[实用新型]一种自动控制的在线制氢装置

说明书

本实用新型公开了一种自动控制的在线制氢装置，包括管路系统、原料罐、残液罐、反应器、气液分离器、控制系统，以一定浓度的NaBH4碱溶液存储在原料罐中，通过齿轮计量泵作用至反应器；所述的反应器是NaBH4溶液发生水解反应的场所，催化剂条件下生成NaBO2和氢气；反应产物经过气液分离器，通过制氢装置排液端将残液收集于残液罐中，而氢气经过干燥、除碱、减压，输送至排气端燃料电池电堆，产生直流电能，以提供一种平稳输出、响应及时并且可靠安全的燃料电池用氢源技术。

技术领域

本实用新型公开了一种自动控制的在线制氢装置，涉及燃料电池技术领域。

背景技术

燃料电池是一种能量转换装置，通过电化学反应，将化学能直接转化为电能。与现在广泛使用的热机发电技术相比，燃料电池具有转化效率高，绿色环保，运行安静等优点。《时代周刊》将其列为，21世纪改变人类生活的十大科技之首，也被认为是继火电、水电、核电之后的第四代发电技术。

NaBH4(硼氢化钠)是一种白色晶状粉末，具有高储氢容量、高稳定性、高溶解度以及不可燃的特性，材料本体质量储氢密度为10.8％，在低温低压下可以通过水解反应制取氢气，反应速率可控，产物中不含CO、H2S等有害杂质，反应式为NaBH₄+2H₂O→4H₂+NaBO₂，该反应对反应水源无特殊要求，甚至海水都可以直接反应。因此，NaBH₄水解制氢是一种重要的燃料电池用氢源技术。

申请号为CN201320130306.X的实用新型专利申请公开了一种直流电源催化分解硼氢化钠水溶液的制氢装置，该装置一部分反应驱动力来源于外部电源，产生的氢气再用来给燃料电池发电具有不经济性。

申请号为CN201811024860.3发明专利申请公开了一种硼氢化钠水解制氢装置，该装置采用外界投料固态硼氢化钠，在反应器中发生水解反应，较难实现连续稳定地输出氢气。

申请号为CNCN201910793688.6的发明专利申请公开了一种大功率硼氢化钠水解制氢装置，其包括硼氢化钠溶液储罐、硼氢化钠溶液进料系统、硼氢化钠水解制氢反应器、氢气分离器、氢气清洗器、废液罐和控制系统。该发明的大功率硼氢化钠水解制氢装置集制氢和氢气的分离、纯化多功能于一体，可全自动运行，可靠程度高，使用安全，产氢量大，氢气纯度高，在产氢质量和产氢速度等方面均可满足30kW氢空燃料电池系统的用氢需求，作为供氢系统可明显提高整体系统的质量能量密度。而且，该发明的大功率硼氢化钠水解制氢装置适用于附近有可用水源的固定式燃料电池系统，有较好的应用前景。但是该申请整套装置连接结构复杂，需要多个控制单元以完成制氢、氢气的分离、纯化等，由于管路复杂且控制单元众多，容易造成装置的运行问题且运行过程中消耗的增加，对实验结果造成影响，进一步地，该申请对反应物的处理以及对管路内反应的压力、温度等无法有效控制，可能影响装置的正常运行。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型公开了一种自动控制的在线制氢装置，包括管路系统、原料罐、残液罐、反应器、气液分离器、控制系统，以一定浓度的NaBH4碱溶液存储在原料罐中，通过齿轮计量泵作用至反应器；所述的反应器是NaBH4溶液发生水解反应的场所，催化剂条件下生成NaBO2和氢气；反应产物经过气液分离器，通过制氢装置排液端将残液收集于残液罐中，而氢气经过干燥、除碱、减压，输送至排气端燃料电池电堆，产生直流电能，以提供一种平稳输出、响应及时并且可靠安全的燃料电池用氢源技术。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型公开了一种自动控制的在线制氢装置，包括原料罐、反应器、气液分离器、残液罐和控制系统，所述原料罐、反应器、气液分离器、残液罐通过管路串联形成制氢装置，其特征在于，所述原料罐和反应器连接管路上设置有齿轮计量泵，齿轮计量泵并联控制系统的压力控制器，压力控制器串联压力变送器进一步连接缓冲罐，所述气液分离器并联控制系统的干燥器，干燥器串联除碱盒进一步连接缓冲罐。