[发明专利]一种用镁渣还原氢气的方法及系统

说明书

（一）        技术领域

    本发明涉及氢气制备领域，特别涉及一种用镁渣还原氢气的方法及系统。

（二）        背景技术

燃烧能源所排放的二氧化碳是造成全球暖化、气候变迁与天然灾害的因素。氢气的使用可直接燃烧或利用燃料电池发电，氢气与氧反应产生水，而不产生二氧化碳，有利于保护环境，因此，全球都在开发以氢气为能源的技术，以解决二氧化碳的排放。目前，工业界制备氢气的方式主要是使用煤及石油等化石燃料经过高温处理而得，而这些方式会在制备过程中消耗许多能源，并产生二氧化碳。

发明专利200810184899.1公开了一种无二氧化碳排出制取氢气的方法，但是该发明是以金属、金属合金或者其废料作为产氢的反应材料，即使是废料，其中还含有90%的镁，完全可以回收利用，因此导致产氢成本过高。

冶炼金属镁及镁合金产生的镁渣里含有金属镁，冶炼金属镁过程中，生产1吨镁约产生50~100kg的镁渣，镁合金的生产中，每生产1吨镁合金约产生2~30kg的镁渣，中国一年生产约45万吨的金属镁，则约生产2.25万吨至4.5万吨的渣，一年生产约9万吨的镁合金，则约产生2000吨至2.7万吨的合金渣。该镁渣中金属镁大约占镁渣重的6%，其镁含量低于16%一般都是以掩埋的方式处理，因而每年有大量镁渣要去掩埋，严重破坏环境。

（三）        发明内容

    本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种同时解决能源短缺与环境污染问题的用镁渣还原氢气的方法及系统。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种用镁渣还原氢气的方法，以镁渣为原料，其特征在于：将镁渣置于启普发生器中，然后加入酸溶液，通过氧化还原反应生成氢气，然后将生产的氢气收集到储气罐中。

本发明以冶炼金属镁或合金镁过程中所产生的镁渣为原料，由于镁渣中含有金属镁，而镁是很好的还原剂，使其和酸溶液作用发生氧化还原发硬产生氢气，实现氢气的制备。

本发明的更优方案为：

所述酸溶液为硫酸溶液、柠檬酸溶液、醋酸溶液、盐酸溶液、甲酸溶液或柠檬酸、醋酸生产过程中所产生的废水。

用镁渣还原氢气使用的系统，包括启普发生器，其特征在于：所述启普发生器包括盛装镁渣的容器，容器顶端插有用于添加酸溶液的球形漏斗，容器的出气口处设置有传输氢气的导气管，导气管与流量计连接，流量计出口连接盛装氢气的储气罐。

所述流量计与储气罐的连接管道上安装有防回火阀，以便在使用时保障安全。

所述流量计与储气罐之间设置有内部装有水的集气瓶，流量计的出口与集气瓶的进气口连接，集气瓶的出气口与储气罐的进气口连接，集气瓶内的水可以将氢气中掺杂的酸性气体溶于水中，避免进入储气罐中。

本发明以酸溶液和镁渣进行反应，还原生成氢气，无二氧化碳排放，避免进一步造成全球暖化，镁渣经反应后，可以减轻渣废弃物的重量至原重的十分之一，减少环境污染，另外反应后得到副产品氧化酶，具有进一步的利用价值。

（四）        附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明系统的结构示意图；

附图2为冶炼金属镁所得镁渣与柠檬酸溶液反应后所得的滤渣的XRD图；

附图3为冶炼合金镁所得镁渣与柠檬酸溶液反应后所得的滤渣的XRD图；

附图4为冶炼金属镁所得镁渣与柠檬酸溶液反应后所得的滤渣第一次测试的SEM与EDS图谱；

附图5为冶炼金属镁所得镁渣与柠檬酸溶液反应后所得的滤渣第二次测试的SEM与EDS图谱；

附图6为冶炼合金镁所得镁渣与柠檬酸溶液反应后所得的滤渣第一次测试的SEM与EDS图谱；

附图7为冶炼合金镁所得镁渣与柠檬酸溶液反应后所得的滤渣第二次测试的SEM与EDS图谱。

图中，1启普发生器，2流量计，3储气罐，4防回火阀，5球形漏斗，6容器，7导气管，8集气瓶。 

（五）        具体实施方式

实施例1：

将镁渣加入柠檬酸溶液中，产生氧化还原反应，柠檬酸C₆H₈O₇含大量的H⁺被还原而得到H₂。其对应反应式为：