[发明专利]常温水催化制氢方法和设备

说明书

本发明要解决的技术问题是如何更充分地利用外部热源来进行氢气的生产。常温水催化制氢方法，包括以下步骤：1)对热释电催化件进行持续的加热，加热温度不超过水的沸腾温度；2)在对热释电催化件的持续加热过程中，将常温水喷淋在热释电催化件上以令热释电催化件上的不同部位产生温差和热波动，以致与热释电催化件接触的水发生离解而产生H2；3)收集步骤2)所产生的H2；热释电催化件是由热释电负离子颗粒制成的构体。本发明的制氢方法可将绝大部分的热源利用起来进行制氢，并且是一种绿色环保且低成本的能源方案。本发明还提供一种实施该制氢方法的制氢设备，其具有结构简单可靠，制作成本及产氢成本低廉，容易被广泛安装和使用等优点。

技术领域

本发明涉及一种常温水催化制氢方法及一种实施该方法的制氢设备。

背景技术

名为“水催化产氢发电的方法及设备”的中国发明专利201210175876.0公开了一种制氢方法和设备。该制氢方法和设备需要将水加热成为水蒸气，让大量水蒸气进入到水分解容器中与水分解容器内的负离子粉进行反应而生成氢气。然而将水加热成为水蒸汽是需要能量的，虽然文献中有提及可以利用工业废热、太阳能和地热这些热源将水加热成水蒸气，但是如果这些外部的热源不足以将水加热成水蒸气，则这种方法的制氢效率可能达不到一个可接受的水平。而如果配置辅助热源例如电发热装置来确保水成为水蒸气，那么在扣减辅助热源的开销后，制氢成本似乎也未能显著降低。在另一方面，如果容器内传热部件不经过革新设计和构造，也将难于使水中漂浮的每一个细小负离子颗粒得到有效地加热而激发稳定的热释电效应而产氢，从而过程的传热效率和产氢率也不可能达到稳定。为此，需要对现有的制氢方法和设备进行创新。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：如何更充分地利用外部热源来进行氢气的生产，即使这些外部热源甚至不能将水加热成水蒸气。

为达到上述目的，本发明采取了以下的技术方案：

常温水催化制氢方法，包括以下步骤：

1)对热释电催化件进行持续的加热，加热温度不超过水的沸腾温度；

2)在对热释电催化件的持续加热过程中，将常温水喷淋在热释电催化件上以令热释电催化件上的不同部位产生温差和热波动，以致与热释电催化件接触的水发生离解而产生H₂；

3)收集步骤2)所产生的H₂；

4)收集步骤2)的与热释电催化件接触的水，这些水为负离子水合物；将负离子水合物输送至碱性固定床进行脱氧，将脱氧后获得的水重新作为步骤2)所述的常温水而参与工作；

所述热释电催化件是由热释电负离子颗粒制成的构体。

本发明属于两段式水制氢反应技术，其原理是：

第一工段反应：热电催化产氢过程，通过热释电负离子颗粒的热激发放电过程，水可以立即离解而产生H₂：

2H₂O+2e^-＝＝H₂+2OH^-

2OH^-+2nH₂O＝＝2OH^-[H₂O]_n

第一工段反应总体质量平衡方程为：2(n+1)H₂O+2e^-＝＝H₂+2OH^-[H₂O]_n

第二工段反应：负离子水合物脱氧过程，通过碱性颗粒床(氢氧化铁等)与负离子水合物反应，将负离子水合物还原成水，生成O₂和放出电子e：