[实用新型]无动力独立的深水作业浮筒充气装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种深水作业浮筒充气装置，更具体地说，本实用新型涉及一种利用硼氢化钠水解制氢，无动力独立实行浮筒充气的装置。

背景技术

海洋水下作业通常通过浮筒建立工作平台，浮筒通常为封闭式结构，通过向浮筒充入高压气体使浮筒能够悬浮于水下，但深海的高压对浮筒材料的耐压强度提出很高的要求。浮筒内外的压力差容易造成浮筒的变形和受损，致使浮筒失效。为了解决这些问题，实用新型专利（CN101850835A）提出一种用于深水作业的水中钢结构浮筒的充气方法，在浮筒的底部开设一个使浮筒内部与外部相通的开孔，当浮筒位于水中时，海水可从开孔进入到浮筒的内部；利用空气压缩机向浮筒的顶部充入气体，通过调整浮筒内气体压力来平衡浮筒内液面的压力。但压缩机的动力和空气来源必须来源于海洋平台的支撑。水下工作深度越深，水下作业平台与海洋平台的维系就越困难。特别是在上千米以至于万米的深海区，依靠这种方法是不可能实现深海水下平台的搭建。

硼氢化钠是含氢量较高的络合氢化物（含氢量10.8wt%），是一种白色的固体。美国专利（US 6 358 488）报道了采用镍、钴或储氢合金粉末催化硼氢化钠水解发生氢气的方法。反应方程式如下：

NaBH₄+ 2H₂O→4H₂ +NaBO₂

在常温常压下硼氢化钠能够在催化剂的作用下发生水解反应获得纯净的氢气，与其他储氢方式相比，燃料的储氢量高，是常规金属氢化物储氢的5倍；在反应过程中不需要外加能量就可以把NaBH₄及水中的氢释放出来。实用新型专利（CN101157441A）提出了一种利用硼氢化钠水解的管式反应器，实现了为燃料电池连续供氢。近年来，将硼氢化钠作为储氢材料用于燃料电池的供氢技术引起了科学家和企业的广泛关注。

本实用新型借鉴前人的实用新型创造，实用新型设计了无动力独立的深水作业浮筒充气方法及装置，以弥补现有深海作业平台浮筒使用中的缺陷。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，利用水下便利的供水条件，提供一种无动力独立的深水作业浮筒充气装置。

为解决技术问题，本实用新型的方案是：

提供一种无动力独立的深水作业浮筒充气装置，包括底部设出水口的浮筒；还包括硼氢化钠容器和管式反应器；管式反应器的上部通过管路连接至浮筒的上端，管式反应器底部通过管路连接至硼氢化钠容器底部；硼氢化钠容器的上部设进水口，进水口的管路上设置机械定时压力开启阀和一个单向阀；所述硼氢化钠容器中装填硼氢化钠粉末，管式反应器中装填多孔三维结构的镍催化剂、钴催化剂或钴镍合金催化剂。

本实用新型中，所述浮筒底部出水口处设有一个单向阀。

本实用新型中，所述硼氢化钠容器底部设置用于阻隔硼氢化钠粉末的滤网。

本实用新型中，所述浮筒的上端设置用于固定索链的索链固定环，浮筒经索链与海洋平台相连。

本实用新型中，基于前述浮筒充气装置的无动力独立的深水作业浮筒充气方法，包括：

（1）当海水的压力大于硼氢化钠容器的内压时，机械定时压力开启阀打开，海水流入硼氢化钠容器，部分硼氢化钠溶解后形成溶液；

（2）硼氢化钠溶液进入管式反应器，在镍催化剂、钴催化剂或钴镍合金催化剂的作用下发生水解反应，产生氢气；

（3）氢气由管式反应器进入浮筒，使浮筒内压力升高并自出水口排出海水，得到浮力而上浮。

本实用新型中，硼氢化钠容器的进水口和浮筒的出水口设置单向阀，当浮筒、管式反应器和硼氢化钠容器内的压力趋于一致时，硼氢化钠容器的进水口不再有海水进入，浮筒的出水口不再有海水排出，此时硼氢化钠水解反应停止，机械定时压力开启阀和两个单向阀均为关闭状态，浮筒悬浮于水中。

本实用新型中，当机械定时压力开启阀中的机械定时器到达设定时间后，机械定时压力开启阀再次开启，海水持续进入硼氢化钠容器将所有硼氢化钠溶解，溶液进入管式反应器发生水解产生氢气，将浮筒中的所有海水都压出，使得浮筒充气装置上浮回收。

固体硼氢化钠能溶于水（包括海水、河水）形成溶液，硼氢化钠溶液在催化剂如镍、钴的作用下水解释放氢气。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：