選地，所述氫氮氣分離槽為變壓吸附分離氮氣和氫氣的分離槽。變壓吸附是一種新型氣體吸附分離技術，可在室溫和不高的壓力下工作，床層再生時不用加熱，產品純度高，節能經濟。優選地，所述給水裝置包括儲水槽和水泵，所述水泵的一端與儲水槽的出水口相連，另一端與所述噴水裝置的進水口相連。優選地，還包括氫氣緩沖罐，所述氫氣分離裝置的氫氣輸出口與氫氣緩沖罐的氫氣輸入口相連。優選地，還包括氫氧燃料電池，所述氫氧燃料電池的氫氣輸入口與所述氫氣緩沖罐的氫氣輸出口相連。本技術的有益效果如下：1)在氫氣發生器中，以噴霧的形式加入氫化鎂粉末，有利于反應的進行，使反應更徹底，也可以更好的控制反應速率，提高了反應效
率。2)由于反應是放熱反應，噴水管噴出來的水會處于液態和氣態的混合狀態，氣液混合態的水與氫化鎂粉末的反應效率比常規的液態水的反應效率顯著提高，有效避免反應過程中發生鈍化反應，從而顯著延長了反應的可持續性，提高了反應效率。氫氣發生器下方的液態水溶液，也可以進行二次回收與利用。附圖說明圖1為本技術所設計的氫化鎂制氫儲氫一體化裝置的結構示意本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種氫化鎂制氫儲氫一體化裝置，包括給料裝置、給水裝置、氫氣發生器(1)和氫氣分離裝置，其特征在于：所述氫氣發生器(1)上設置有粉末噴霧裝置、噴水裝置和混合氣體輸出口，所述粉末噴霧裝置上設置有粉末輸入口，所述噴水裝置上設置有進水口；所述給料裝置上設置有原料輸入口、氮氣輸入口和粉末輸出口；所述氫氣分離裝置上設置有混合氣體輸入口、氮氣輸出口和氫氣輸出口；所述給料裝置的粉末輸出口與粉末噴霧裝置的粉末輸入口相連，所述給水裝置的出水口與所述噴水裝置的進水口相連，所述氫氣分離裝置的混合氣體輸入口與氫氣發生器(1)的混合氣體輸出口相連。

【技術特征摘要】
1.一種氫化鎂制氫儲氫一體化裝置，包括給料裝置、給水裝置、氫氣發生器(1)和氫氣分離裝置，其特征在于：所述氫氣發生器(1)上設置有粉末噴霧裝置、噴水裝置和混合氣體輸出口，所述粉末噴霧裝置上設置有粉末輸入口，所述噴水裝置上設置有進水口；所述給料裝置上設置有原料輸入口、氮氣輸入口和粉末輸出口；所述氫氣分離裝置上設置有混合氣體輸入口、氮氣輸出口和氫氣輸出口；所述給料裝置的粉末輸出口與粉末噴霧裝置的粉末輸入口相連，所述給水裝置的出水口與所述噴水裝置的進水口相連，所述氫氣分離裝置的混合氣體輸入口與氫氣發生器(1)的混合氣體輸出口相連。2.根據權利要求1所述的氫化鎂制氫儲氫一體化裝置，其特征在于：所述粉末噴霧裝置為圓環形的粉末噴管(1.1)，環繞設置在氫氣發生器(1)的上部，所述粉末噴管(1.1)上分布有若干粉末噴口(1.3)；所述噴水裝置為圓環形的噴水管(1.2)，環繞設置在氫氣發生器(1)的下部，所述噴水管(1.2)上分布有若干噴水口。3.根據權利要求1所述的氫化鎂制氫儲氫一體化裝置，其特征在于：所述給料裝置包括加料罐(2)和給料調節閥(2.1)，所述給料調節閥(2.1)的兩端分別與加料罐(2)的粉末輸出口、粉末...

【專利技術屬性】
技術研發人員：程宇婷，鄭興才，周歡歡，武慧君，
申請(專利權)人：武漢凱迪工程技術研究總院有限公司，
類型：新型
國別省市：湖北;42