[实用新型]一种大功率硼氢化钠水解制氢装置

说明书

本实用新型公开了一种大功率硼氢化钠水解制氢装置，其包括硼氢化钠溶液储罐、硼氢化钠溶液进料系统、硼氢化钠水解制氢反应器、氢气分离器、氢气清洗器、废液罐和控制系统。本实用新型的大功率硼氢化钠水解制氢装置集制氢和氢气的分离、纯化多功能于一体，可全自动运行，可靠程度高，使用安全，产氢量大，氢气纯度高，在产氢质量和产氢速度等方面均可满足30kW氢空燃料电池系统的用氢需求，作为供氢系统可明显提高整体系统的质量能量密度。而且，本实用新型的大功率硼氢化钠水解制氢装置适用于附近有可用水源的固定式燃料电池系统，有较好的应用前景。

技术领域

本实用新型涉及硼氢化钠水解制氢技术领域，尤其涉及一种用于为30kW氢空燃料电池提供高能量密度的固定式氢源的大功率硼氢化钠水解制氢装置。

背景技术

燃料电池是一种不经过燃烧过程直接将化学能转化成电能的发电装置，其转化过程不受卡诺循环的限制，具有能量转化效率高、环境友好等优点，而燃料电池的理想燃料是氢气。

目前，燃料电池的氢供给可采用直接储氢或间接供氢两种方式。直接储氢方法包括气态高压储存、合金固态储存和低温液态储存三种方式，但都存在质量能量密度低、储能系统体积庞大、氢气储存和运输不安全等问题。间接供氢目前研究较多的是醇类重整，但重整富氢气中CO含量达到5％，需要开发长寿命周期耐高温的膜提纯器，但当前提纯膜技术还不成熟，成本昂贵、寿命较短，不适用于大产氢量燃料电池使用。因此，开发和燃料电池相匹配的储氢和供氢技术是核心问题之一。

硼氢化钠是一种白色晶状粉末，材料本体质量储氢密度为10.8％，其与水在室温下接触即可反应而产生氢气，反应式为：NaBH₄+2H₂O→4H₂+NaBO₂，该反应对水的性质无要求，甚至海水都可以直接反应。作为固定式氢空燃料电池氢源使用时，可使用附近既有水源，因此，硼氢化钠理论氢气质量储氢密度可高达21.6％。

中国实用新型专利201320130306.X公开了一种硼氢化钠制氢装置，但该装置使用直流电源催化硼氢化钠分解，这种氢气制备方法制备的氢气再用来氢空燃料电池发电会大大降低能源的利用效率，且在缺乏电力的状况下无法作为独立的电源保障电力系统用电需求。

中国发明专利200810198544.8使用小功率液压泵自动调节加入反应器中硼氢化钠溶液的流量来控制反应快慢及氢气生成量，中国发明专利200910248746.6 也是采用这种方式控制反应速率。但上述专利公开的均为小规模产氢装置，匹配燃料电池系统功率均在500W左右，只能作为便携式移动电源的氢源，无法满足大功率固定式氢空燃料电池的氢能需求。现有的大产氢量的硼氢化钠水解制氢装置存在反应不均、反应区域温度不易控制和提纯困难等技术特点。

实用新型内容

为解决上述现有技术中存在的缺点和不足，本实用新型提供了一种全自动运行、可靠程度高、使用安全且氢气纯度高的大功率硼氢化钠水解制氢装置，以匹配30kW固定式氢空燃料电池系统的用氢需求。

一种大功率硼氢化钠水解制氢装置，其包括硼氢化钠溶液储罐、硼氢化钠溶液进料系统、硼氢化钠水解制氢反应器、氢气分离器、氢气清洗器、废液罐和控制系统。所述硼氢化钠溶液储罐通过所述硼氢化钠溶液进料系统向所述硼氢化钠水解制氢反应器供给硼氢化钠溶液，所述氢气分离器对所述硼氢化钠水解制氢反应器排出的含氢液体进行气液分离，所述氢气清洗器对所述氢气分离器排出的氢气进行净化清洗，所述废液罐对所述氢气分离器和所述氢气清洗器排出的液体进行收集。所述控制系统分别与所述硼氢化钠溶液进料系统、所述硼氢化钠水解制氢反应器、所述氢气分离器和所述氢气清洗器连接，以控制其运行。