[发明专利]一种制氢方法

说明书

本发明属于制氢领域，公开了一种制氢方法，该方法包括将铁粉和含氧水蒸汽接触，所述含氧水蒸汽中的水蒸汽与铁粉反应生成四氧化三铁和氢气，同时所述含氧水蒸汽中的氧气与铁粉反应生成氧化铁并释放热量，所释放的热量为水蒸汽和铁粉之间的反应提供热量以使水蒸汽与铁粉继续反应。本发明提供的制氢方法的主要原料为铁粉，便宜，不是危险品，易储存，无压力，没有污染；整个生产和反应过程基本零污染，零排放，不耗电；原料与氢气产量高容积比，1方铁粉可制取3000方氢气；制氢成本低，在回收副产品四氧化三铁后，每方氢气成本低于0.5元；流程简单，无需压缩机等复杂设备，投资省，操作简单方便，因此在AIP潜艇和工业领域有非常广泛的用途。

技术领域

本发明属于制氢领域，具体涉及一种制氢方法。

背景技术

目前制取氢气的主要方法有：

1、电解水制氢

水电解制氢是目前应用较广且比较成熟的方法之一。水为原料制氢过程是氢与氧燃烧生成水的逆过程，因此只要提供一定形式一定能量，则可使水分解。提供电能使水分解制得氢气的效率一般在75-85％，其工艺过程简单，无污染，但消耗电量大，因此其应用受到一定的限制。

2、矿物燃料制氢

以煤、石油及天然气为原料制取氢气是当今制取氢气的主要方法。该方法在我国都具有成熟的工艺，并建有工业生产装置。

A.以煤为原料制取氢气

在我国能源结构中，在今后相当长一段时间内，煤炭还将是主要能源。煤气化制氢是指煤在高温常压或加压下，与气化剂反应转化成气体产物。气化剂为水蒸汽或氧(空气)，气体产物中含有氢等组分，其含量随不同气化方法而异。但是此方法投资大，污染物排放量大，耗水大，适合大规模氢气生产。

B.以天然气或轻质油为原料制取氢气

该方法是在催化剂存在下与水蒸汽反应转化制得氢气。反应在800-820℃下进行。有部分氢气来自水蒸汽。用该方法制得的气体组成中，氢气含量可达74％(体积)，其生产成本主要取决于原料价格，我国轻质油价格高，制气成本贵，采用该方法有一定限制。大多数大型氨合成甲醇工厂均采用天然气为原料，催化水蒸汽转化制氢的工艺以石油及天然气为原料制氢的工艺已十分成熟，但因受原料的限制目前主要用于制取化工原料。

在军用潜艇的AIP(空气隔绝推进系统)解决方案之一，氢燃料电池能够让潜艇长时间在水下航行不用换气，综合各种因素，各国都把燃料电池视为比较理想的潜艇AIP系统。但是氢的供应和储存也是急需解决的关键，目前日本采用压力700bar储氢系统，储存量不大，危险性高；德国开发了固体氢气储备技术，采用昂贵的金属铂钯，但这只能是实验室装置，无法大规模应用；存储量比较大的是液态氢，比如运载火箭这种极端要求下就是这样的，但液态氢是密度很小的液体，要求存储罐体积很大，并且低温对存储罐的材料、加工要求很高，在潜艇里也无法使用。

发明内容

本发明旨在提供一种新的制氢方法，以解决目前潜艇中氢的供应和储存问题。为此，本发明采用的具体技术方案如下：

具体地，本发明提供了一种制氢方法，其中，该制氢方法包括：将铁粉和含氧水蒸汽接触，所述含氧水蒸汽中的水蒸汽与铁粉反应生成四氧化三铁和氢气，同时所述含氧水蒸汽中的氧气与铁粉反应生成氧化铁并释放热量，所释放的热量为水蒸汽和铁粉之间的反应提供热量以使水蒸汽与铁粉继续反应。

进一步地，所述含氧水蒸汽采用以下方法获得：将常温水加压至3-5bar之后雾化，之后与氧气混合并采用水蒸汽和铁粉反应生成的氢气提供的热源进行加热，得到所述含氧水蒸汽。

进一步地，所述含氧水蒸汽中水蒸汽和氧气的摩尔比为(5-7)：1。

进一步地，所述铁粉和含氧水蒸汽接触的起始温度为600-700℃。