[发明专利]用铝-水制氢/储氢的装置及其液流方式

说明书

技术领域    本发明涉及直接将化学能转化为氢气、电能的装置，尤其涉及用铝-水储氢、制氢新型装置。

背景技术    随着化石燃料消耗量的逐渐增大及其储存量的逐渐枯竭，以及对环境保护的日益重视，以石油、煤炭、天然气为代表的一次能源最终将被清洁可再生能源所取代。氢能作为一种无污染的二次能源由于具有资源丰富，氢燃烧热值大且燃烧产物是水，不会造成环境污染等诸多突出优点,受到世界各国的普遍重视。专家预言，氢能与电力将成为21世纪新能源体系的两大支柱。

氢气的储存、运输及释放是氢能开发利用的前提条件之一。目前的氢气储存与运输方式都存在成本高，安全性及稳定性差、储氢量低等缺憾。

在本发明人的在先中国专利02148850.9、名为“电化学铝—水储氢、制氢的方法及设备”公开了一种用铝-水储氢、制氢的能量体系设备。这种储氢、制氢能量设备是利用析氢电极、电解液和铝合金电极在电化学反应器内的电化学反应原理，实现氢气的储存和释放，并同时产生电能输出。这种电化学储氢、制氢能量体系在运行过程中，析氢电极上发生如下阴极还原反应：

                2H₂O + 2e → H₂ ↑ + 2OH^-                                                                                       

在铝合金电极上发生如下阳极氧化反应：

Al－3e + 3OH^- → Al(OH)₃

体系的总反应：

 2Al＋6H₂O → 2Al(OH)₃ ＋3H₂ ↑

所述用铝-水储氢、制氢的能量体系设备实际上储存的是铝合金和水，运行过程中对外输出氢气，并可同时输出电能。参见图17，在该发明中公开的电化学铝-水储氢、制氢设备，是由贮液槽2’、集氢室13’、循环过滤泵10’、电解池系统3’和缓冲槽9’组成，所述贮液槽2’、集氢室13’、循环泵10’、电解池系统3’和缓冲槽9’之间通过管路相通；电解池系统由多个极室8’组成,每个极室中排布着铝合金极板和析氢极板,每个极室中均填充电解液,贮液槽设有用于补充电解液的注液口；集氢室上有出氢口,电解池系统下面是缓冲槽9’,用于保护电解池系统3’的每个极室中的电解液的液面高度相同；循环过滤泵10’连接贮液槽2’和缓冲槽9’。但现有技术储氢、制氢能量体系设备存在着无法及时清除制氢过程中电解液中生成的Al(OH)₃沉淀物，同时，电解液直接注入电解池系统3’造成各电极室之间液流短路而降低整个体系的效率、而且该设备不能控制溶液温度以及对外输出的氢气流量、不能对设备内部进行清洗、不能监控设备内部的液流状况等问题。

 

发明内容     本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提出一种用铝-水制氢/储氢的装置及其液流方式，解决现有技术制氢/储氢装置中沉淀物清除、各电极室之间液流短路等问题。

本发明为解决上述技术问题而提出的技术方案是，一种用铝-水制氢/储氢的装置，采用铝合金-水制氢储氢体系，包括两个液流配置室、配液器、泵液腔、液流泵和电极室组，该电极室组包括彼此互相分隔、各室电极相互以电串联或者电并联方式连接的电极室；

所述各电极室通过各自的出液管分别与该电极室组下方、对称设置的所述液流配置室相通；该液流配置室由其各自的输液管分别与所述泵液腔相通；所述液流泵通过汲液管与泵液腔相连通，所述液流泵的送液管与位于所述电极室组上部的配液器相通；该配液器通过各进液管同位于其下方的各电极室相通。 

使用时，分别调节与所述液流配置室相连接的所述出液管的出液管开关，控制所述电极室组的电解液交替流入所述两液流配置室之一，电解液在该液流配置室、泵液腔、配液器和电极室组之间循环，而另一液流配置室则处于电解液静置、沉淀物沉降处理过程中。

所述各液流配置室具有完全对称的结构；所述各液流配置室分别设置有与外部控制电路相连接的、用于对电解液进行加热或冷却的加热/冷却管。

所述各液流配置室的下部设置有沉淀物排出管，在所述各液流配置室壳体底部、设有令沉淀物滑向所述沉淀物排出管一侧的倾斜式结构。

所述泵液腔上设置有带有开关的泵液腔清洗液进液管和泵液腔清洗液出液管，用于所述装置停止运行时用清水冲洗。