[实用新型]一种大型制氢设备的热管理系统

说明书

本实用新型属于化学制氢技术领域，具体公开了一种大型制氢设备的热管理系统，包括水箱，所述水箱内底部装有换热管，所述换热管一端连通废液器的出口，另一端连通集水器的入口，所述废液器的入口与反应器相连，所述集水器的出口与干燥器相连；所述水箱外还设有循环水泵和散热器，循环水泵用于将水箱的水抽取进入散热器散热，再使之返至水箱；所述换热管为多程U型管、盘管或者多根换热排管。本实用新型可利用制氢产生的热量对低温水进行供热，换热效果好，有效节省功耗，能够维持野外0℃以下低温环境中化学制氢反应所需的液态水供应；且能确保换热效果的长期稳定性；还能降低区域水温差异，避免对制氢反应造成影响。

技术领域

本实用新型属于化学制氢技术领域，具体涉及一种大型制氢设备的热管理系统。

背景技术

燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器，它不受卡诺循环限制，因而能量转化效率高，且无噪音，无污染，具有很好的发展前景。作为能量转换输出源，燃料电池需要供氢系统为其发电提供稳定、可靠的氢气供给。

目前针对燃料电池野外用氢困难，主要有以下几种应急供氢方案：氢瓶储氢、储氢材料储氢、甲醇重整制氢和化学制氢。其中，氢瓶储氢安全性差，补给困难；储氢材料储氢质量密度低，携行困难；甲醇重整制氢升温催化耗时长，成本高；而化学制氢能在常温常压下储氢，安全方便，而且储氢密度高，产氢纯度高，产物清洁可回收，由此被认为是一种安全、高效和实用性很强的制氢储氢技术，应用也最为广泛。化学制氢中，包括金属水制氢、硅铁粉制氢、硼氢化物制氢等在反应过程都需要用到水，而低温0℃以下水的保存是个难题，传统方法是依靠加热系统对低温水持续供热，功耗大，制氢成本高。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种大型制氢设备的热管理系统，利用制氢产生的热量对低温水进行供热，换热效果好，有效节省功耗，能够维持野外0℃以下低温环境中化学制氢反应所需的液态水供应；且能确保换热效果的长期稳定性；还能降低区域水温差异，避免对制氢反应造成影响。

为达到上述目的，本实用新型采用的具体技术方案如下：

一种大型制氢设备的热管理系统，包括水箱，所述水箱内底部装有换热管，所述换热管一端连通废液器，另一端连通集水器，所述废液器的入口与反应器相连，所述集水器的出口与干燥器相连；所述水箱外还设有循环水泵和散热器，循环水泵用于将水箱的水抽取进入散热器散热，再使之返至水箱。

本实用新型运行时，制氢剂和催化剂均需水箱中的水配置成溶液，将制氢剂溶液和催化剂溶液泵入反应器发生化学反应，反应产生的废液留在废液器中，而氢气和大量水蒸气进入水箱底部的换热管内，经过换热冷凝，大量水蒸气冷凝下来留在集水器，而氢气则通过干燥器后进入用户端。在这个换热过程中，水箱中的水作为换热管的冷媒而被加热，成功的将热量吸收并保留，低温环境下，这些热量能避免水箱中的水冻洁；高温环境下，水温则持续上升，这时则通过水箱外设置的水泵和散热器来持续抽水散热解决。

优选的，所述换热管为多程U型管、盘管或者多根换热排管，用于增大换热面积。

优选的，所述水箱内总水量较使用水量要多，且多出的这部分水量的水位浸没换热管，刚好浸没换热管的水位设为最低水位；所述循环水泵的抽水端处于所述最低水位以下。

优选的，所述散热器上装有风扇，用于加速散热器表面空气流动，加快散热。

优选的，所述水箱为设有加热组件的不锈钢保温水箱，使得水箱本身具有良好的保温隔热能力，并为低温非工作状态下水的液态保存提供保障。

优选的，所述加热组件包括设于水箱内的若干加热棒，用于在环境温度低于0℃时对水进行加热，防止结冰，维持水流动；所述水箱的壳体为内、外双层结构，内层和外层之间为真空隔层，真空隔层的设置可以降低传热，提高保温效果。