[实用新型]集成加料池于内部的分层导热干燥架构的水解制氢装置

说明书

技术领域

本实用新型属于制氢设备领域，尤其涉及一种水解制氢装置。 

背景技术

对能源使用和环境保护的兼顾，引发了人们对氢能的关注。目前对氢能的研究主要分为制氢、储氢和氢应用三个方面，其中制氢一般分为电解制氢、生物制氢、水煤气制氢、天然气制氢和化学制氢等，而电解制氢消耗大量电能，能源转化效率低，生物制氢时间长，水煤气和天然气制氢需要消耗化石燃料，并且制氢装备笨重，价格昂贵。随着相关研究深入，化学制氢日益受到重视，特别是随着较多价格低廉的水解材料的出现，使得水解制氢实用化成为可能。对于化学水解制氢而言，除了水解制氢材料本身以及制氢装置外，如何控制制氢速率也是影响其特性的关键因素之一。如中国专利ZL201210287133.2，其装置包括粉末原料溶液罐、反应罐、水滤降温罐、干燥过滤器以及管路组成，该专利的结构设计虽然可以解决装置可靠性以及保证生成的氢气的干燥度和纯度问题，但是还存在装置复杂化，难以方便携带，并且难以有效地控制产氢速率以及废热回收利用等问题。中国专利ZL201110049658.8，其装置包括储存固体反应物料的反应器、储水罐和管路，并且连接有微型泵、压力传感器和冷凝干燥器等装置，虽然其制氢速率可控，响应时间短，固体反应利用率高，但是其结构不具备一体化特征，难以实现方便携带，并且该专利分散的结构设计无法实现热量的高效传输和废热的回收利用，降低了能源利用率。 

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种具有一体化高效的用于粉体材料水解制氢、可以控制制氢速率的、同时可循环利用燃料电池产生的废热的水解制氢装置。 

为了解决上述技术问题，本实用新型采取一种集成加料池于内部的分层导热干燥构架的水解制氢装置，由罐体外围放氢的气路系统、外壳、置于外壳里的内胆、外壳和内胆之间的循环水系统、加料导热干燥架构、置于分层空间内导热干燥托盘上的干燥剂、出气阀以及电控单向阀门构成。

本制氢装置的结构为密封的圆筒形式，内部的加料导热干燥构架包括焊接有导热干燥托盘和顶部密封盖的圆柱形套筒以及圆柱形套筒内部的加料池。导热干燥托盘采用高导热的金属片分层焊接在圆柱形套筒外中侧，其外径大小与内胆内径大小吻合，其上的通气孔为8个。顶部密封盖采用低导热的金属制作并焊接在圆柱形套筒的外上侧。而内部加料池采用低导热金属制作并且则接于圆柱形套筒的内侧，加料池的上侧与圆柱形套筒上侧完全焊接。当装置进行水解制氢的时候，水解材料从加料池下端的电控单向阀门定量地注入下方水中，并进行反应制氢，产生的氢气经过气体缓冲室缓冲之后穿过圆柱形套筒进入干燥室进行干燥，而反应产生的热量通过圆柱形套筒和导热托盘传递至内胆，内胆再传导至外部循环水系统进行热量散发，保证系统内部的温度，维持放氢速度的稳定；放氢时，燃料电池工作产生的废热可通过外壳和内胆之间的外部循环水系统反馈给制氢装置，通过装置内胆经过内部导热干燥构架传递至装置内部，从而完成装置内部高效传热，并影响水解材料的产氢速率。

出气口位于顶部密封盖内，它将导热干燥托盘上的通气孔以及圆柱形套管上的通气孔和各腔室连接起来，从而加强各腔室和进出气口的连接通道，增加进出气口处的气流通路，提升气体通过效率。该内部构架实现的分层功效可充分传热并使制备出的氢气通过导热干燥托盘上的通气孔传进行有效的干燥，从而提高氢气干燥度，解决了氢气水分过多影响外接负载工作的问题。

干燥剂放置于加料导热干燥托盘的容器，其中容器内的干燥剂可放入多种，进行合理搭配。

加料池位于圆柱形套筒内部，电控单向阀门位于加料池的最下端端口，其下端小口是按照300目颗粒的大小设计的，所以如果水解材料不是粉体材料，则要机械粉碎至300目后才能使用，如果是粉体材料并且颗粒度在300目左右则可以直接使用。

本实用新型的有益效果：

1、由于该装置内部的加料池里可放入一种或者多种均匀混合的粉体水解材料，实现了配比多样化，可以降低水解材料的成本。并且位于加料管下端的电控单向阀门，可以通过预先编写好的电脑程序自动控制阀门的开关，定时定量地进行投料，这样就可实现对制氢速率的有效控制，保证水解反应的稳定持续进行。

2、加料导热干燥构架可将罐体内部空间和装置外部热交换系统结构连为一体，从而实现提高装置内部热传质的功效，实现了对废热的充分利用，极大地提高了能源的利用效率。

3、加料导热干燥构架上的双层干燥室可在极短的时间内实现对气体的快速干燥，从而输出负载可用的纯净干燥气体。