一种氢化镁水解可控制氢系统、方法及应用与流程

1.本发明公开涉及水解制氢技术领域，尤其涉及一种氢化镁水解可控制氢系统、方法及应用。


背景技术：

2.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。
3.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。
4.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，这就导致氢化镁水解制氢过程不可控，在初始阶段放氢速率较快。


技术实现要素：

5.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氢化镁水解可控制氢系统。所述技术方案如下：
6.该氢化镁水解可控制氢系统设置有反应系统，该反应系统包括水解反应器与氢气提纯装置，该水解反应器提供氢化镁水解反应的场所，氢气提纯装置用于清洗氢化镁水解产生的氢气；
7.辅助系统，与反应系统相连接，用于实现水解液的储存、未反应氢化镁颗粒的有效截留与透过微小颗粒的充分反应；
8.循环系统，与辅助系统和反应系统相连通，用于水解液循环流动，有效控制水解液的浓度与流率。
9.在一个实施例中，所述水解反应器包括壳体，所述壳体的中部收缩并设置有填料，所述填料的上端安装有喷淋装置，所述壳体的顶部安装有气体出口；所述壳体的下端外侧安装有过滤装置。
10.在一个实施例中，所述搅拌装置的上部水平铺设有支撑层，所述支撑层用于支撑氢化镁固体层，所述支撑层下端的壳体底部安装有物料出口。
11.在一个实施例中，所述过滤装置竖向安装在壳体的内壁上，过滤层形成的中空腔体内填充氢化镁固体层，所述固体层的底部设置有支撑层，所述过滤层外腔的底部设置有液体出口。
12.在一个实施例中，所述水解反应器的底部安装有搅拌装置，通过搅拌装置使未反应完全的透过支撑层的细微氢化镁颗粒完全反应。
13.在一个实施例中，所述循环系统包括离心泵，所述离心泵通过管道分别连通辅助系统与反应系统。
14.在一个实施例中，所述辅助系统包括水解液储罐和产品过滤罐，在水解液储罐和产品过滤罐之间通过管道连通。
15.本发明的另一目的在于提供一种实现所述氢化镁水解可控制氢系统的制氢方法，该氢化镁水解可控制氢方法包括以下步骤：
16.步骤一、向水解反应器中加入固体氢化镁；
17.步骤二、通过辅助系统中的水解液储罐加入水解液，并对水解液的浓度进行检测和控制；
18.步骤三、通过离心泵抽取至喷淋装置，对离心泵的转动速度进行检测和控制；
19.步骤四、水解液与固体氢化镁接触进行水解制氢。
20.本发明的另一目的在于提供一种所述氢化镁水解可控制氢方法在制备氢气上的应用。
21.本发明的另一目的在于提供一种所述氢化镁水解可控制氢方法在制备燃料原料参与化工生产上的应用。
22.本发明公开的实施例提供的技术方案具有以下有益效果：可有效的控制水解液的流量与浓度，并可有效的控制水解液与氢化镁的接触时间，实现水解制氢的可控有效制备。
23.当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明的公开。
附图说明
24.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
25.图1是本发明提供的氢化镁水解可控制氢系统原理图。
26.图2是本发明提供的带侧面过滤层的水解反应器结构示意图。
27.图3是本发明提供的氢化镁水解可控制氢方法流程图。
28.附图标记：
29.1、反应系统；1-1、气体出口；1-2、喷淋装置；1-3、填料；1-4、固体进料口；1-5、固体层；1-6、过滤层；1-7、搅拌装置；1-8、液体出口；1-9、物料出口；1-10、支撑层；2、循环系统；3、辅助系统。
具体实施方式
30.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
31.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上
或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本发明所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
32.除非另有定义，本发明所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本发明中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本发明所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
33.本发明公开了一种氢化镁水解可控制氢系统，包括：反应系统1、循环系统2以及辅助系统3。
34.反应系统1设置有提供氢化镁水解反应场所的水解反应器和用于清洗氢化镁水解产生氢气的氢气提纯装置，其中，水解反应器包括：壳体、气体出口1-1、喷淋装置1-2、填料1-3、固体进料口1-4、氢化镁固体层1-5、过滤层 1-6、搅拌装置1-7、液体出口1-8和物料出口1-9。氢化镁固体层1-5的底部为支撑层1-10。在水解反应器的底部安装有搅拌装置1-7，通过搅拌装置1-7使未反应完全的透过支撑层1-10的细微氢化镁颗粒完全反应，流经氢化镁固体层1-5反应后的水解液透过过滤层1-6。所述壳体的中部收缩并设置有填料1-3，所述填料1-3的上端安装有喷淋装置1-2，所述壳体的顶部安装有气体出口1-1；所述壳体的下端或外侧安装有过滤层1-6。
35.过滤层1-6水竖向安装在壳体的内壁上；过滤层1-6竖向安装在壳体的内壁时，过滤层1-6形成的中空腔体内填充氢化镁固体层1-5，所述固体层1-5 的底部设置有物料出口1-9，所述过滤层1-6外腔的底部设置有液体出口1-8。
36.循环系统2包括：离心泵，通过离心泵连通辅助系统3和反应系统1，该循环系统2用于水解液循环流动，有效控制水解液的浓度与流率。
37.辅助系统3与反应系统1相连接，用于实现水解液的储存、未反应氢化镁颗粒的有效截留与透过微小颗粒的充分反应。
38.如图3所示，本发明的另一目的在于提供一种实现所述氢化镁水解可控制氢系统的制氢方法，该氢化镁水解可控制氢方法包括以下步骤：
39.s101、向水解反应器中加入固体氢化镁；
40.s102、通过辅助系统3中的水解液储罐加入水解液，并对水解液的浓度进行检测和控制；
41.s103、通过离心泵抽取至喷淋装置1-2，对离心泵的转动速度进行检测和控制；
42.s104、水解液与固体氢化镁接触进行水解制氢。
43.本发明的另一目的在于提供一种所述氢化镁水解可控制氢方法在制备氢气上的应用。
44.本发明的另一目的在于提供一种所述氢化镁水解可控制氢方法在制备燃料原料参与化工生产上的应用。
45.采用该氢化镁水解可控制氢系统进行氢化镁水解时，固体氢化镁从水解反应器的固体进料口1-4进入，水解液从水解液储罐中经离心泵进入水解反应器中的喷淋装置1-2，水解液与固体氢化镁接触进行水解制氢。另外，水解反应器的底部设置有搅拌装置1-7，可进一步加强未反应完全的透过1-5底部支撑层1-10的氢化镁细微颗粒；水解产生的氢气经
过喷淋装置1-2在收缩段填料 1-3位置洗涤后从气体出口1-1排出，反应后的混合溶液进入套管过滤装置进行除杂，过滤后的溶液净化后进入离心泵循环再循环利用。通过控制水解液的流量和浓度，进而控制水解液与氢化镁的接触时间，能最大程度的满足氢化镁水解的效率、保证氢气的可控制备与高纯度，通过控制循环液的速度和浓度可控制氢。
46.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
47.应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围应由所附的权利要求来限制。