设有缓冲罐的氢气生成系统和方法技术方案

一种氢气生成系统，所述氢气生成系统将诸如水的液体反应物加热，然后将所得的加热的反应物引导至含有固体氢化物的反应室。所述加热的液体反应物和所述固体氢化物之间的化学反应形成氢气。然后将该氢气过滤并调节，然后储存在缓冲罐中。然后可将来自所述缓冲罐的氢气供应到燃料电池，以在需要时产生电力。测量所述缓冲罐的压力，例如在蓄电池电量低于预定水平时。并将其用于确定何时应该开始和停止氢气生成。作为安全预防措施，对所述反应室的压力和温度进行测量，由此使得反应将在压力和温度超过预定值的情况下停止。

Hydrogen Generation System with Buffer Tank

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】设有缓冲罐的氢气生成系统和方法
本专利技术整体涉及一种氢气生成系统及其方法，更具体地涉及一种设有缓冲罐的系统和方法。
技术介绍
使用氢气作为燃料源来发电的燃料电池是众所周知的。燃料电池在大部分情况下用于移动应用，因此面临的问题是提供恒定的氢气供应来为燃料电池提供能量。传统的解决方案是在加压罐中携载氢气。这些加压罐通常大且笨重，这不适合重量为关注点的应用，例如无人机和自行车应用。另一个问题是加压氢气罐的能量储存密度低。还有一个问题是存在泄漏的风险。氢气无气味且燃烧时没有任何火焰，这使得其在泄漏时特别危险。一种对加压罐中携载氢气的替代方案是在现场“按需”生成氢气。已知某些固体氢化物或硼氢化物在与诸如水的液体混合时可能发生产生氢气的水解化学反应。这消除了在加压罐中携载氢气的所有技术和危险性方面的缺点。用固体氢化物生成氢气的一个典型实例是使用硼氢化钠(NaBH4)作为燃料。通常的做法是将硼氢化钠(NaBH4)与氢氧化钠(NaOH)混合以形成水溶液。当引入诸如铂或钌的贵金属催化剂时，将发生NaBH4的水解并产生氢气。在水解过程中，NaBH4将转化为不溶于碱性水溶液的硼酸钠(NaBO2)。NaBO2沉淀也倾向于覆盖催化剂表面区域并使反应终止。使用液态NaBH4作为燃料在氢气生成系统中也存在其他技术问题。过量水的存在会产生不必要的重量，从而降低氢气发生器的比储存密度。液体混合物还具有较高的不可控的失控反应的风险，这可能会导致灾难性后果。本申请要求优先权的PCT/MY2017/050007(Yee等人)用氢气生成系统来解决这些问题，所述氢气生成系统将诸如水的液体反应物加热，然后将所得加热的反应物引导至含有固体氢化物的反应室。加热的液体反应物和固体氢化物之间的化学反应形成氢气。PCT/MY2017/050007的系统的一个问题是，由于氢气输出下降与反应室本身内压降之间的滞后，反应开始时间很慢。这导致实际输出压降与反应开始之间的滞后。PCT/MY2017/050007的系统的另一个问题是难以设计出以始终可满足需求的速率来生成氢气的系统。PCT/MY2017/050007的系统的第三个问题是反应室以低于最佳速率运行。这是因为反应速率与氢气的需求相关，而不是与需求无关，因此能够保持在最佳速率。因此，希望具有减少或消除反应开始时间的氢气生成系统。因此，本专利技术的另一个目标是提供一种能够以总是满足需求的速率输出氢气的系统。本专利技术的另一个目的是提供一种系统，所述系统以最佳速率生成氢气，从而节省反应物和成本。
技术实现思路
本专利技术寻求通过提供诸如PCT/MY2017/050007中所教导的氢气生成系统和方法，但在反应室和过滤器之后添加缓冲罐来克服上述缺点。因此，本专利技术涉及一种氢气生成系统，所述氢气生成系统将诸如水的液体反应物加热，然后将所得的加热的反应物引导至含有固体氢化物的反应室。气化的液体反应物与固体氢化物之间的化学反应形成氢气。然后将该氢气过滤，然后储存在缓冲罐中。然后可将来自缓冲罐的氢气供应到燃料电池，以在需要时(例如在蓄电池电量低于预定水平时)产生电力。测量缓冲罐的压力，并将其用于确定何时应该开始和停止氢气生成。作为安全预防措施，对反应室的压力和温度进行测量，由此使得反应将在压力和温度超过预定值的情况下停止。因此，本专利技术涉及一种氢气生成系统，所述氢气生成系统包括控制单元，所述控制单元具有储能读数输入、压力读数输入、温度读数输入、液体驱动单元控制输出、加热控制输出和气体释放控制输出。该氢气生成系统还包括液体储存器，所述液体储存器具有用于从外部源接收液体反应物的进入口、用于从液体储存器排出液体反应物的排出口、以及用于接收从冷凝单元回收的过量液体的过量进入口。该氢气生成系统还包括具有排出口的液体加热单元、用于从液体储存器接收液体反应物的进入口、可由控制单元通过加热控制输出来控制的加热元件，所述液体加热单元被调适成将一定量的液体反应物加热，使得液体反应物的一部分进入气相。该氢气生成系统还包括反应室，所述反应室具有通过控制阀与液体加热单元排出口流体连通的进入口，所述控制阀由气体释放控制输出来控制，所述反应室包含固体反应物例如金属氢化物，并且被调适成从液体加热单元接收一定量的加热反应物，所述加热的反应物分散在固体反应物中，从而形成产生氢气的化学反应。通过气体出口从反应室排出产物气体，所述产物气体是任何过量加热的反应物和产生的氢气的混合物。该氢气生成系统还包括压力传感装置，用于获取反应室进入口处的压力读数并将压力读数传递给控制单元。该氢气生成系统还包括温度传感装置，用于获取反应室内部的温度读数并将温度读数传递给控制单元。该氢气生成系统还包括冷凝单元，所述冷凝单元具有用于接收来自反应室的产物气体的进入口、用于将主要氢气引导出冷凝单元的排出口、用于将加热的反应物的冷凝物引导出冷凝单元并引导回液体储存器的过量液体口，所述冷凝单元被调适成充分冷凝加热的反应物。在另一个实施方案中，所述加热的反应物在液体加热单元中被进一步加热，直至其被气化或进入气态。所述系统还包括位于冷凝单元下游的缓冲罐，所述缓冲罐被调适成接收和储存一定量的氢气，所述缓冲罐设有压力传感装置。缓冲罐的该压力用于确定所述氢气反应的开始和停止。因为缓冲罐能够容纳较高压力的氢气，所以氢气生成反应可以较少地依赖于需求，因此能够保持在更优的速率。缓冲罐的标称工作压力范围为1巴至100巴。缓冲罐的标称工作温度范围为1℃至60℃。缓冲罐配有安全阀，所述安全阀被设计用于释放储存的气体，从而在缓冲罐压力超过预定水平的情况下降低压力。在本专利技术的另一方面，该氢气生成系统还包括过滤器单元，所述过滤器单元被调适成过滤所述主要氢气，从而基本上从所述主要氢气中除去不需要的颗粒。在本专利技术的另一方面，该氢气生成系统还包括液体驱动单元，所述液体驱动单元设置在所述液体储存器排出口和所述液体加热单元进入口之间，并且被调适成将液体反应物从所述液体储存器推进并且推入所述液体加热单元中，所述液体驱动单元可由所述控制单元控制。在本专利技术的另一方面，该氢气生成系统还包括控制阀，所述控制阀被调适成允许从所述反应室释放所述产物气体，所述控制阀可由所述控制单元控制。在本专利技术的另一方面，所述液体加热单元被调适成储存一定量的所述加热的反应物。在本专利技术的另一方面，该氢气生成系统还包括热传递装置，所述热传递装置被调适成将热量从所述反应室传递到所述液体加热单元。在本专利技术的另一方面，该氢气生成系统还包括：被调适成由氢气供应源发电的燃料电池，所述燃料电池位于所述缓冲罐的下游；以及能量储存器，例如蓄电池，所述能量储存器被调适成从所述燃料电池接收和储存一定量的电能。该能量储存器的储存水平被传递到控制单元。在本专利技术的另一方面，当能量储存器的储存水平降低到预设水平时，控制单元释放储存在所述缓冲罐中的氢气并将其传送到所述燃料电池。在本专利技术的另一方面，该氢气生成系统还包括具有进入口的燃料电池，所述进入口用于接收一定量的主要氢气以转换成电能。在本专利技术的另一方面，由燃料电池产生的电能的一部分用于为外部电负载供电，并且产生的另一部分电能用于为能量储存器充电。在本专利技术的另一方面，该氢气生成系统还包括这样的装置，所述装置确保液体反应物流出液体储存器，只要液体储存器中有足本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氢气生成系统，包括：控制单元(10)；液体储存器(60)，所述液体储存器具有用于从外部源接收液体反应物(91)的进入口(61)、用于从所述液体储存器(60)排出液体反应物(91)的排出口(63)；液体加热单元(50)，所述液体加热单元具有排出口(51)、用于从所述液体储存器(60)接收液体反应物(91)的进入口(55)、可由所述控制单元(10)控制的加热元件(56)，所述液体加热单元(50)被调适成将一定量的液体反应物(91)加热，使得所述液体反应物(91)的一部分进入气相；反应室(40)，所述反应室具有通过控制阀(52)与所述液体加热单元排出口(51)流体连通的进入口(43)，所述控制阀(52)由所述控制单元(10)控制，所述反应室(40)含有固体反应物(47)，并且被调适成从所述液体加热单元(50)接收一定量的加热的反应物(90)，所述加热的反应物(90)分散通过所述固体反应物(47)，由此至少产生产物气体，所述产物气体至少是所述加热的反应物(90)和氢气的混合物，并且所述产物气体通过气体出口(42)从所述反应室(40)排出；以及冷凝单元(70)，所述冷凝单元具有用于从所述反应室(40)接收所述产物气体的进入口(71)、用于将主要氢气引导出所述冷凝单元(70)的排出口(72)，所述冷凝单元(70)被调适成基本上冷凝所述加热的反应物(90)其中所述系统还包括位于所述冷凝单元(70)下游的缓冲罐(82)，所述缓冲罐被调适成接收和储存一定量的氢气，所述缓冲罐设置有压力传感装置(83)，并且其中所述缓冲罐的压力用于确定所述氢气反应的开始和停止。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.03 MY PCT/MY2017/0500071.一种氢气生成系统，包括：控制单元(10)；液体储存器(60)，所述液体储存器具有用于从外部源接收液体反应物(91)的进入口(61)、用于从所述液体储存器(60)排出液体反应物(91)的排出口(63)；液体加热单元(50)，所述液体加热单元具有排出口(51)、用于从所述液体储存器(60)接收液体反应物(91)的进入口(55)、可由所述控制单元(10)控制的加热元件(56)，所述液体加热单元(50)被调适成将一定量的液体反应物(91)加热，使得所述液体反应物(91)的一部分进入气相；反应室(40)，所述反应室具有通过控制阀(52)与所述液体加热单元排出口(51)流体连通的进入口(43)，所述控制阀(52)由所述控制单元(10)控制，所述反应室(40)含有固体反应物(47)，并且被调适成从所述液体加热单元(50)接收一定量的加热的反应物(90)，所述加热的反应物(90)分散通过所述固体反应物(47)，由此至少产生产物气体，所述产物气体至少是所述加热的反应物(90)和氢气的混合物，并且所述产物气体通过气体出口(42)从所述反应室(40)排出；以及冷凝单元(70)，所述冷凝单元具有用于从所述反应室(40)接收所述产物气体的进入口(71)、用于将主要氢气引导出所述冷凝单元(70)的排出口(72)，所述冷凝单元(70)被调适成基本上冷凝所述加热的反应物(90)其中所述系统还包括位于所述冷凝单元(70)下游的缓冲罐(82)，所述缓冲罐被调适成接收和储存一定量的氢气，所述缓冲罐设置有压力传感装置(83)，并且其中所述缓冲罐的压力用于确定所述氢气反应的开始和停止。2.根据权利要求1所述的氢气生成系统，还包括过滤器单元(80)，所述过滤器单元被调适成过滤所述主要氢气，从而基本上从所述主要氢气中除去不需要的颗粒。3.根据权利要求1所述的氢气生成系统，还包括液体驱动单元(64)，所述液体驱动单元设置在所述液体储存器排出口(63)和所述液体加热单元进入口(55)之间，并且被调适成将液体反应物(91)从所述液体储存器(60)推进并且推入所述液体加热单元(50)中，所述液体驱动单元(64)可由所述控制单元(10)控制。4.根据权利要求1所述的氢气生成系统，还包括控制阀(52)，所述控制阀被调适成允许从所述液体加热单元(50)释放所述加热的反应物(90)，所述控制阀(52)可由所述控制单元(10)控制。5.根据权利要求1所述的氢气生成系统，其中所述液体加热单元(50)被调适成储存一定量的所述加热的反应物(90)。6.根据权利要求1所述的氢气生成系统，还包括热传递装置(53)，所述热传递装置被调适成将热量从所述反应室(40)传递到所述液体加热单元(50)。7.根据权利要求1所述的氢气生成系统，还包括燃料电池(30)，所述燃料电池被调适成由氢气供应源发电，所述燃料电池位于所述缓冲罐(82)的下游；以及能量储存器(13)，所述能量储存器被调适成接收和储存来自所述燃料电池(30)的一定量的电能，所述能量储存器(13)的储存水平被传递到所述控制单元(10)。8.根据权利要求7所述的氢气生成系统，其中当所述能量储存器(13)的所述储存水平降低到预设水平时，储存在所述缓冲罐(82)中的氢气被释放并被传送到所述燃料电池(30)。9.根据权利要求1所述的氢气生成系统，还包括装置，所述装置确保所述液体反应物(91)流出所述液体储存器(60)，只要所述液体储存器(60)中有足够的液体反应物(91)即可。10.根据权利要求9所述的氢气生成系统，其中确保所述液体反应物(91)流出所述液体储存器(60)的所述装置包括柔性软管(65)，所述柔性软管具有连接到漂浮装置(67)的第一端和与所述液体储存器排出口(63)流体连通的第二端，并且使得所述漂浮装置(67)被调适成将所述柔性软管(65)的所述第一端保持在所述液体反应物(91)的表面的下方，只要所述液体储存器(60)中有足够的液体反...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢晋扬，余玉健，伍国富，
申请(专利权)人：银河测试有限公司，
类型：发明
国别省市：马来西亚,MY