[发明专利]一种制氢储氢为一体的集成供氢装置

说明书

技术领域

本发明属于氢制备与存储设备领域，尤其涉及一种集成供氢装置。

背景技术

氢能是一种洁净高效的能源载体。氢能的规模化应用必须解决氢的制取、储运和应用三大相关技术。目前，制氢和储氢是单独分开的，通常将制氢设备中制得的氢气放置在储气罐中，再经压缩至储气瓶中。氢气多以高压气态形式作为燃料或原料，虽然高压储氢技术相对成熟，设备结构也相对比较简单，但长距离输还存在着一定困难，同时也增加了用户的成本。氢气密度小，液态储氢和气态储氢，效率低，成本高。人们在固态储氢领域进行了大量探索，但是氢源无法得到即时满足。在水解制氢领域，人们进行大量研究，但是反应过于剧烈，不便控制，无法可持续供氢。公开号为CN101877411A的专利，虽然设计一种水解供氢装置，内部固态燃料将吸水材料中液体吸出，避免反应过快，但是供氢速率没有办法得到可靠控制，固态燃料的亲水性小于吸水材料的吸水性，无法保证水解制氢反应可持续进行。公开号为CN201158714Y专利，提供一种移动式解水铝制氢装置，供氢部分由输氢管、制氢桶、冷凝过滤器、贮氢器、恒压供氢器、氢净化器组合后向用氢装置供氢，组装过于复杂。制氢，储氢，提纯由三大部分组成，不便携带。公开号为CN102212838A发明专利，实现了水电解制氢储氢一体化装置，但氢气和氧气的分离以及氢气的提纯问题没有涉及到，直接制得的氢气纯度无法满足燃料电池的工作要求，而且电解制氢装置消耗电能，从能源效率来讲，无法达到高效经济的目的。经检索，尚未发现将水解制氢装置与供氢装置为一体的集成装置，同时又能够解决水解制氢装置反应剧烈不便控制的难题，储氢装置需要的氢源无法得到即时满足的难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种即时自控的制氢储氢为一体的集成供氢装置。本发明由制氢装置、储氢装置、进出气路系统三部分构成。

制氢装置整体设计为方形箱体，由外壳、蒸笼式内胆、方形密封法兰盖构成。其中，外壳左侧开设两个凹槽，方形密封法兰盖子中间设计通孔，内部蒸笼式内胆中间同时设计有开孔，与密封法兰盖保持同一垂直方向，保证装置的气密性。各层蒸笼中间开孔四周开设4个小孔，同时，底部蒸笼内胆和相对应的制氢装置外壳设计有开口，与氢气输出系统相连接。

储氢装置由方形外壳、密封法兰盖、内置储氢隔层构成。方形外壳左侧内部设有两个开槽，与制氢装置左侧的凹槽相对应，放置储氢合金粉的隔层置于两侧的凹槽之间，凹槽为多孔镍网。密封法兰盖有两个开孔，右边开孔与制氢装置的密封法兰盖垂直对齐，另一个开孔设置在法兰盖左侧，保证出气系统的顺利输出。 

进出气路系统由水蒸气输入系统、氢气输出系统、净化后的氢气输出系统构成。水蒸气输入系统集成阀门、水蒸气流量计、压力表，阀门、水蒸气流量计、压力表依次相连接。氢气输出系统集成干燥器、控制装置、出气单向阀门，干燥器、控制装置、出气单向阀门依次相连接。净化后的氢气输出系统集成压力表、氢气流速仪、氢气出气单向阀，压力表、氢气流速仪、氢气出气单向阀相连接。

本发明装配如下：水解制氢装置放置在储氢装置内部，靠右端，连接内部气体输出系统，将放置储氢粉的隔层放置在两个凹槽之间，安装密封法兰盖，将外围的进气系统和出气系统连接到位，安装完毕。

传统的制氢装置，水解反应时大量放热，反应不易控制，无法持续可控供氢，为了解决这一技术难题，本发明采用水蒸气取代液态水，通过控制水蒸气流速以及水蒸气和催化剂的接触面积，控制反应进度，达到安全可控的目的。水蒸气进气管道通过外部储氢装置，进入内部制氢装置，进气管道贯穿每一层蒸笼，进气管道侧部设计有开孔，便于水蒸气与固体燃料的充分均匀接触，有助于散热，更好的控制反应速度。每层蒸笼式内胆内放置固态燃料、催化剂粉末和一定比例的相变储能材料，即使水解反应放出一部分热量，相变材料也能够储存起来，保证反应的安全性。制氢装置上部与方型密封法兰连接，在固体燃料反应完全后，固体燃料更换方便，三个蒸笼组装好后置于制氢装置内部，装置左侧下部设置有出气通道，通孔贯通最底部蒸笼侧部和外壳侧部，左侧出气管道与干燥器相连，水解制得的氢气，内部掺杂水蒸气，为了满足燃料电池要求，必须进行干燥提纯。