[发明专利]一种水反应金属燃料旋流冲压可控氢气制备系统

说明书

本发明公开了一种水反应金属燃料旋流冲压可控氢气制备系统，目的在于解决现有制氢方式存在效率低、成本高、燃料消耗大等缺点的问题。该系统包括储水单元、高压泵、动力单元、水压稳定单元、机匣、旋流发生器、供气系统、冲压锥体、燃烧室、涡轮机组、发电机组、金属颗粒供给系统、冷却管、氢气收集装置，所述旋流发生器、冲压锥体、燃烧室依次设置在机匣内。本发明采用旋流冲压，有效提高了涡轮机组前的温度和速度，使效率增加；采用水与金属反应，降低了燃料成本，且对生态环境无污染；采用本发明能够实现氢气的高效、可控收集。本发明实现了常温、常压条件下水和金属颗粒可控持续反应，成本低廉，效率高，设计合理，并能适应各种工况。

技术领域

本发明涉及能源领域，尤其是氢气制备领域，具体为一种水反应金属燃料旋流冲压可控氢气制备系统。其是一种水反应金属燃料旋流冲压氢气制备系统，其具有反应可控，无污染的优点，具有较好的发展前景。

背景技术

我国现阶段拥有的制氢方式包括如下三种：电解、热解、光解。其中，采用电解制氢气时，每立方米氢气电耗为4.5-5.5KW，消耗电量大。因此，电解制氢气主要用于工业生产中纯度要求高，用氢量不多的企业。

而热解制氢是在水系统中，不同温度下，经历一系列化学反应，将水分解成氢气和氧气，不消耗制氢过程的添加元素或化合物，整个反应过程构成一封闭循环系统。在热源问题上，热解过程需要2000度以上的温度，只有太阳能与核能才能达到所需温度。在材料问题上，金属材料几乎不能胜任，只希望于非金属材料，比如碳材料、陶瓷材料等。上述反应条件，极大的限制了热解制氢的应用。

采用光解制氢具有效率高的优点，但光催化剂价格昂贵，制氢成本高。另外，光催化剂大多仅在紫外光区稳定有效。而能在可见光区使用的光催化剂则存在如下缺点：1）催化活性低；2）几乎所有的能在可见光使用的光催化剂都存在光腐蚀现象，需使用牺牲剂进行抑制；3）能量转化效率低。上述缺陷的存在，阻碍了光解水的实际应用。

基于上述现有技术所存在的缺点，迫切需要一种新的方法/或装置，以解决上述问题。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对现有制氢方式存在效率低、成本高、燃料消耗大等缺点的问题，提供一种水反应金属燃料旋流冲压可控氢气制备系统。本发明采用旋流冲压，有效提高了涡轮机组前的温度和速度，使效率增加；采用水与金属反应，降低了燃料成本，且对生态环境无污染；采用本发明能够实现氢气的高效、可控收集。本发明实现了常温、常压条件下水和金属颗粒可控持续反应，成本低廉，效率高。本发明构思巧妙，设计合理，并能适应各种工况。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种水反应金属燃料旋流冲压可控氢气制备系统，包括储水单元、高压泵、动力单元、水压稳定单元、机匣、旋流发生器、供气系统、冲压锥体、燃烧室、涡轮机组、发电机组、金属颗粒供给系统、冷却管、氢气收集装置，所述旋流发生器、冲压锥体、燃烧室依次设置在机匣内，所述金属颗粒供给系统与燃烧室相连且金属颗粒供给系统能向燃烧室内提供金属颗粒以满足金属颗粒与水在燃烧室内反应的需要；

所述储水单元、高压泵、水压稳定单元、设置在机匣内的旋流发生器依次相连且储水单元内的水经高压泵加压、水压稳定单元稳压后能流入机匣的旋流发生器并产生高速水流，所述动力单元与高压泵相连且动力单元能够向高压泵输出动力进而带动高压泵高速旋转；

所述旋流发生器、冲压锥体、燃烧室沿机匣轴向依次设置且经旋流发生器流出的流体与空气的混合物依次经冲压锥体作用、燃烧室反应后产生高温高速蒸汽，所述供气系统与机匣相连且供气系统提供的气体与高速水流混合后再流经冲压锥体；

所述涡轮机组与燃烧室相连且燃烧室内产生的高温高速蒸汽能带动涡轮机组转动，所述涡轮机组与发电机组同轴相连且涡轮机组能带动发电机组转动进而发电；

所述氢气收集装置通过冷却管与涡轮机组相连且涡轮机组内的混合流体经冷却管冷却后能进入氢气收集装置进行收集。