[发明专利]激光制氢的方法

说明书

本发明要求保护一种激光制氢的方法，包括如下步骤：将金属靶材放入水中，采用高脉冲能量激光透过水将金属靶材表面的氧化膜去除，金属靶材表面裸露出来的纯金属瞬间与水发生反应产生氢气，进一步采用高峰值功率激光，透过水在金属靶材表面扫描烧蚀裸露出来的金属表面，金属靶材表面喷出大量带电金属粒子和自由电子，与水发生反应产生氢气。本发明的制氢方法大大提高了制氢效率；且提供了在其它水溶液如海水中制氢的解决方案，且极为有效便利，可以按需实时供氢。

技术领域

本发明属于新能源技术，涉及制氢技术领域，特别涉及一种激光制氢的方法。

背景技术

氢能源具备来源广、能量密度高、可储存、可再生、零噪音、零污染的优势，也是唯一可同时用于交通、储能、发电等领域的新能源，氢能源将是未来能源的主角，远期市场规模超万亿。

传统的制氢的方式主要包括石化资源制氢(煤气制氢、天然气制氢)、化学工业副产氢(氯碱工业副产氢、烷烃裂解副产氢)、化工原料制氢(甲醇裂解、液氨裂解等)、电解水制氢。石化资源制氢和化工副产制氢成本最低，但是设备规模大，前期投资成本高，对资源依懒性大，适合大规模制氢；化工原料制氢成本较高，较适合站内制氢，对设备和场地要求高，原料和成品的储存与运输的成本也较大。

电解水制氢成本最高，电解水制氢对水质要求也很高。其工作温度在70℃-80℃之间，以KOH溶液为电解液，KOH溶液的纯度直接影响电解后产生气体的品质和对设备的腐蚀。当电解液含有碳酸盐和氯化物时，阳极上会发生有害反应，生成的氯气被碱液吸收生成次氯酸盐和氯酸盐，它们又有被阴极还原的可能，导致额外消耗电能增加，降低产氢效率。因此电解水制氢方案完全不适合直接利用海水制氢的场合，为了保证电解液的纯度，电解水制氢装置一般需要额外配套纯水制备。

现有技术利用铁进行制氢的相关技术，其中通过太阳热能还原铁及制氢的方法：

(1)采用反应：C+2FeO→2Fe+CO₂

(2)采用球磨机进行Fe粉体的微细粉化。

(3)2Fe+2H₂O→2H₂+2FeO

其包括三个步骤：

(1)太阳炉保持在800～1000℃进行反应还原Fe；

(2)用球磨机进行微细粉化；

(3)在80℃的热水中制氢。

此种铁制氢的方法能源消耗大，制氢过程复杂，无法实时高效控制制氢的效率与数量。

另一种采用激光技术还原铁以及制氢的方法：

(1)采用反应：Fe₂O₃+丙酮→FeorFeO+丙酮过氧化物

包括三个步骤：

(1)用纳秒激光将Fe₂O₃还原成FeO或Fe；

(2)分离有机溶剂和粉体；

(3)在400℃的条件下和H₂O反应制氢。

可以看出其工艺过程复杂，反应温度很高，消耗大量能源。而且丙酮过氧化物非常的不稳定，被作为炸药的原料使用。

终上所述，现有各种制氢方法中，基本上都存在设备成本高，投资大，制造工艺复杂，工况条件要求高；制氢效率与用氢量相距甚远，而氢进行远距离运输的安全要求极高，运输安全已成为当前氢能源技术推广的一大障碍；在一些条件局限或偏远地区，较难进行推广等等问题。

发明内容