本發(fā)明涉及燃料電池技術領域，尤其涉及一種MgH2儲氫材料反應腔及其燃料電池發(fā)電裝置。
背景技術：
氫氣通過燃料電池可轉化為電能。氫氣的來源有兩種，一種為儲存在容器內，可為高壓液態(tài)氫氣儲存方式；另一種為儲存在材料里面，稱作儲氫材料。高壓儲氫方式有高壓泄漏的危險，液態(tài)儲氫方式有升溫液態(tài)氫氣沸騰的問題，儲氫材料儲氫方式被公認為最安全的儲氫方法。儲氫材料中提取氫氣，供給燃料電池使用，便可發(fā)電。
氫化鎂(MgH2)是一種已知的儲氫材料，可與水反應產生氫氣，并放出大量的熱，其化學反應方程式為MgH2(S)+H2O(l)＝Mg(OH)2(S)+H2(g)↑，ΔH＝-268kJ/mol。
上述的產氫方法叫做水解制氫。水解制氫法中，液態(tài)水從水箱內以打水泵打入反應腔與氫化鎂接觸反應產生氫氣，再將氫氣導入燃料電池即可發(fā)電，上述水解制氫法的缺點為液態(tài)水與氫化鎂的反應速率低，使得氫氣產生的速率低(或是氫氣流量低)，而直接導致燃料電池的發(fā)電功率低。
為解決液態(tài)水與氫化鎂反應速率低的問題，在反應中添加反應促進劑(以催化反應方式或其他方式促進反應)的方法被提出來，例如在液態(tài)水中加入氯酸鹽、NH4Cl、MgCl2、檸檬酸、LaH3。
添加水解反應促進劑除了直接提高使用材料的成本外，還有一個致命的缺點就是當燃料電池發(fā)電機(或是水解產氫設備)在搬運過程中因意外造成頃斜或頃倒時，液態(tài)水將順著氫氣出口流出到燃料電池，這流出的液態(tài)水雜質很多，可能是酸性或是堿性，甚至可能是帶有MgH2或Mg(OH)2或MgO的懸浮液體，這雜質液體或懸浮液體，將覆蓋燃料電池的膜電極，使氫氣無法與膜電極接觸，大幅降低燃料電池發(fā)電功率以至降低燃料電池壽命。
另外，酸性或堿性液體腐蝕管路以及管路上的閥門，更甚者，腐蝕性酸性或堿性液態(tài)水沿著管路通過燃料電池后，泄漏到外面，污染到使用者以及環(huán)境，傷害更大的是懸浮液體會阻塞氫氣管路，造成氫氣管路氣壓過大而爆裂，造成危險。
針對上述問題，有人提出氣態(tài)-固態(tài)反應(gas-solid reaction)，也就是水蒸汽-氫化物水解反應法，上述方法中不存在液體，也不需要水解反應促進劑，可以解決上述液態(tài)水解產氫的問題。水蒸汽-氫化物水解反應法中，從水箱以打水泵將液態(tài)水打出，通過加熱器，液態(tài)水汽化成水蒸汽，接著水蒸汽進入反應腔與氫化鎂接觸反應產生氫氣，再將氫氣導入燃料電池即可發(fā)電。
但現有的水蒸汽-氫化物水解反應法中大多存在水解反應速率低的技術問題。
技術實現要素：
針對現有的燃料電池技術領域存在的上述問題，現提供一種旨在促進水蒸汽-氫化鎂的水解反應、且可大幅縮短水蒸汽-氫化鎂水解反應啟動時間的MgH2儲氫材料反應腔及其燃料電池發(fā)電裝置。
具體技術方案如下：
本發(fā)明的第一個方面是提供一種MgH2儲氫材料反應腔，具有這樣的特征，反應腔的內壁上設有第一阻隔層，并且，反應腔上設有用于通入水蒸汽且與第一阻隔層相抵的第一連接口和用于通出氫氣且與第一阻隔層相抵的第二連接口，第一阻隔層構成的封閉區(qū)域內填充有粒徑小于50um的MgH2粉末，第一阻隔層的厚度為1-100mm。
上述技術方案的有益效果為：利用水蒸汽-MgH2水解反應體系中粒徑小于50um的MgH2粉末進行水解反應，以大幅提高氫氣產生速率；阻隔層的設計在于大幅通透氫氣的同時可有效阻擋MgH2粉末隨氫氣流出反應腔。
上述的MgH2儲氫材料反應腔，還具有這樣的特征，MgH2粉末中添加有0.01-30wt％的NaOH粉末。
上述技術方案的有益效果為：一方面利用NaOH遇水溶解放熱，以快速提高系統溫度，從而促進水蒸汽-MgH2反應，有效縮短反應啟動時間；另一方面利用NaOH的強堿性溶解生成并包覆于MgH2表面的MgO、Mg(OH)2，以促進水蒸汽-MgH2反應的持續(xù)進行。
上述的MgH2儲氫材料反應腔，還具有這樣的特征，反應腔內還設有一通氣管，通氣管的一端貫穿第一阻隔層并與第一連接口連接，通氣管的另一端延伸至第一阻隔層構成的封閉區(qū)域內，通氣管延伸至第一阻隔層構成的封閉區(qū)域內的管壁上設有孔徑為0.1-10mm的通氣孔，并且，延伸至第一阻隔層構成的封閉區(qū)域內的部分通氣管的外壁上設有第二阻隔層，第二阻隔層的厚度為0.1-20mm。
上述技術方案的有益效果為：通過通氣管利用反應腔內的反應熱使液態(tài)水汽化為水蒸汽。
上述的MgH2儲氫材料反應腔，還具有這樣的特征，第一阻隔層和第二阻隔層均由陶瓷纖維棉或陶瓷纖維毯鋪設形成。
上述技術方案的有益效果為：由陶瓷纖維棉或陶瓷纖維毯鋪設形成的第一阻隔層和第二阻隔層可有效防止MgH2粉末隨氫氣流出,且防止反應熱散失，維持反應腔內高溫狀態(tài)(400-1000攝氏度)，進而避免冷凝出液態(tài)水，以維持高的水解反應速率，進而也可利用反應腔內反應熱，取代加熱器將液態(tài)水汽化成水蒸汽。
上述的MgH2儲氫材料反應腔，還具有這樣的特征，通氣管為不銹鋼管或銅管。
上述技術方案的有益效果為：利用不銹鋼管或銅管良好的導熱性，以期利用反應腔內的反應熱使液態(tài)水汽化為水蒸汽。
本發(fā)明的第二個方面是提供一種燃料電池發(fā)電裝置，包括水箱、打水泵、燃料電池組，具有這樣的特征，水箱的出水口和打水泵的入水口通過管路連接，打水泵的出水口與反應腔的第一連接口通過管路連接，反應腔的第二連接口與燃料電池組通過管路連接。
上述的燃料電池發(fā)電裝置，還具有這樣的特征，還包括加熱器，加熱器設于打水泵與反應腔之間的管路上，以用于加熱制備獲得水蒸汽。
上述方案的有益效果是：
本發(fā)明提供的MgH2儲氫材料反應腔中，通過阻隔層的設計，可有效阻擋MgH2粉末隨氫氣流出反應腔；同時，反應腔內裝填的粒徑小于50um的MgH2粉末和0.01-30wt％的NaOH粉末，可有效縮短反應啟動時間。本發(fā)明提供的MgH2儲氫材料反應腔及其使用的燃料電池發(fā)電裝置，具有結構簡單、功能實用的優(yōu)點。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的實施例中提供的MgH2儲氫材料反應腔的結構示意圖。
附圖中：1、反應腔、2、第二連接口；3、第一連接口；4、MgH2粉末；5、第一阻隔層；6、通氣管；7、通氣孔；8、第二阻隔層。
具體實施方式
下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不作為本發(fā)明的限定。
圖1為本發(fā)明的實施例中提供的燃料電池反應腔的結構示意圖。如圖1所示，本發(fā)明的實施例中提供的燃料電池反應腔中，反應腔1為圓筒形，反應腔1的內壁上設有第一阻隔層5，并且，反應腔1上設有用于通入水蒸汽且與第一阻隔層5相抵的第一連接口3和用于通出氫氣且與第一阻隔層5相抵的第二連接口2，第一阻隔層5構成的封閉區(qū)域內填充有粒徑小于50um的MgH2粉末4，MgH2粉末4中添加有0.01-30wt％的NaOH粉末，第一阻隔層5的厚度為1-100mm；反應腔1內還設有一通氣管6，通氣管6的一端貫穿第一阻隔層5并與第一連接口3連接，通氣管6的另一端延伸至第一阻隔層5構成的封閉區(qū)域內，通氣管6延伸至第一阻隔層5構成的封閉區(qū)域內的部分外壁上設有第二阻隔層8，并且，通氣管6延伸至第一阻隔層5構成的封閉區(qū)域內的管壁上還設有通氣孔7，本實施例中通氣孔7的孔徑為0.1-3mm，第二阻隔層8的厚度為0.1-20mm。
具體的，通氣管6為不銹鋼管或銅管；第一阻隔層5和第二阻隔層8均由陶瓷纖維棉或陶瓷纖維毯鋪設形成。
以上僅為本發(fā)明較佳的實施例，并非因此限制本發(fā)明的實施方式及保護范圍，對于本領域技術人員而言，應當能夠意識到凡運用本發(fā)明說明書及圖示內容所作出的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應當包含在本發(fā)明的保護范圍內。