[发明专利]一种无需热源的氢化镁水解制氢方法、高剪切乳化机及应用

说明书

本发明公开一种无需热源的氢化镁水解制氢方法、高剪切乳化机及应用，涉及水解制氢技术领域。通过高剪切乳化机将固体氢化镁和水充分细化均匀，高剪切乳化机在将物料细化均匀的过程中，高速旋转会产生大量的热，此部分热量除了提供本身反应热外，可进一步将多余的热量传递到换热器中与水解液进行热交换，无需外部热源。本发明的方法用氢化镁水解制氢时，结构简单，安全可靠，所需能源少，解决了反应过程中能量消耗损失的问题，可有效的提高能量利用率。本发明提供一种无需外加热源的氢化镁水解制氢方法。该方法工艺简单、容易操作、成本低。

技术领域

本发明属于水解制氢技术领域，尤其涉及一种无需热源的氢化镁水解制氢方法、高剪切乳化机及应用。

背景技术

目前，氢能，作为理想的二次能源之一，具有如下优点：(1)储量丰富且来源广泛；(2)氢的燃烧净热值高；(3)氢气燃烧产物为水，不会对环境造成影响，且产物水又可以作为氢气制备的原材料循环利用；(4)氢能的利用形式比较多，既可直接作为燃料释放热能，也可以用作基本原料参与化工生产。基于以上优势，氢能是替代化石燃料的理想选择。氢气的大规模使用需要解决氢气的制备、氢气的储存与运输、氢气的释放与使用等几方面的技术问题。目前氢气的制备技术较多，例如水电解制氢、化石燃料制氢、生物质制氢、氢化物水解制氢等。制备的氢气需运输至目的地才能够使用，氢化镁作为一种固体储氢材料具有Mg来源广泛、储氢密度大等优点，是一种具有发展潜力的固态储氢材料，可有效的储存氢气，实现氢气的安全运输。然而氢化镁在水解制氢过程中生成的氢氧化镁钝化层会包覆在氢化镁表面，阻止氢化镁与水进一步发生反应。

目前报道有众多方法用于提高氢化镁的水解制氢性能。第一种方法是通过机械研磨减小氢化镁的粒径，可有效增加氢化镁的表面积，使其与水快速反应。虽然研磨工艺对氢化镁的水解性能有明显改善，但研磨工艺下氢化镁的水解反应仍有中断现象，此外，随着水解时间增加，氢化镁反应性能也会随之衰减。高剪切反应器可有效的强化固-液混合，有效的对固体颗粒进行破碎，可有效的强化水解过程。另，氢化镁水解过程需要一定的热量，高剪切反应器快速旋转过程中导致的温度升高，正可实现协同作用。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)现有技术中，用氢化镁水解制氢时，结构复杂，安全可靠性差，所需能源大，而且反应过程中能量消耗损失大，不能有效的提高能量利用率。

(2)现有技术中，工艺复杂、不易操作、成本高。

解决以上问题及缺陷的难度为：氢化镁纯品在水解制氢过程中，水解温度在60℃以上较优，过程中需对水解液进行加热，由于水解产品为氢气，采用电加热无疑增加了操作风险。

解决以上问题及缺陷的意义为：可不采用外加电源，利用系统混合产生内能导致的温度升高来进行水解。可起到协同作用，一方面高剪切乳化机的强力剪切可破坏氢氧化镁包覆层，增加氢化镁的水解效率，另一方面产生的内能可有效的提高水解温度，也可提高水解效率。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了一种无需热源的氢化镁水解制氢方法、高剪切乳化机及应用。所述技术方案如下：

根据本发明公开实施例的第一方面，提供一种无需外加热源的氢化镁水解制氢方法，包括：

将固体氢化镁和水充分细化均匀；

将固体氢化镁和水解液混合细化中产生的热，一部分用于自身反应，另一部分传递到换热器中与水解液进行热交换。

进一步，通过高剪切乳化机将固体氢化镁和水充分细化均匀。

进一步，所述高剪切乳化机通过快速旋转产生的内能，产生热量，热量一部分用于自身反应，另一部分从反应器传递到换热器。

进一步，所述高剪切乳化机的转速为1000rpm～30000rpm。高速旋转过程中一方面可破坏氢氧化镁包覆层，促进水解反应；另一方面，可提供系统所需的反应热。