[实用新型]一种金属铝-水燃烧产物组成的试验分析系统

说明书

本实用新型一种金属铝‑水燃烧产物组成的试验分析系统，包括反应单元，连在反应单元上的产物收集分析单元；反应单元包括石英管式炉，配气装置和点火装置；石英管式炉顶端设管式炉出口，底端设密封端口，炉内设多孔陶瓷板；密封端口连接配气装置和点火装置；产物收集分析单元包括依次连在管式炉出口的蛇形冷凝管、圆底烧瓶和二氯甲烷萃取瓶，连在二氯甲烷萃取瓶气相出口的气相分析单元，以及固液分离收集单元、固相分析单元和液相分析单元；圆底烧瓶和二氯甲烷萃取瓶置于冷凝水槽内；固液分离收集单元用于接入圆底烧瓶和二氯甲烷萃取瓶内的重组分混合物进行固液分离；固相分析单元接入固液分离后的固相，液相分析单元接入固液分离后的液相。

技术领域

本实用新型涉及金属铝燃料储能利用技术领域，具体为一种金属铝-水燃烧产物组成的试验分析系统。

背景技术

目前，现有的储能技术难以同时满足高能量密度、长周期、大规模和全球能源贸易等问题。与传统的碳氢燃料相比，金属燃料具有更高能量密度特性，其燃烧热是普通燃料的5-20倍，如常用的金属燃料锂(Li)、铍(Be)、硼 (B)、镁(Mg)、铝(Al)，对应的燃烧热分别为4.30×10⁴kJ/kg、6.41×10⁴ kJ/kg、5.83×10⁴kJ/kg、2.52×10⁴kJ/kg、3.05×10⁴kJ/kg，对应的密度分别为0.53g/cm³、1.85g/cm³、2.34g/cm³、1.74g/cm³、2.70g/cm³。其中，金属铝由于能量密度大、燃烧热值较高、且其燃烧氧化物无毒、铝资源储备丰富等诸多优点，铝粉作为金属燃料转化利用是近年来金属储能的研究热点之一。

氢燃料由于较高的化学能量142MJ/kg，对环境无毒无害，在可再生能源种类中，是最有前景的化石燃料替代品。但制氢成本高，且氢的储运困难不安全。而铝自然存在地球上，成本较低，无安全危险运输问题，利用铝- 水反应制氢，不仅可以有效的解决制氢的高成本，也解决了储运困难和不安全等缺点。

国外早在20世纪40年代针对铝-水反应产氢就进行了研究，而国内起步较晚，主要在铝-水燃烧特性实验研究方面，通过考察过程中的关键参数，如压力、铝粉粒径、燃烧温度、铝水摩尔比等，对燃烧速率、产氢率的影响，进行动力学分析，从而获得铝-水反应产氢机理。

但其存在的问题在于，铝粉表面容易被氧化成一层致密的氧化膜，大大阻碍了铝-水反应的进行。为了更好的研究铝-水燃烧反应特性，通过增加不同添加剂后的燃烧试验进行对比，对传统意义上的燃烧反应特性试验影响因素进行考察，而目前对金属铝粉-水燃烧产物的系统分析较少，不能从反应过程中的反应路径来推断燃烧过程的化学反应机理，对研究化学反应机理缺乏数据支持。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种金属铝-水燃烧产物组成的试验分析系统，设计合理，操作简单，效果明显。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

一种金属铝-水燃烧产物组成的试验分析系统，包括反应单元，连接在反应单元上的产物收集分析单元；

所述反应单元包括石英管式炉，配气装置和点火装置；所述石英管式炉的顶端设置管式炉出口，底端设置密封端口，炉内设置多孔陶瓷板；所述密封端口连接配气装置和点火装置；

所述产物收集分析单元包括依次连接在管式炉出口的蛇形冷凝管、圆底烧瓶和二氯甲烷萃取瓶，连接在二氯甲烷萃取瓶气相出口的气相分析单元，以及固液分离收集单元、固相分析单元和液相分析单元；所述圆底烧瓶和二氯甲烷萃取瓶置于冷凝水槽内；所述固液分离收集单元用于接入圆底烧瓶和二氯甲烷萃取瓶内的重组分混合物进行固液分离；固相分析单元接入固液分离后的固相，液相分析单元接入固液分离后的液相。