本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于制氫的低壓反應(yīng)裝置，屬于氫能制備領(lǐng)域，尤其涉及一種可控制的硼氫化鈉制氫的反應(yīng)裝置。

背景技術(shù)：

當(dāng)前氫氧燃料電池的利用開發(fā)，特別是質(zhì)子交換膜燃料電池的開發(fā)，已成為新世紀(jì)國際上攻克能源危機(jī)和環(huán)境污染的前沿技術(shù)領(lǐng)域。性能優(yōu)異且技術(shù)相對成熟的侄子江湖按摩燃料電池系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域廣闊且需求量大，一直受到人們廣泛的關(guān)注。但是，燃料電池大規(guī)模應(yīng)用亟需解決的一個重要問題就是如何為燃料電池高效安全地提供氫源。

質(zhì)子交換膜（PEM）燃料電池以其結(jié)構(gòu)簡單、高校清潔，啟動溫度低，安靜無噪音等優(yōu)點(diǎn)，成為極具前景的新一代發(fā)電技術(shù)，經(jīng)過多年的基礎(chǔ)研究與應(yīng)用開發(fā)，質(zhì)子交換膜燃料電池各方面的研究已取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，電池的體積和重量比功率得到了顯著提高，但昂貴的制氫、加氫設(shè)施基礎(chǔ)仍嚴(yán)重阻礙了燃料電池汽車的商業(yè)化進(jìn)程。

氫氣作為一種新興的高能清潔能源載體，可通過多種方式制備。硼氫化鈉水解或醇解制氫是目前比較熱門的現(xiàn)場制氫技術(shù)，具有很多優(yōu)點(diǎn)，如：原料產(chǎn)物環(huán)境友好，不排放有害氣體；儲氫量高；儲存、使用安全，運(yùn)載方便；制備的氫氣純度高，不會造成燃料電池電極催化劑的毒化；能量利用率高，不需要外加能量就可以把NaBH4及一部分水中的氫氣釋放出來。通過對已公開的水解或者醇解制氫反應(yīng)器的研究，我們發(fā)現(xiàn)目前裝置都存在反應(yīng)裝置氣壓偏高、催化劑回收率低和反應(yīng)控制效果較差等問題，阻礙了硼氫化物現(xiàn)場制氫技術(shù)在便攜式燃料電池電源設(shè)備和燃料電池汽車的應(yīng)用。

有鑒于此，我們設(shè)計了一種新型氫氣發(fā)生器，以便克服現(xiàn)有制氫設(shè)備的上述缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、反應(yīng)器內(nèi)壓力低下且使用安全，使用過程不排放含碳、氮的有害氣體，產(chǎn)生的氫氣純度較高，能有效的進(jìn)行手動、自動控制反應(yīng)速率，可以高效回收催化劑，并且不會造成燃料電池電極催化劑的毒化的可控制的硼氫化鈉制氫的反應(yīng)裝置。

本實(shí)用新型的目的是通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種可控制的硼氫化鈉制氫的反應(yīng)裝置，包括制氫反應(yīng)室、手動控制系統(tǒng)、催化劑放置元件、氣體過濾機(jī)構(gòu)；制氫反應(yīng)室設(shè)置有氫氣輸出端口，手動控制系統(tǒng)連接制氫反應(yīng)室，并通過控制催化劑沒入溶液高度控制反應(yīng)速率；制氫反應(yīng)室底部設(shè)有廢液排出端口，防止氫氣與溶液泄露；端口采用螺紋方式密封連接，防止氫氣與溶液泄露；催化劑放置元件由篩網(wǎng)構(gòu)成；催化劑放置元件上端通過一硬質(zhì)桿與控制系統(tǒng)連結(jié)，可通過與其連結(jié)的齒輪調(diào)節(jié)氫氣輸出端口內(nèi)的硬質(zhì)長桿，由此調(diào)節(jié)催化劑的高度；控制系統(tǒng)位于制氫反應(yīng)室上的氫氣輸出端口上，手動控制系統(tǒng)由催化劑放置元件的調(diào)控裝置、氣流速度顯示元件構(gòu)成，可根據(jù)瞬時氣流速度調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)上的旋鈕改變催化劑沒入高度，從而調(diào)節(jié)反應(yīng)速率。

進(jìn)一步的，催化劑放置元件內(nèi)放置固體催化劑。

進(jìn)一步的，催化劑放置元件由固定形狀的聚四氟乙烯材料的圓桶裝篩網(wǎng)構(gòu)成，用于盛放固體催化劑。

進(jìn)一步的，所述氣體過濾機(jī)構(gòu)由過水裝置與分子篩構(gòu)成，氫氣先通過變色硅膠除去氫氣中夾雜的大部分水分，再通過分子篩以除去其中夾帶的硼氫化鈉、片硼酸鈉等雜質(zhì)。

一種可控制的硼氫化鈉制氫的反應(yīng)裝置，包括制氫反應(yīng)室、自動控制系統(tǒng)、催化劑放置元件、氣體過濾機(jī)構(gòu)；制氫反應(yīng)室設(shè)置有氫氣輸出端口，自動控制系統(tǒng)連接制氫反應(yīng)室，并通過控制催化劑沒入溶液高度控制反應(yīng)速率；制氫反應(yīng)室底部設(shè)有廢液排出端口，防止氫氣與溶液泄露；端口采用螺紋方式密封連接，防止氫氣與溶液泄露；催化劑放置元件由篩網(wǎng)構(gòu)成；催化劑放置元件上端通過一硬質(zhì)桿與控制系統(tǒng)連結(jié)，可通過與其連結(jié)的齒輪調(diào)節(jié)氫氣輸出端口內(nèi)的硬質(zhì)長桿，由此調(diào)節(jié)催化劑的高度；控制系統(tǒng)位于制氫反應(yīng)室上的氫氣輸出端口上，自動控制系統(tǒng)為置于氫氣輸出端口的浮力片，由上升氣流產(chǎn)生的浮力使氫氣輸出端口內(nèi)的浮力片受力浮起，通過一硬質(zhì)桿連結(jié)浮力片與催化劑放置元件，從而調(diào)節(jié)催化劑沒入溶液高度，可通過更換相應(yīng)重量的浮力片以達(dá)到穩(wěn)定于相應(yīng)反應(yīng)速率的效果。

進(jìn)一步的，催化劑放置元件內(nèi)放置固體催化劑。

進(jìn)一步的，催化劑放置元件由固定形狀的聚四氟乙烯材料的圓桶裝篩網(wǎng)構(gòu)成，用于盛放固體催化劑。

進(jìn)一步的，所述氣體過濾機(jī)構(gòu)由過水裝置與分子篩構(gòu)成，氫氣先通過變色硅膠除去氫氣中夾雜的大部分水分，再通過分子篩以除去其中夾帶的硼氫化鈉、片硼酸鈉等雜質(zhì)。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，選取以泡沫鎳為載體電鍍Co、Ru、Pt、Co等非貴金屬作為制氫催化劑，該催化劑具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、不吸附氫氣、耐堿腐蝕、耐高溫等良好特性；

本實(shí)用新型的工作原理為：根據(jù)情況選擇控制模式并選用相應(yīng)控制系統(tǒng)，催化劑先加入放置元件中并與控制系統(tǒng)連結(jié)，然后于制氫反應(yīng)室中加入濃度為20-30%的NaBH4溶液，要求其溫度在80℃左右，然后將控制系統(tǒng)固定于氫氣輸出端口上，并連結(jié)氣體簡易過濾機(jī)構(gòu)，溶液與催化劑接觸、反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣，氫氣經(jīng)過過濾機(jī)構(gòu)送入氫燃料電池中；

本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作方便；（2）反應(yīng)氣壓低，裝置實(shí)用安全；（3）使用過程不排放含碳和含氮的有害氣體，不存在污染；（4）產(chǎn)生的氫氣純度高，不會造成燃料電池點(diǎn)擊催化劑的毒化；（5）反應(yīng)速率控制效果良好，適用性強(qiáng)；（6）制氫催化劑的回收方便且回收效率高。

附圖說明

圖1 是本實(shí)用新型裝置的制氫反應(yīng)室與控制系統(tǒng)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型中控制系統(tǒng)氣體過濾系統(tǒng)的示意圖。

圖3是本實(shí)用新型中催化劑放置元件的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：1、制氫反應(yīng)室，2、催化劑放置元件，3、控制旋鈕，4、廢液排出端口，5、浮力片，6、氣體過濾機(jī)構(gòu)，7、催化劑放置室，8、可開關(guān)蓋帽。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)例對本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

請參閱圖1，本實(shí)用新型揭示了一種可控制的硼氫化鈉制氫的反應(yīng)裝置，所述反應(yīng)裝置包括：制氫反應(yīng)室1、控制系統(tǒng)3、催化劑放置元件2和氣體過慮機(jī)構(gòu)6。

首先準(zhǔn)備兩個氣體過濾機(jī)構(gòu)6，分別在過濾室內(nèi)放置變色硅膠和分子篩，并且旋緊開關(guān)防止漏氣，將放置變色硅膠的過濾室上端的導(dǎo)氣口與放置分子篩過濾室下端的導(dǎo)氣口相連，氣體先后通過變色硅膠與分子篩，并從分子篩過濾室上端通出。

將電鍍好的固體催化劑置于催化劑放置元件2內(nèi)，將可開關(guān)蓋帽8閉合，并將蓋帽上方的硬質(zhì)桿與控制系統(tǒng)連結(jié)。

將制氫反應(yīng)室1下方廢液排出端口4閉合，選取硼氫化鈉為制氫反應(yīng)物質(zhì)，稱取硼氫化鈉固體300g，純水700g，在溫度80℃下配置為溶液，此時硼氫化鈉溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%，將溶液倒入制氫反應(yīng)室1，并將催化劑放置元件2放入制氫反應(yīng)室1內(nèi)，將控制系統(tǒng)固定于制氫反應(yīng)室1上方氫氣輸出端口，并通過導(dǎo)氣管將氫氣輸出端口與內(nèi)置變色硅膠的氣體過濾機(jī)構(gòu)6的下方的導(dǎo)氣管連接。

實(shí)施例1：選取手動控制系統(tǒng)，完整連接氫氣發(fā)生裝置并正常產(chǎn)生氫氣時，通過氫氣輸出端口外的旋鈕將催化劑放置元件2上調(diào)至全部脫離液面，反應(yīng)基本停止不再有氫氣產(chǎn)生，此時反應(yīng)料儲存在制氫反應(yīng)室1中；通過旋鈕下調(diào)催化劑放置元件2再次慢慢沒入液面時，產(chǎn)生氫氣的速率隨之慢慢提高。

實(shí)施例2：選取自動控制系統(tǒng)，完整連接氫氣發(fā)生裝置并開始正常產(chǎn)生氫氣時，初始階段反應(yīng)速率較低，浮力片5位于氫氣輸出端口底端，催化劑放置元件2完全沒入反應(yīng)料中；反應(yīng)中段氫氣產(chǎn)生速率開始提升，浮力片受到上升氣流作用漂浮于氫氣輸出端口內(nèi)，并通過硬質(zhì)桿帶起催化劑放置元件2，反應(yīng)穩(wěn)定時浮力片將浮動于預(yù)期控制速率附近，此時可通過浮力片的改變預(yù)期控制速率。