[发明专利]用于生产氢的便携装置及其用途

说明书

本发明公开一种用氢前体和液体生产氢的便携的装置(1)，所述装置包括：主包围件(2)，其用于接收所述氢前体和所述液体；附加腔(6)，用于收集由此产生的氢；分离膜(5)，其将所述主包围件相对于所述附加腔界定；以及用于将氢从所述附加腔中排出设备(8)，所述装置包括热交换设备(21)，其设置在所述主包围件的外周的至少一部分上。所述装置生产的纯氢可供应燃料电池。

技术领域

本发明涉及化学和能量生产的领域。更具体地说，本发明涉及在用于生产氢的化学工程中使用的反应器的领域。更准确地说，本发明涉及一种小型的氢发生器，其能够通过以固态引入的化合物与含水液体之间的反应产生氢。这种氢发生器可以用于将氢供应给便携燃料电池。

背景技术

便携燃料电池可以供应小型电气系统(这种系统可以在市场上买到)。如果便携燃料电池依靠氢运行，则需要通过氢来源(如氢发生器)向它们供应氢。如果将这种氢发生器便携化将会很实用。现有技术中存在多种便携的氢发生器，例如，在GB2549369(O'Neill)中描述了通过电解水产生氢的便携氢发生器。但是，如果这种便携氢发生器能够自主运行，即不需要电力供应，也会很方便。因此，为了有自主的氢发生器，氢必须不是通过电化学产生而是通过化学方式(通常是通过分解液体中的固体氢前体)产生。US9705145(智能能源公司；Intelligent Energy Inc)描述了一种通过热分解合适的化合物(例如，AlH₃或其它氢化物)的氢发生器；这种系统需要集成的电加热系统；本领域技术人员也知道这种系统在水相中分解金属氢化物；在这些情况下，反应是由催化剂的量来控制。

WO2010/035250(法商BIC公司)描述了一种使用能够在液体介质中释放氢气的固体化合物的氢发生器；这种固体化合物是一种硼氢化物，例如NaBH₄。这种系统包括反应腔，在该反应腔中，所述固体化合物与水和基于贵金属和昂贵金属(钌)或危险金属(钴)的催化剂接触，以分解成硼酸盐和氢气。后者(氢气)通过疏水膜排出，其中疏水膜对水具有不可渗透性但对氢具有渗透性。这种发生器的缺点是产生的硼酸溶液有毒，不能排入废水管道。其他基于在水中分解NaBH₄的氢发生器在以下文献中也有描述：US3459510(联合碳化公司；Union Carbide)、US6939529(千年电池公司；Millenium Cell Inc)、US 2005/0158595(集成燃料电池技术公司；Integrated Fuel Cell Technologies)、US 2007/0036711(阿尔迪卡技术公司；Ardica Technologies Inc)、WO 2010/075410(法商BIC公司)。

一般来说，现有技术教导了自主的氢发生器的问题之一是反应条件的控制，这是因为能够产生氢的化学反应，无论是内热还是放热，其动力学都高度依赖于反应介质的温度。另一个问题是，发生器不宜使用危险、有毒和/或难以储存和/或处理的产品作为能够释放氢气的化合物。氢发生器也不宜产生有毒的副产品或更多的需要特别注意排放的一般产品(如水相或固相)。最后，便携发电机所产生的氢气最好尽可能的纯净，这样才不会降低它所驱动的燃料电池的运行效率。

基于上述情况，本发明的目的是为了弥补现有技术中的至少一些缺点。

本发明的目的特别在于提供一种装置，该装置体积小、质量小，同时能够保证可靠地生产氢。

本发明的目的还在于提供这样一种装置，其确保反应的初始产物与由此产生的氢之间的有效分离。

本发明的目的还在于提供这样一种装置，它可以控制反应区域的温度。

本发明的目的还在于提供这样一种装置，其结构简单，对操作者而言十分直观。

发明内容

为达到本发明的目的，本发明提供一种用氢前体和液体生产氢的便携的装置，所述装置包括：

主包围件，其用于接收所述氢前体和所述液体；