[发明专利]设有缓冲罐的氢气生成系统和方法

说明书

一种氢气生成系统，所述氢气生成系统将诸如水的液体反应物加热，然后将所得的加热的反应物引导至含有固体氢化物的反应室。所述加热的液体反应物和所述固体氢化物之间的化学反应形成氢气。然后将该氢气过滤并调节，然后储存在缓冲罐中。然后可将来自所述缓冲罐的氢气供应到燃料电池，以在需要时产生电力。测量所述缓冲罐的压力，例如在蓄电池电量低于预定水平时。并将其用于确定何时应该开始和停止氢气生成。作为安全预防措施，对所述反应室的压力和温度进行测量，由此使得反应将在压力和温度超过预定值的情况下停止。

技术领域

本发明整体涉及一种氢气生成系统及其方法，更具体地涉及一种设有缓冲罐的系统和方法。

背景技术

使用氢气作为燃料源来发电的燃料电池是众所周知的。燃料电池在大部分情况下用于移动应用，因此面临的问题是提供恒定的氢气供应来为燃料电池提供能量。传统的解决方案是在加压罐中携载氢气。这些加压罐通常大且笨重，这不适合重量为关注点的应用，例如无人机和自行车应用。另一个问题是加压氢气罐的能量储存密度低。还有一个问题是存在泄漏的风险。氢气无气味且燃烧时没有任何火焰，这使得其在泄漏时特别危险。

一种对加压罐中携载氢气的替代方案是在现场“按需”生成氢气。已知某些固体氢化物或硼氢化物在与诸如水的液体混合时可能发生产生氢气的水解化学反应。这消除了在加压罐中携载氢气的所有技术和危险性方面的缺点。用固体氢化物生成氢气的一个典型实例是使用硼氢化钠(NaBH4)作为燃料。通常的做法是将硼氢化钠(NaBH4)与氢氧化钠(NaOH)混合以形成水溶液。当引入诸如铂或钌的贵金属催化剂时，将发生NaBH4的水解并产生氢气。在水解过程中，NaBH4将转化为不溶于碱性水溶液的硼酸钠(NaBO2)。NaBO2沉淀也倾向于覆盖催化剂表面区域并使反应终止。

使用液态NaBH4作为燃料在氢气生成系统中也存在其他技术问题。过量水的存在会产生不必要的重量，从而降低氢气发生器的比储存密度。液体混合物还具有较高的不可控的失控反应的风险，这可能会导致灾难性后果。

本申请要求优先权的PCT/MY2017/050007(Yee等人)用氢气生成系统来解决这些问题，所述氢气生成系统将诸如水的液体反应物加热，然后将所得加热的反应物引导至含有固体氢化物的反应室。加热的液体反应物和固体氢化物之间的化学反应形成氢气。PCT/MY2017/050007的系统的一个问题是，由于氢气输出下降与反应室本身内压降之间的滞后，反应开始时间很慢。这导致实际输出压降与反应开始之间的滞后。

PCT/MY2017/050007的系统的另一个问题是难以设计出以始终可满足需求的速率来生成氢气的系统。

PCT/MY2017/050007的系统的第三个问题是反应室以低于最佳速率运行。这是因为反应速率与氢气的需求相关，而不是与需求无关，因此能够保持在最佳速率。

因此，希望具有减少或消除反应开始时间的氢气生成系统。

因此，本发明的另一个目标是提供一种能够以总是满足需求的速率输出氢气的系统。

本发明的另一个目的是提供一种系统，所述系统以最佳速率生成氢气，从而节省反应物和成本。

发明内容

本发明寻求通过提供诸如PCT/MY2017/050007中所教导的氢气生成系统和方法，但在反应室和过滤器之后添加缓冲罐来克服上述缺点。

因此，本发明涉及一种氢气生成系统，所述氢气生成系统将诸如水的液体反应物加热，然后将所得的加热的反应物引导至含有固体氢化物的反应室。气化的液体反应物与固体氢化物之间的化学反应形成氢气。然后将该氢气过滤，然后储存在缓冲罐中。然后可将来自缓冲罐的氢气供应到燃料电池，以在需要时(例如在蓄电池电量低于预定水平时)产生电力。测量缓冲罐的压力，并将其用于确定何时应该开始和停止氢气生成。作为安全预防措施，对反应室的压力和温度进行测量，由此使得反应将在压力和温度超过预定值的情况下停止。