[发明专利]一种以氢化镁为原料的制氢装置及制氢方法

说明书

本申请公开了一种以氢化镁为原料的制氢装置，包括：水解反应箱；送料单元，用于向水解反应箱内输送氢化镁；以及反应促进溶液输送单元，用于向水解反应箱内输送反应促进溶液,反应促进溶液为MgCl₂溶液和MgSO₄溶液的混合溶液，反应促进溶液先于氢化镁被送入水解反应箱。本申请还公开了一种以氢化镁为原料的制氢方法，包括步骤：将MgCl₂溶液和MgSO₄溶液的混合溶液作为反应促进溶液送入水解反应箱；向水解反应箱内送入氢化镁，氢化镁与水解反应箱内的水发生反应生成氢气；在氢化镁原料与水反应的过程中，不断向水解反应箱内注入反应促进溶液。本申请采用MgCl₂溶液和MgSO₄溶液的混合溶液作为反应促进溶液以促进所述水解反应的进行，大大加快了水解反应制氢的效率。

技术领域

本申请属于制氢技术领域，尤其涉及一种以氢化镁为原料的制氢装置及制氢方法。

背景技术

氢气是一种理想的燃料，它因具有燃烧热值高、燃烧产物为水、零污染、质量轻，可以从其他可再生资源获得等优点而在生物、医药、工业生产及其他领域都展现出极大的应用价值。燃料电池发电与传统的汽油发电相比，具有高效率、低污染、运行噪音小和容易检测等优点。氢能与氢燃料电池组配，能把化学能直接转化为电能，特别适合于制作成为轻量化、便于移动携带用途的清洁能源产品，是一种极具吸引力、可替代传统电池及发电机的能源技术，可广泛应用于船舶、汽车、航空航天和野外作业等领域。

然而，氢气同样存在重量轻、难捉摸、扩散速度快等缺陷，从而使氢气的安全储藏和运输变得不容易，无论是高压气化还是低温液化的储存方式及运输方法都对气瓶或管道等提出很高的技术要求。因此，氢能的应用需要解决制氢、贮存及运输等三方面的限制，现行的工业用氢不论是采用化石燃料制氢，还是采用电解水制氢，其均存在下述缺陷：制氢效率不高；能源消耗大；对环境污染严重；氢气贮存问题没有有效解决等。

现有技术中存在一种便携式安全可控的自循环溶液制氢装置，包括反应器、蠕动泵和管路，反应器内储存反应液，反应器内设有可拆卸筛网，用于放置固体反应物，反应器上设置有将氢气输出的出气口和自循环的反应液输入口和反应液输出口，出气口依次连通数显气体质量流量计和干燥管，反应器接有蠕动泵，蠕动泵和数显气体质量流量计分别与控制电路连接。上述自循环溶液制氢装置所存在的缺陷是：无法实现固体反应物的自动送料，能够实现自动输送的是反应液，其仅能实现在固态反应物充足的情况下维持制氢反应的稳定持续进行，当固态反应物耗尽，需停止反应，再加入反应物，然后再次启动反应，其操作过程繁琐、复杂，无法真正实现氢气的即产、即供、即用。

在众多的固体制氢剂中，氢化镁具有较高的理论储氢量，其与水反应，在释放每个氢原子的同时还可以从水中提取另一个氢原子，从而使体系的理论制氢量大大提高。水解制氢的产物氢氧化镁对环境友好，是一种应用广泛的阻燃剂，因此，面向移动式氢燃料电池在线氢源用的氢化镁水解制氢技术受到业界的广泛关注。

现有的基于氢化镁水解的在线制氢技术，是将一定量的氢化镁至于反应器中，利用泵注入反应水溶液，固液接触启动反应，并利用启普发生器原理实现制氢反应的启停。然而实际应用过程中会发现水解过程中生成的氢氧化镁会覆盖在氢化镁表面，阻碍氢化镁进一步与水接触反应，导致装置的制氢速率不稳定，供氢速率下降，不能满足面向应用的在线氢源的要求。

现有技术中还存在一种连续可控的氢化镁水解制氢装置，其包括氢化镁储器、氯化镁溶液储器、制氢反应器和固液分离器，其中制氢反应器的第一进料口连接氢化镁储器的出口，制氢反应器的第二进料口连接氯化镁溶液储器，制氢反应器的第一导出口连接氢气净化器，制氢反应器的第二导出口通过螺旋式反应管连接固液分离器的入口，固液分离器的出口连接氢气净化器。该水解制氢技术以氯化镁作为反应促进剂以延缓氢氧化镁的产生，实际应用过程中，发现其虽然能够起到延缓作用，但还是会影响氢气的产生速率，降低产氢效率。

由此可见，现有技术有待于进一步地改进和提高。

发明内容