【技術實現步驟摘要】
一種用于鋁水反應制氫的輕量化集成反應器
[0001]本專利技術涉及氫能源制備領域，特別涉及一種用于鋁水反應制氫的輕量化集成反應器。
技術介紹
[0002]目前為止，制取氫氣的方法主要包括傳統的化石燃料轉換制氫、電解水制氫、新型的生物制氫、光催化分解制氫以及金屬制氫等，其中以鋁、鋁合金等為代表的金屬材料作為制氫材料引起了人們的關注，一方面鋁是地殼中含量最豐富的金屬元素，來源廣泛，價格低廉；另一方面鋁水解制氫具有很高的氫氣產量，儲氫值為11.1％，反應過程不產生含碳和氮的有害物質，產物環境友好，副產物可實現完全的循環利用。
[0003]鋁水反應制氫是一種具有獨特優勢的供氫方式，通過合適的反應裝置可以提供可靠的氫源。然而鋁表面致密的氧化層阻止了鋁水的接觸反應產生氫氣，在目前的一些除去鈍化層的方法中，如加堿法、熔融法、合金法等，加入一定濃度的堿溶液是一種快速、比較行之有效的方法。然而堿的強腐蝕性以及反應過程的放熱效應，反應放出的熱量如果不能得到有效控制，存在因反應倉內部溫度過高而引起爆炸的危險。
[0004]現有技術中針對反應倉內的鋁水反應散熱處理多為獨立裝置，其次產氫速率與堿濃度、反應溫度以及反應面積有關，要控制該反應并獲得穩定流量的氫氣，一個重要措施是控制固液反應的面積和及時移除反應熱。
[0005]因此為了適應和滿足鋁水反應制氫對反應器提出的耐堿性、耐高溫環境要求，且進一步提高制氫反應器的空間利用率從而增強其實用性，設計一種結果簡單、安全可靠、輕量化的集成鋁水制氫反應器是主要的發展方向。>
技術實現思路
[0006]針對現有技術存在的不足，本專利技術的目的是提供一種用于鋁水反應制氫的輕量化集成反應器，具有提高空間利用率從而增強其實用性，實現輕量化、集成化設計的效果。
[0007]本專利技術的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：一種用于鋁水反應制氫的輕量化集成反應器，包括：
[0008]內膽，其內部形成供鋁水反應的反應腔；
[0009]外罩，罩設在所述內膽外部；
[0010]連接框，固定于所述內膽和所述外罩的上端；
[0011]所述內膽、所述外罩以及所述連接框之間形成夾層，同時所述內膽和所述外罩之間設置有支撐層。
[0012]本專利技術在一較佳示例中可以進一步配置為：所述支撐層上貫穿設置有通孔，使得所述夾層內形成相互連通的散熱流道。
[0013]本專利技術在一較佳示例中可以進一步配置為：所述支撐層包括若干側板和若干底板，所述側板和所述底板均呈角鋼狀設置，且兩側與所述內膽固定，折角位置與所述外罩固
定。
[0014]本專利技術在一較佳示例中可以進一步配置為：所述內膽和所述外罩的底部位置呈圓弧狀設置，所述內膽和所述外罩的拐角位置處設置有圓弧形的連接板。
[0015]本專利技術在一較佳示例中可以進一步配置為：其中兩側的所述連接板的一端連接所述側板的折角位置，且另一端連接所述底板的折角位置，另外兩側的所述連接板的一端連接所述側板的折角位置，且另一端連接所述底板的側壁。
[0016]本專利技術在一較佳示例中可以進一步配置為：所述內膽和所述外罩的四周拐角位置呈圓弧狀設置，所述內膽和所述外罩的拐角位置處設置有加強板。
[0017]本專利技術在一較佳示例中可以進一步配置為：所述加強板呈角鋼狀設置，且兩側與所述內膽固定，折角位置與所述外罩固定。
[0018]本專利技術在一較佳示例中可以進一步配置為：所述加強板內部設置有加強筋，所述加強筋的一端固定于所述加強板的折角位置，且另一端固定于所述內膽的拐角位置。
[0019]本專利技術在一較佳示例中可以進一步配置為：所述側板、所述底板以及所述加強板的夾角均為銳角。
[0020]本專利技術在一較佳示例中可以進一步配置為：所述內膽、所述外罩、所述連接框以及所述支撐層均為鈦合金材質。
[0021]綜上所述，本專利技術具有以下有益效果：
[0022]1.通過采用輕量化剛度結構設計，可有效實現減重，減小了反應器整體體積和重量，實現了反應器輕量化、集成化設計；
[0023]2.通過采用鈦合金材質，使得整個反應器可滿足耐堿性、耐高溫環境要求，提高制氫反應器的空間利用率從而增強其實用性；
[0024]3.通過在反應器內設置搞結構強度的支撐層，起剛性支撐作用，實現共同承載，可耐受反應過程產生的氫氣以及放熱效應綜合形成的內壓；
[0025]4.通過在支撐層上開設通孔，使支撐層可作為冷卻水的循環流道，增大散熱面積，提高散熱效率，提高反應器空間利用率；
[0026]5.通過根據流體及熱仿真結果設置進水口和出水口的位置，并通過調整控制閥開度控制冷卻水循環速度，從而實現內膽內溫度控制。
附圖說明
[0027]圖1是實施例的結構示意圖；
[0028]圖2是實施例的連接關系示意圖；
[0029]圖3是實施例的支撐層的結構示意圖；
[0030]圖4是實施例的加強板和加強筋的結構示意圖。
[0031]附圖標記：1、內膽；2、外罩；3、連接框；4、支撐層；41、側板；42、底板；5、通孔；6、連接板；7、加強板；8、加強筋。
具體實施方式
[0032]以下結合附圖對本專利技術作進一步詳細說明。
[0033]如圖1、圖2所示，一種用于鋁水反應制氫的輕量化集成反應器，包括內膽1、外罩2
以及連接框3，內膽1、外罩2以及連接框3均采用鈦合金材質，利用鈦合金具有強度高而密度又小，機械性能好，韌性和抗蝕性能好的優點，使得整個反應器滿足耐堿性、耐高溫的環境要求。
[0034]如圖1、圖2所示，內膽1的內部形成供鋁水反應的反應腔，外罩2罩設在內膽1外部，連接框3固定于內膽1和外罩2的上端，使得內膽1、外罩2以及連接框3之間形成密閉的夾層。
[0035]如圖1、圖2所示，內膽1和外罩2之間設置有鈦合金材質的支撐層4，支撐層4起剛性支撐作用，可耐受反應過程產生的氫氣以及放熱效應綜合形成的內壓。支撐層4上貫穿設置有若干通孔5，使得夾層內形成相互連通的散熱流道，同時外罩2上具有進水口和出水口，以利用冷水對反應器進行循環散熱。
[0036]因此在反應器使用之前，先給內膽1和外罩2之間的夾層中注入冷卻水，內膽1中可直接填裝固態制氫混合填料。使用時，內腔固態制氫材料與水反應生成氫氣，此時反應器中的氫氣通過上部的出氣口輸出至其它儲存或供氫單元。
[0037]與此同時，打開進水口上的控制閥通過水循環實現控溫，冷卻水在外部的循環泵的作用下在夾層中進行循環，可將鋁水反應器在水解反應過程中產生的熱量導出。
[0038]其中在進水口和出水口的位置選擇過程中，根據流體及熱仿真結果，利用有限元分析確定水循環過程中各處的溫度值，根據溫度值的變化選擇進水口和出水口的位置，從而選擇最優的水路。并且在水流循環冷卻過程中，可通過調整控制閥的開度控制冷卻水循環速度，從而實現內膽1內的溫度控制。
[0039]如圖3、圖4所示，支撐層4包括若干側本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種用于鋁水反應制氫的輕量化集成反應器，其特征在于：包括：內膽(1)，其內部形成供鋁水反應的反應腔；外罩(2)，罩設在所述內膽(1)外部；連接框(3)，固定于所述內膽(1)和所述外罩(2)的上端；所述內膽(1)、所述外罩(2)以及所述連接框(3)之間形成夾層，同時所述內膽(1)和所述外罩(2)之間設置有支撐層(4)。2.根據權利要求1所述的一種用于鋁水反應制氫的輕量化集成反應器，其特征在于：所述支撐層(4)上貫穿設置有通孔(5)，使得所述夾層內形成相互連通的散熱流道。3.根據權利要求2所述的一種用于鋁水反應制氫的輕量化集成反應器，其特征在于：所述支撐層(4)包括若干側板(41)和若干底板(42)，所述側板(41)和所述底板(42)均呈角鋼狀設置，且兩側與所述內膽(1)固定，折角位置與所述外罩(2)固定。4.根據權利要求3所述的一種用于鋁水反應制氫的輕量化集成反應器，其特征在于：所述內膽(1)和所述外罩(2)的底部位置呈圓弧狀設置，所述內膽(1)和所述外罩(2)的拐角位置處設置有圓弧形的連接板(6)。5.根據權利要求4所述的一種用于鋁水反應制氫的輕量化集成反應器，其特征在于：其中兩側的所述連接板(6)的一端連接所述側板(41)...
【專利技術屬性】
技術研發人員：賀樂，陳業華，
申請(專利權)人：北京華創慧氫科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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