制氢方法及机构

摘要

本发明涉及氢气制备技术领域，提供了一种制氢方法及机构。该方法包括以下步骤：将液态金属和密封液依次装入反应装置中，使密封液盖设在液态金属上，使液态金属的液面位于水溶液管道以下，使密封液的液面位于氢气管道和水溶液管道之间；通过水溶液管道向反应装置内通入水溶液后，水溶液与液态金属发生水解反应；通过氢气管道收集反应装置中经水解反应后产生的氢气。该机构包括第一阀门、第二阀门、氢气管道、水溶液管道、收集装置、反应装置以及储液装置。氢气管道的进口的高度高于水溶液管道的出口的高度。本发明通过在液态金属上盖设密封液，既避免了液态金属表面被氧化，又便于储存和运输，使得氢气的获取变得安全、可控且高效。

权利要求

1.一种制氢方法，其特征在于，包括以下步骤：将液态金属和密封液依次装入反应装置中，使所述密封液盖设在所述液态金属上，使液态金属的液面位于水溶液管道以下，使所述密封液的液面位于氢气管道和水溶液管道之间；

通过所述水溶液管道向所述反应装置内通入水溶液后，水溶液与液态金属发生水解反应；

通过所述氢气管道收集所述反应装置中经水解反应后产生的氢气。

2.根据权利要求1所述的制氢方法，其特征在于，所述液态金属为铝镓合金、铝汞合金或碱金属。

3.根据权利要求1所述的制氢方法，其特征在于，所述密封液为液体石蜡或无水煤油。

4.根据权利要求1所述的制氢方法，其特征在于，所述水溶液为水、酸性溶液或碱性溶液。

5.根据权利要求1所述的制氢方法，其特征在于，在所述水解反应过程中，搅拌装置搅拌液态金属和水溶液。

说明书

制氢方法及机构

技术领域

[0001] 本发明涉及氢气制备技术领域，尤其涉及一种制氢方法及机构。

背景技术

[0002] 随着各国能源需求的不断增长和环境保护的日益迫切，清洁能源成为未来的发展趋势。其中，氢气是一种发电效率极高的清洁能源，它具有燃烧性能好、无毒、利用率高、运输方便等特点，是取代传统能源的一个很有发展前景的清洁能源。

[0003] 在各种制氢技术中，直接利用金属与水溶液的化学反应来获取氢气近年来受到高度重视。这是因为金属与水溶液发生反应会立即产生氢气，不仅可确保即时供氢，而且反应物的来源广泛、成本较低，这些因素都保证了这种制氢方法的广泛应用。但是这种方法也存在不足，即金属很容易被氧化，其表面生成的致密保护膜会导致金属与水溶液之间的化学反应停止。

发明内容

[0004] 本发明要解决的是现有技术中用于制造氢气的金属材料易被氧化的技术问题。

[0005] 为解决上述问题，本发明提供一种制氢方法，该方法包括以下步骤：

[0006] 将液态金属和密封液依次装入反应装置中，使所述密封液盖设在所述液态金属上，使液态金属的液面位于水溶液管道以下，使所述密封液的液面位于氢气管道和水溶液管道之间；

[0007] 通过所述水溶液管道向所述反应装置内通入水溶液后，水溶液与液态金属发生水解反应；

[0008] 通过所述氢气管道收集所述反应装置中经水解反应后产生的氢气。

[0009] 其中，所述液态金属为铝镓合金、铝汞合金或碱金属。

[0010] 其中，所述密封液为液体石蜡或无水煤油。

[0011] 其中，所述水溶液为水、酸性溶液或碱性溶液。

[0012] 其中，在所述水解反应过程中，搅拌装置搅拌液态金属和水溶液。

[0013] 本发明还提供了一种制氢机构，该机构包括第一阀门、第二阀门、氢气管道、水溶液管道、收集装置、反应装置以及储液装置，所述氢气管道的出口通过所述第一阀门与所述收集装置连通、进口插设在所述反应装置内，所述水溶液管道的进口通过所述第二阀门与所述储液装置连通、出口插设在所述反应装置内，所述氢气管道的进口的高度高于所述水溶液管道的出口的高度。

[0014] 其中，还包括液体泵，所述液体泵串接在所述水溶液管道上。

[0015] 其中，所述氢气管道内设有干燥过滤网。

[0016] 其中，还包括检测装置，所述检测装置设于所述收集装置上，用于检测所述收集装置中氢气的浓度或压力。

[0017] 其中，还包括设于所述反应装置的底部的搅拌装置，用于搅拌设于反应装置内的反应物。

[0018] 本发明通过在液态金属上盖设密封液，既避免了液态金属表面被氧化，又便于储存和运输，使得氢气的获取变得安全、可控且高效。

附图说明

[0019] 图1是本发明实施例1的一种制氢方法的流程图；

[0020] 图2是本发明实施例2的一种制氢机构的结构示意图。

[0021] 附图标记：

[0022] 1、反应装置；2、密封液；3、液态金属；4、储液装置；

[0023] 5、水溶液；6、收集装置；7、第一阀门；8、氢气管道；

[0024] 9、水溶液管道；10、第二阀门；11、搅拌装置。

具体实施方式

[0025] 为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。

[0026] 在本发明的描述中，除非另有说明，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0027] 需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。

[0028] 实施例1

[0029] 如图1所示，本发明提供了本发明提供一种制氢方法，该方法包括以下步骤：

[0030] 将液态金属和密封液依次装入反应装置中，使密封液盖设在液态金属上，使液态金属的液面位于水溶液管道以下，使密封液的液面位于氢气管道和水溶液管道之间；

[0031] 通过水溶液管道向反应装置内通入水溶液后，水溶液与液态金属发生水解反应；

[0032] 通过氢气管道收集反应装置中经水解反应后产生的氢气。

[0033] 由此，当需要制造氢气时，可将水溶液通过水溶液管道通入反应装置内。由于水溶液的密度大于密封液的密度，因此水溶液可直接穿过密封液与液态金属接触并发生水解反应产生氢气。由于，氢气的密度很小，氢气在浮力作用下可依次穿过液态金属和水溶液的混合液以及密封液，并通过氢气管道进入收集装置。其中，将水溶液管道的出口浸没在密封液中，既可避免液态金属被氧化，又可避免氢气被泄露。这是由于，若将水溶液管道的出口设置在密封液的液面以上，当密封液的厚度较薄时，水溶液在重力作用下，以一定的速度落在密封液上，可能会打散密封液而导致部分液态金属被氧化；另外，产生的部分氢气会直接通过水溶液管道进入储液装置，从而造成氢气的浪费。若将水溶液管道的出口浸没在液态金属中，进入水溶液管道的部分液态金属与水溶液产生的氢气会沿着水溶液管道直接进入储液装置，造成氢气的浪费。另外，若水溶液管道的管壁上附着有可与液态金属反应的杂质，就会影响氢气的纯度。

[0034] 优选地，液态金属为铝镓合金、铝汞合金或碱金属。例如，可选用钠和钾的质量比为1:3的钾钠合金。

[0035] 优选地，密封液为液体石蜡或无水煤油。

[0036] 优选地，水溶液为水、酸性溶液或碱性溶液。

[0037] 另外，在水解反应过程中，搅拌装置搅拌液态金属和水溶液。通过搅拌装置以指定的速度转动，可使液态金属与水溶液充分接触，进而提高了单位时间产生氢气的量。

[0038] 实施例2

[0039] 如图2所示，本发明还提供了一种制氢机构，该机构包括第一阀门7、第二阀门10、氢气管道8、水溶液管道9、收集装置6、反应装置1以及储液装置4，氢气管道8的出口通过第一阀门7与收集装置6连通、进口插设在反应装置1内，水溶液管道9的进口通过第二阀门10与储液装置4连通、出口插设在反应装置1内，氢气管道8的进口的高度高于水溶液管道9的出口的高度。

[0040] 由此，当需要制造氢气时，依次打开第二阀门10和第一阀门7，使水溶液5通过水溶液管道9通入反应装置1内与液态金属3发生水解反应。水解反应产生的氢气在浮力作用下通过氢气管道8进入收集装置6。当收集装置6中的氢气量达到需求时，可依次关闭第二阀门10和第一阀门7。另外，由于氢气管道8的进口的高度高于水溶液管道9的出口的高度。当在反应装置1中依次充入液态金属3和密封液2，使液态金属3的液面位于水溶液管道9以下，使密封液2的液面位于氢气管道8和水溶液管道9之间，就相当于氢气管道8的进口位于密封液
2的液面以上，水溶液管道9的出口浸没在密封液2中。

[0041] 另外，水溶液管道9的进口可插设在储液装置4的下部。这样设置的好处在于：一方面、由于距离储液装置4顶部越远水压越大，从而可利用水压促使水溶液5通过水溶液管道9流入反应装置1中；另一方面、可避免储液装置4底部沉积的水溶液5不能被排出而造成浪费。

[0042] 其中，还包括液体泵，液体泵串接在水溶液管道9上，以为水溶液5流入反应装置1提供动力。

[0043] 进一步地，氢气管道8内设有干燥过滤网。由于反应装置1内产生的氢气需依次穿过液态金属3和水溶液5的混合液以及密封液2才能进入收集装置6，因此氢气在进入收集装置6前可能带有水蒸气。因此通过在氢气管道8内设置干燥过滤网来吸收水蒸气，可提高收集装置6内氢气的纯度。

[0044] 其中，还包括检测装置，检测装置设于收集装置6上，用于检测收集装置6中氢气的浓度或压力。由于氢气无色，因此难以用肉眼辨别收集装置6中是否已经收集满氢气，而通过比较检测装置的压力或浓度与设定值的大小就可实现氢气量的监测。

[0045] 其中，还包括设于反应装置1的底部的搅拌装置11，用于搅拌设于反应装置1内的反应物即液态金属3和水溶液5。

[0046] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离发明各实施例技术方案的精神和范围。