[发明专利]化学链制氢的整体式载氧体、制备方法、制氢系统和方法

权利要求书

1.化学链制氢的整体式载氧体的制备方法，其特征在于，包括：

步骤1、将赤泥和炉渣破碎至粒径小于2毫米后干燥脱除水分；然后研磨使赤泥和炉渣的粒径小于150目；

步骤2、将研磨好的赤泥、炉渣和碳酸钾进行混合，获得混合料；混合料中赤泥、炉渣和碳酸钾的质量比为100：（100~120）：（5~10）；

步骤3、制备好的混合料中加入粘合剂、胶溶剂、助挤剂、扩孔剂和水，混合均匀制成泥状坯料；所述粘合剂为薄水铝石、蒙脱石、水玻璃、水滑石、纤维素、淀粉、聚乙烯醇或酚醛树脂；粘结剂的用量为泥状坯料重量的20%~30%；胶溶剂为硫酸、硝酸或醋酸，添加质量为泥状坯料重量的5%~10%；使用田菁粉和均三甲苯分别为助挤剂和扩孔剂，田菁粉的添加质量为泥状坯料重量的0.5%~2.5%，均三甲苯的添加质量为泥状坯料重量的0.5%~2.5%，水的质量占泥状坯料的20%；

步骤4、选用凝胶注模法制备的多孔堇青石作为整体式载氧体的载体，每英寸400个孔道；将载体置于浓度20%的草酸，处理时间为3小时；然后进行水洗，样品经浸出和洗涤后，在120℃的烘箱中干燥3小时；将浸出的整体式载体完全浸入泥状坯料中5~6小时；然后取出用压缩空气吹出孔道中多余的浆液，重复3-5次，达到涂层厚度；

步骤5、将制备的整体式载氧体样品放入40~60℃的烘箱中进行干燥12小时，至形成稳定的构架且水含量低于10%；干燥时相对湿度保持在50~60%；干燥过程中缓慢转动，保证干燥均匀并防止弯曲和裂痕出现；干燥完后，进行焙烧：焙烧温度为1100℃，焙烧时间为3小时获得化学链制氢的整体式载氧体；所述化学链制氢的整体式载氧体为多孔结构，比表面积高于400m²/m³，孔隙率高于70%。

2.如权利要求1所述的制备方法制备的化学链制氢的整体式载氧体；所述化学链制氢的整体式载氧体为多孔结构，比表面积高于400m²/m³，孔隙率高于70%。

3.化学链制氢的制氢系统，其特征在于，包括：包括第一整体式反应器（1）和第二整体式反应器（2）；第一整体式反应器（1）的进气端通过第一阀门（3）、第二阀门（4）分别连接还原性气体进入管、水蒸气进气管；第一整体式反应器（1）的出气端通过第五阀门（7）、第六阀门（8）分别连接第一出气管、第二出气管；第二整体式反应器（2）的进气端通过第三阀门（5）、第四阀门（6）分别连接还原性气体进入管、水蒸气进气管；第二整体式反应器（2）的出气端通过第七阀门（9）、第八阀门（100）分别连接第一出气管、第二出气管；

第一整体式反应器（1）和第二整体式反应器（2）结构相同，均包括壳体（11）和设置于壳体（11）内的权利要求2所述的化学链制氢的整体式载氧体（10）；整体式载氧体（10）的外径小于反应器壳体（11）的内径；壳体（11）的内径为40~80mm；化学链制氢的整体式载氧体（10）的外径为45~55mm；

或者，第一整体式反应器（1）和第二整体式反应器（2）的结构相同，为嵌套式的整体式反应器，包括圆筒形的内壳体（111）和外壳体（112），内壳体（111）和外壳体（112）嵌套设置；内壳体（111）内设有内整体式载氧体（101），内壳体（111）和外壳体（112）之间设置有截面为环形的外整体式载氧体（102）；内壳体（111）的直径与外壳体（112）的直径之比为1:1.2~2.0；所述内整体式载氧体（101）和外整体式载氧体（102）采用权利要求2所述的化学链制氢的整体式载氧体。

4.化学链制氢的方法，其特征在于，基于权利要求3所述化学链制氢的制氢系统，包括：

1）、打开第一阀门（3）和第三阀门（5）通入还原性气体，打开第五阀门（7）和第七阀门（9），通过第一出气管、第二出气管出口捕获CO₂；

2）、当第一出气管、第二出气管出口处CO₂浓度下降时，关闭第一阀门（3）和第五阀门（7），打开第二阀门（4）和第六阀门（8），向第一整体式反应器（1）通入水蒸气氧化整体式载氧体（10）制备纯氢；

3）、此时第一整体式反应器（1）和第二整体式反应器（2）中的整体式载氧体（10）分别保持为氧化态和还原态，打开第一阀门（3）、第四阀门（6）、第五阀门（7）和第八阀门（100），其余阀门关闭，即第一整体式反应器（1）进行载氧体被还原，第二整体式反应器（2）进行载氧体被氧化，两个反应器实现了载氧体的氧化还原同时进行；

4）、步骤3）反应完全后，切换打开第二阀门（4）、第三阀门（5）、第六阀门（8）和第七阀门（9），其余阀门关闭，使得氧化还原反应交互进行，实现整体式反应器的连续制氢。