[发明专利]一种制氢方法及制氢装置

说明书

技术领域

本发明涉及化学制氢的方法及制氢装置。

背景技术

人类自开始发明用火以来，一直沿用以植物纤维(木材)，煤炭，石油，火电等以生物能源为主体的能源发展道路。时至今日，面对这些不能再生的能源大量开发使用，不仅使这些有限的资源面临枯竭，也给人类环境带来严重的灾难。正是在这种背景下，氢能就被人们提到议事日程上来。因为氢能资源广，品位高，是石油发热量的三倍，能再生，无污染，同时又是重要的化工原料，广泛应用于无机和有机合成。但传统的制氢工艺如电解制氢，烷、烃类制氢都是以牺牲常规能源为代价来获取氢能，因此被称为“贵族能”，除国防军事上用于发射火箭导弹，以及半导体工业上用一部分高纯度氢能外，大部分工业部门民用部门都因成本过高无法涉足使用。为此各国政府都拨巨资，用于研发各种可能开发的新能源，热化学循环制氢的设想就是在这种背景下，由于氢能的诸多优点，于上个世纪60年代，首先被Funk等人提出这个设想。提出这个设想的基本原理为：如果一步法分解水，需要高达3000℃的高温才能把水分解出H₂和O₂，技术上设备材料上都存在困难。于是Funk等人提出用多步反应的方法，在较低温度下，便于逐步分解。这个设想是对的，但50多年来，人们还是不能彻底提出一个有效的能顺利多步分解的方法。尽管近半个世纪来，研究工作很活跃，欧、美、日等各国政府都投入巨资竞相研究开发，并成为一个热门话题，先后有日本东京大学、原子能研究所，欧洲共同体联合研究中心，德国的于利希研究中心，美国的拉斯阿拉莫斯科学实验室等科研机构先后提出氧化物系，卤化物系，含硫体系等多种方案，共200多个。但大部分都不幸夭折。目前尚存几个方案处在研究阶段。综观这些试验的经验，如果想要取得成功。人们总结出几条基本条件：

一、各分步的反应的产量必须很高，以保证较高的总产率。

二、分步反应的总数目必须尽可能少。

三、需要在高温下反应的中间产物应比较容易处理。

四、各反应均不能有副产物产生。

五、组成物A和B应该是容易大量获得的单质或化合物，且价格便宜。

六、过程所包含的化合物都不会对环境造成破坏。

发明内容

本发明要解决目前化学制氢设备复杂，费用高，效率低，难度大等问题，为此提供本发明的制氢方法及制氢装置，采用这种方法及装置，设备相对简单，成本较低，效率较高，环保性好。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案包括制氢方法及制氢装置。

本发明的一种制氢方法，其一之特殊之处是：

在反应器内填充Fe₂O₃，将摩尔比分别为6∶1∶1的NO₂、H₂O(液)、O₂加入反应器，在50～78℃下按下式反应——

Fe₂O₃+6NO₂+H₂O(液)+O₂→2Fe(NO₃)₃+H₂.....................(1)制H₂，收集H₂后，将存留在所述反应器内的Fe(NO₃)₃，在215～250℃下分解——

生成Fe₂O₃、NO₂、O₂，收集NO₂、O₂后，将存留在所述反应器内的Fe₂O₃用于下一次制氢反应。

本发明可以将式(2)分解所得NO₂、O₂收集后用于下一次制氢反应。

本发明的一种制氢方法，其二之特殊之处是：

在反应器内填充Al₂O₃，将摩尔比分别为6∶2∶1/2的NO₂、H₂O(液)、O₂加入反应器，在50～79℃下按下式反应——

制H₂，收集H₂后，将存留在所述反应器内的Al(NO₃)₃，在437～480℃下分解——