一种便携式化学制氢设备及其应用制造技术

本发明专利技术涉及制氢设备技术领域，具体是一种便携式化学制氢设备及其应用，制氢设备包括盒体、制氢盒和顶盖，盒体内部中空且顶部敞口，制氢盒和顶盖均可拆卸地与盒体连接，盒体内部设有安装板，安装板将盒体分隔为安装腔和储水腔，盒体内设有水路，水路包括位于盒体底部的汇集管路和位于安装板内的换热流道。本发明专利技术提供的制氢设备，可便捷使用外部水源，通过可拆卸更换的制氢盒，实现设备整体的循环重复使用，同时设备内部设置的安装板内设置的换热件和换热流道实现了制氢盒内热量向水流传递，不仅降低制氢盒内温度，也对流入制氢盒的水流进行加热，实现了无需外部能量的被动散热。实现了无需外部能量的被动散热。实现了无需外部能量的被动散热。

【技术实现步骤摘要】
一种便携式化学制氢设备及其应用


[0001]本专利技术涉及制氢设备
，具体是一种便携式化学制氢设备及其应用。

技术介绍

[0002]随着燃料电池技术逐步成熟，其在交通领域、发电领域、以及便携电源等领域应用越来越广泛。虽然质子交换膜、碳纸、膜电极、电堆、空压机等八大部件对燃料电池的性能至关重要，但是在实际应用中，尤其是对于便携式燃料电池，有效的储氢方式更为重要。由于氢气易燃，而且点火能量很小，在较大的氧气或空气范围内，氢的化学活泼性和渗透能力使它能与多种金属在一定条件下发生反应造成金属组织的脆化(即氢脆)，经常造成储氢系统的泄露和管道容器破裂。因此，对于燃料电池，特别是中小功率便携式燃料电池，储氢技术极为关键。特别是应对偏远地区或者野外大量用氢困难，当前主要的供氢方式包括：高压气瓶及液态储氢、甲醇重整制氢、固态储氢、纳米碳管储氢、以及化学制氢等。
[0003]其中，化学制氢以成本低、功耗小、工艺简单、可控性强、补给方便、安全性高成为便携式用氢最合适方案。化学制氢可以控制催化剂与水溶液的接触，可以控制反应的发生与终止，同时可以控制制氢反应速率，也就是控制氢气的生产量。目前化学制氢的种类较多，主要包括金属水制氢、硅铁粉制氢、硼氢化物制氢等常用的几类，其中，硼氢化物理论储氢量最高，如常见的Mg(BH4)2的理论储氢量为14.9％，Al(BH4)3的理论储氢量为16.9％。但是目前尚无简易可靠的化学制氢设备，影响了化学制氢的应用推广，因此，便携可靠的化学制氢装备将助推中小功率电源在野外或偏远地区使用。
[0004]现有技术如中国专利文献CN 108264019 A(申请号201810062048.3)公开了一种便携式制氢供氢装置及氢燃料电池系统，包括弹性储水容器、压紧盖体和反应容器，在使用时，将弹性储水容器装满水后密封，利用弹性压紧件施加于弹性储水容器上的压力向反应容器内供水，打开供水开关后，弹性储水容器受弹性压紧件的压力作用发生弹性变形，水在压力作用下进入反应容器内与置于反应容器中的水解制氢材料发生水解反应产生氢气，反应容器内产生的氢气通过氢气输出口输出利用。该装置虽提供了便携式制氢供氢装置，但该装置的供水组件弹性储水容器仅能提供一次性水源，当弹性储水容器内的水源耗尽时，该装置就无法利用外界水源继续使用。
[0005]同时，现有技术如中国专利文献CN 115650158 A(申请号202211655352.1)和CN 114284536A(申请号202111669217.8)分别公开了一种便携式化学制氢设备和一种基于固态储氢与燃料电池的便携电源，两者均在装置中设置了用于散热的风扇，但这种使用风扇进行主动循环散热的设置，不仅需要消耗大量电能，而且风扇设备本身需要占据一定空间，散热效果无法得到有效保障，因此使用风扇进行主动散热的设备无法有效控制设备的整体体积，影响其便携程度，也不能对设备内制氢部位进行有效降温。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种便携式化学制氢设备及其
应用，通过设置可更换的制氢盒和方便加水的供水系统，供水系统与制氢盒之间的水路设置于盒体内部，使设备能够利用外界水源循环多次使用。
[0007]为实现上述技术效果，本专利技术采用下述技术方案：
[0008]一种便携式化学制氢设备，包括盒体、制氢盒和顶盖，所述盒体内部中空且顶部敞口，所述制氢盒设置在所述盒体内，所述顶盖可拆卸的设置在所述盒体顶部，
[0009]所述盒体内部设有用于固定制氢盒位置的安装板，所述安装板将所述盒体内部分隔为安装板内侧的安装腔和安装板外侧的储水腔，所述盒体底部设有水路，所述水路的两端分别与所述制氢盒和所述储水腔连通，所述盒体内还设有弹簧系统，所述弹簧系统用于提供弹力将储水腔内的水沿水路输送至所述制氢盒内；
[0010]所述制氢盒内存放有用于与水反应制备氢气的制氢材料；
[0011]所述安装板内部填充有换热件，所述水路包括换热流道和汇集管路，所述换热流道设于安装板内部，所述汇集管路设于所述盒体底部，所述换热流道的入口和出口分别为第一入口和第一出口，所述汇集管路的入口和出口分别为第二入口和第二出口，所述第一入口位于所述安装板外侧，所述第一出口位于所述安装板底面，所述第一出口与所述第二入口连通，所述第二出口与所述制氢盒底部连通。
[0012]本专利技术提供的制氢设备，盒体顶部敞口，可将外界水源直接添加至储水腔内，通过水路将储水腔内的水输送至可拆卸的制氢盒内，水与制氢盒内制氢材料反应，从而制取氢气，储水腔内水源可由外部提供，有效解决了现有制氢设备仅能依靠其内部储水进行制氢的缺陷。
[0013]由于化学制氢过程为放热反应，因此制氢过程中如何有效散热一直是便携式制氢设备无法避开的难点，如
技术介绍
所述，现有技术大多使用风扇进行空气循环散热，而本申请提供的装置，在安装板内部设置换热件以及换热流道，制氢盒内部发生反应产生的热量，以热传递的形式传导到换热件处。换热件还可以将热量传递至安装板的另一侧为储水腔内的水进行加热，同时，水流经过换热流道时，流动的水将换热件上的热量进一步吸收，初步加热后再经汇集管路进入制氢盒，这个过程中，也能实现防止水路冻结的效果，而且本申请提供的制氢设备在进水过程中被动散热，无需消耗额外电能，节约能源也尽可能控制设备的总体积，使设备更加便于携带；利用水冷进行降温散热，能够使制氢盒内部热量得到有效释放，有效控制了设备整体的温度。
[0014]优选的，所述换热件为导热翅片。
[0015]进一步优选的，所述相邻换热件之间的间隙构成所述换热流道。
[0016]进一步优选的，所述第一入口和第一出口分别位于安装板的两端。
[0017]使水流直接流经换热件，将热量有效传递至水流，能够有效提升水流的水冷效果，并对水流进行有效加热，不仅降低了制氢盒内部温度，同时也提高了进水温度，实现了热量的充分利用。同时，将每条换热流道的第一入口和第一出口分别对称设置在安装板的两端，可确保经第一入口进入换热流道的水能够尽可能多的流经换热件，也能保证换热流道中的水不因制氢盒的高温而被蒸发。
[0018]优选的，所述顶盖内部设有氢气通路，氢气通路的入口端和出口端分别位于顶盖的底面和顶面；
[0019]所述氢气出口处设有稳压阀，所述水路上设有水路阀门和单向阀，所述水路阀门
用于开闭水路，所述单向阀用于实现所述水路从所述储水腔向所述制氢盒的单向联通。
[0020]进一步优选的，当所述制氢盒内压强小于所述弹簧系统的压强时，所述单向阀开启，储水腔内的水沿水路流向制氢盒；当所述制氢盒内压强大于等于所述弹簧系统的压强时，所述单向阀关闭，水路关闭。
[0021]通过在氢气出口处设置稳压阀，控制制氢盒产出氢气的出口压力值，使其满足外部用氢设备的进气需求，随着稳压阀对出口压力值进行控制，制氢盒内部滞留氢气也会产生一定压强，当外部用氢设备的需求量小，随着滞留氢气量的聚集，制氢盒内部压力升高，同时制氢盒的进水速率随制氢盒内部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种便携式化学制氢设备，其特征在于，包括盒体(8)、制氢盒(5)和顶盖(1)，所述盒体(8)内部中空且顶部敞口，所述制氢盒(5)设置在所述盒体(8)内，所述顶盖(1)可拆卸的设置在所述盒体(8)顶部，所述盒体(8)内部设有用于固定制氢盒(5)位置的安装板(3)，所述安装板(3)将所述盒体(8)内部分隔为安装板(3)内侧的安装腔和安装板(3)外侧的储水腔(2)，所述盒体(8)底部设有水路，所述水路的两端分别与所述制氢盒(5)和所述储水腔(2)连通，所述盒体(8)内还设有弹簧系统(7)，所述弹簧系统(7)用于提供弹力将储水腔(2)内的水沿水路输送至所述制氢盒(5)内；所述制氢盒(5)内存放有用于与水反应制备氢气的制氢材料(9)；所述安装板(3)内部填充有换热件(13)，所述水路包括换热流道和汇集管路(12)，所述换热流道设于安装板(3)内部，所述汇集管路(12)设于所述盒体(8)底部，所述换热流道的入口和出口分别为第一入口和第一出口，所述汇集管路(12)的入口和出口分别为第二入口和第二出口(11)，所述第一入口位于所述安装板(3)外侧，所述第一出口位于所述安装板(3)底面，所述第一出口与所述第二入口连通，所述第二出口(11)与所述制氢盒(5)底部连通。2.如权利要求1所述的便携式化学制氢设备，其特征在于，所述换热件(13)为导热翅片。3.如权利要求2所述的便携式化学制氢设备，其特征在于，所述相邻换热件(13)之间的间隙构成所述换热流道。4.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王江涛，王江锋，李江南，李发家，
申请(专利权)人：北京京豚科技有限公司，
类型：发明
国别省市：