[发明专利]一种硼氢化钠溶液水解制氢系统

说明书

本发明公开了一种硼氢化钠溶液水解制氢系统，包括碱性硼氢化钠溶液原料箱、与碱性硼氢化钠溶液原料箱出口相连的溶液给料泵组、与溶液给料泵组出口相连的水解制氢反应器、与水解制氢反应器下部出口相连的循环排液泵及与循环排液泵出口相连的NaBO₂储箱和回流管道，水解制氢反应器连通冲洗水进水管路，水解制氢反应器顶部设氢气排出口，水解制氢反应器内部设若干层负载型催化剂托架，负载型催化剂托架与搅拌电机主轴相连。本发明实现按需制氢，具有产氢响应快、制氢速率多方式可调、负载型、催化剂高循环使用且不需分离即可循环使用、制氢装置安全可靠等特点，适宜为燃料电池或其它用氢装置提供氢源。

技术领域

本发明属于氢能技术领域，具体涉及一种硼氢化钠溶液水解制氢系统。

背景技术

为推动绿色低碳转型，共同应对气候危机，提高国家自主贡献度，我国积极采取更有力措施，在落实《巴黎协定》承诺的基础上，针对二氧化碳的排放提出了更高目标：力争于2030年前达到峰值，争取2060年前实现碳中和。碳交易范围进一步扩宽，可再生能源占比不断提升，尤其是氢能以其燃烧高效、无污染、无温室气体排放的独特优势，吸引各国争相布局，加快了氢能的利用进程。

硼氢化钠(NaBH₄)储氢密度大，储氢质量分数高达10.6wt％，既能以固体形态存在，也能以碱性溶液形态稳定存在。能与水反应释放出全部氢气，且氢气纯度高，适合为质子交换膜燃料电池供氢；该水解反应条件温和易控，不需加压和加热，水解副产物NaBO₂对环境友好。硼氢化钠的水解反应方程式为：

NaBH₄+2H₂O→4H₂+NaBO₂ΔH＝-217 kJ/mol (1)

当与特定催化剂接触时，硼氢化钠溶液将迅速发生水解反应，释放出高纯氢气。铂族金属对硼氢化钠的催化性能的高低顺序为：铂钴镍锇铱铁钯。依据有无载体，可分为负载型金属催化剂和非负载型金属催化。一般来说，制备的催化剂粒径越小，负载载体的比表面积越大，与溶液的接触面积越大，水解效率越高。

使用硼氢化钠水解制氢，一般需要在特定的水解制氢反应器中进行。公布号为CN209352551U的中国专利，提出了一种硼氢化钠水解制氢装置，包括依次连接的供水器、投料室、振动室、反应室、干燥室、冷却室，通过控制反应中纯水的温度，实现在指定温度下发生反应，通过控制振动装置，实现药品进入反应仓，但是上述装置需要将水和固态硼氢化钠分别给料，控制系统较为复杂。公开号为CN208995134U的中国专利，公开了水解制氢系统，包括反应容器、输水装置、进水管、出水管和第一过滤装置，通过将水喷淋至所述的置物架上的反应物块(如硼氢化钠)上，实现制氢，受限于反应物块的装填量，在实际应用中仍存在使用不便的缺点。

发明内容

为解决现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种硼氢化钠溶液水解制氢系统。

为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用的技术方案为：

一种硼氢化钠溶液水解制氢系统，包括碱性硼氢化钠溶液原料箱、与碱性硼氢化钠溶液原料箱出口相连的溶液给料泵组、与溶液给料泵组出口相连的水解制氢反应器、与水解制氢反应器下部出口相连的循环排液泵以及分别与循环排液泵出口相连的NaBO₂储箱和回流管道，所述水解制氢反应器上部连通冲洗水进水管路，水解制氢反应器顶部设置氢气排出口，水解制氢反应器内部设置有若干层负载型催化剂托架，负载型催化剂托架与搅拌电机主轴相连并在搅拌电机的带动下转动。

进一步的，所述冲洗水进水管路包括冲洗水箱和给水泵，所述冲洗水箱内存有冲洗水，冲洗水箱出口与给水泵进口相连接，给水泵出口与水解制氢反应器中的布水器相连接。

进一步的，所述负载型催化剂托架通过中心轴与搅拌电机主轴连接，若干层负载型催化剂托架以中心轴为中心由上至下间隔排布。