[发明专利]高温水蒸汽氧化制氢装置

说明书

高温水蒸汽氧化制氢装置，水蒸汽发生器将水转化成水蒸汽，水蒸汽送人水蒸汽加热装置内，水蒸汽加热装置将水蒸汽加热到300‑1100℃制成高温水蒸汽，高温水蒸汽送入金属粉与高温水蒸汽反应装置内与金属粉混合，加热金属粉，金属粉与高温水蒸汽中氧发生反应，生成金属氧化物，放出热量，生成氢气，金属氧化物和水蒸汽和氢气进入氢气分离装置，金属氧化物沉淀到氢气分离装置下部水中，氢气由氢气分离装置上部进入氢气存储装置，金属氧化物提取装置将氢气分离装置下部水中金属氧化物输送到金属氧化物存储装置。

技术领域

本发明涉及制氢装置。

背景技术

自 20 世纪 60 年代以来，国内外学者针对铝颗粒燃烧开展了大量研究，阐述了单颗粒燃烧特性与机理，并形成了不同类型的点火、燃烧模型，然而，颗粒表面氧化层的燃烧抑制作用及反应的尺度效应使铝颗粒燃烧过程异常复杂，目前，针对单颗粒燃烧的实验、理论研究较多，主要集中于机理研究，将铝颗粒与高温水蒸汽燃烧制取氢气实用装置，至今，尚未检索到相关报道。

特别是，将铝颗粒氧化制氢得到的氧化物进行电解还原成铝和氧气，铝用于水蒸汽再次氧化制氢的循环利用，尚未检索到相关报道。

特别是，分布太阳能或风能制取电，太阳能或风能电将氧化物还原装置内金属氧化物电解还原成金属和氧气，实现清洁能源循环体系，解决电网长途运输损耗问题，尚未检索到相关报道。

发明内容

本发明的目的：1、水蒸汽加热装置将水蒸汽加热制成高温水蒸汽，高温水蒸汽与金属粉混合，高温水蒸汽加热金属粉，金属粉与高温水蒸汽中氧发生反应，生成金属氧化物，放出热量，生成氢气。2、金属粉与高温水蒸汽反应装置内设旋转轴，旋转轴上制作金属棒，旋转轴一端安装电机，电机带动旋转轴上金属棒高速旋转，高速旋转金属棒撞击金属粉或金属液，将团聚金属粉撞击破碎，将金属粉表面氧化物撞击分离，解决团聚金属粉和金属粉表面金属氧化物阻碍金属粉与水蒸汽中氧发生氧化反应问题，将金属液撞击成更小液滴，金属棒搅拌高温水蒸汽，使金属粉颗粒相互撞击，使金属粉与水蒸汽摩擦，金属粉或金属液与高温水蒸汽发生反应，生成金属氧化物，放出热量，生成氢气。3、金属棒在旋转轴上螺旋线排布，旋转轴带动金属棒旋转，螺旋线排布的金属棒推动金属氧化物进入氢气分离装置，解决金属氧化物沉积在金属粉与高温水蒸汽反应装置下部，无法进入氢气分离装置内问题。4、金属粉与高温水蒸汽反应装置内设旋转轴，旋转轴上制作螺旋叶片，旋转轴一端安装电机，电机带动旋转轴上螺旋叶片旋转，螺旋叶片推动金属氧化物进入氢气分离装置，解决金属氧化物沉积在金属粉与高温水蒸汽反应装置下部，无法进入氢气分离装置内问题。5、金属粉输送装置外设加热装置，加热装置加热金属粉，热金属粉降低金属粉吸收高温水蒸汽热量，加速金属粉与高温水蒸汽氧化反应。6、氢气分离装置下部设水存储装置和水循环装置和螺旋金属氧化物提取装置，上部设氢气提取装置，下部水存储装置内冷却水可以快速冷却金属氧化物，下部水存储装置内冷却水吸收蒸汽热量，使蒸汽快速冷凝成水，降低氢气分离装置温度，使水蒸汽与氢气分离，下部水存储装置内冷却水可以防止氢气通过下部逸出，具有密封作用。7、氢气分离装置下部设水存储装置和螺旋金属氧化物提取装置，螺旋金属氧化物提取装置在水中，可以防止水蒸汽或氢气进入金属氧化物中，螺旋金属氧化物提取装置在水中将金属氧化物输送，依据水平面自动平衡特性，通过螺旋输送机倾斜输送或水平垂直输送，使金属氧化物输送到液面外，解决外部气体进入氢气分离装置内问题。8、氢气分离装置下部水循环装置与锅炉相连，泵将氢气分离装置下部热水抽出注入锅炉，冷水注入氢气分离装置下部，实现冷热水循环，提高热效率，冷水直接与热蒸汽接触，冷却速度快，特别是，将热蒸汽直接注入氢气分离装置下部冷水内，可快速降低氢气分离装置压力，提高氢气分离装置的安全性能。9、金属氧化物送到金属氧化物还原装置，将金属还原，生成氧气，存储，金属粉重复使用，降低金属粉矿物开采、破碎、提取和运输费用，节约资源。10、水蒸汽氧化制氢装置结构简单，造价低，适宜分布制氢，解决氢气站供氢问题。11、分布太阳能或风能制取电，分布太阳能或风能电将氧化物还原装置内金属氧化物电解还原成金属和氧气，实现清洁能源循环体系，解决电网长途运输损耗问题。