本实用新型专利技术公开了一种酸催化硼氢化钠溶液水解制氢装置，包括反应罐、冷凝器、气液分离器和废液罐，反应罐顶部设置有硼氢化钠进料口、酸催化剂进料口和第一氢气出口，第一氢气出口与冷凝器进料口连通，反应罐侧面设置有废液出口，废液出口与废液罐连通，冷凝器出料口与气液分离器连通，气液分离器底部与废液罐连通，气液分离器顶部设置有第二氢气出口。本实用的装置直接利用酸溶液作为催化剂催化硼氢化钠溶液发生水解反应制氢，可以做到随产随用、快速重复启停，反应启动速度快，产氢速率平稳，无瞬时过冲现象，反应转化率高，反应后的废液呈近中性，对装置没有腐蚀性，可以直接排放。可以直接排放。可以直接排放。
【技术实现步骤摘要】
一种酸催化硼氢化钠溶液水解制氢装置
[0001]本技术属于制氢
，具体涉及一种酸催化硼氢化钠溶液水解制氢装置。
技术介绍
[0002]近年来氢能和燃料电池快速发展，但民用化普及进展相对缓慢，这主要是由于氢的贮存和输运难题限制了氢气在远离制造场所的应用。相对而言，现场制氢方式更适合给燃料电池提供氢气源或作为野外作业中的氢源使用。硼氢化钠水解制氢是一种较为简便的现场制氢技术，其优点主要有：储氢密度高、制氢速率方便调节、反应可以常温启动、对水质要求低。
[0003]现有硼氢化钠水解制氢反应装置采用负载型或粉状的贵金属或非贵金属催化剂来催化硼氢化钠水解，需要预先制备催化剂，并且现有催化剂难以实现反应的快速重复启停；其次硼氢化钠水解在启动阶段会有短时制氢速率过冲现象，有可能会使系统超压；此外硼氢化钠水解后的偏硼酸钠溶液呈较强碱性，对装置有一定的腐蚀性。
技术实现思路
[0004]针对上述现有技术，本技术提供一种酸催化硼氢化钠溶液水解制氢装置，以解决现有硼氢化钠溶液水解产氢装置存在的需要预先制备催化剂、有短时制氢速率过冲现象、对装置有腐蚀性的问题。
[0005]为了达到上述目的，本技术所采用的技术方案是：提供一种酸催化硼氢化钠溶液水解制氢装置，包括反应罐、冷凝器、气液分离器和废液罐，反应罐顶部设置有硼氢化钠进料口、酸催化剂进料口和第一氢气出口，第一氢气出口与冷凝器进料口连通，反应罐侧面设置有废液出口，废液出口与废液罐连通，冷凝器出料口与气液分离器连通，气液分离器底部与废液罐连通，气液分离器顶部设置有第二氢气出口。
[0006]本实用采取上述技术方案的有益效果是：使用时，硼氢化钠溶液从硼氢化钠进料口进入反应罐，酸催化剂溶液从酸催化剂进料口进入反应罐，硼氢化钠在酸催化剂的作用下在反应罐内发生反应产生氢气，氢气及其携带的水蒸气自反应罐顶部的第一氢气出口进入冷凝器，反应后的废液从废液出口排入废液罐中。经冷凝器冷却降温后的氢气进入气液分离器进行气液分离器，气液分离后液体存于气液分离器底部，氢气进入气液分离器上部，底部液体排入废液罐中，顶部氢气从第二氢气出口排出。该装置直接利用酸溶液作为催化剂催化硼氢化钠溶液发生水解反应制氢，可以做到随产随用，且可以实现快速重复启停；该反应为均相反应，反应物接触非常充分，可以快速达到稳定状态，不会出现瞬时过冲，反应转化率超过95%；由于酸催化剂的存在，反应后的产物中不含偏硼酸钠，且没有碱液腐蚀问题。
[0007]在上述技术方案的基础上，本技术还可以做如下改进。
[0008]进一步，硼氢化钠进料口与硼氢化钠溶解罐连通，硼氢化钠溶解罐顶部设置有硼
氢化钠料仓，硼氢化钠溶解罐与水箱连通。
[0009]本实用采取上述进一步技术方案的有益效果是：硼氢化钠从硼氢化钠料仓进入硼氢化钠溶解罐，水从水箱中进入硼氢化钠溶解罐，使得硼氢化钠在硼氢化钠溶解罐中充分溶解形成溶液，从而获得硼氢化钠溶液。
[0010]进一步，酸催化剂进料口与酸催化剂溶解罐连通，酸催化剂溶解罐顶部设置有酸催化剂料仓，酸催化剂溶解罐与水箱连通。
[0011]本实用采取上述进一步技术方案的有益效果是：酸催化剂从酸催化剂料仓进入酸催化剂溶解罐，水从水箱中进入酸催化剂溶解罐，使得酸催化剂在酸催化剂溶解罐中充分溶解形成溶液，从而获得酸催化剂溶液。
[0012]进一步，硼氢化钠溶解罐底部设置有第一液位指示表和第一进料泵，酸催化剂溶解罐底部设置有第二液位指示表和第二进料泵。
[0013]本实用采取上述进一步技术方案的有益效果是：根据第一液位指示表和第一进料泵的数据控制硼氢化钠溶解罐中硼氢化钠的溶液浓度和出液量，根据第二液位指示表和第二进料泵的数据控制酸催化剂溶解罐中酸催化剂的溶液浓度和出液量，进而控制反应罐中硼氢化钠和酸催化剂的重量比。
[0014]进一步，反应罐上设置有第一温度显示表和第一温压力显示表，反应罐侧面设置有第三液位指示表，废液出口与废液罐间的管路上设置有第一电磁阀，第三液位指示表与第一电磁阀通信连接。
[0015]本实用采取上述进一步技术方案的有益效果是：第一温度显示表和第一温压力显示表分别用于检测反应罐内的温度和压力。反应结束后，手动开启第一电磁阀进行排液，当反应罐中废液液位降至液第三液位指示表的液位时，第一电磁阀自动关闭。
[0016]进一步，冷凝器的冷凝水进口和冷凝水出口分别与水箱连通，冷凝器的冷凝水进口和水箱间的管路上设置有第一水泵，第一水泵与第一温度显示表通信连接。
[0017]本实用采取上述进一步技术方案的有益效果是：水箱中的水作为冷却水通过第一水泵输送至冷凝器，与进入冷凝器的氢气及水蒸气进行换热后流出冷凝器回流至水箱。第一水泵与第一温度显示表通信连接，从而可根据第一温度显示表的数据控制第一水泵的开启与关闭，从而控制冷凝效果。
[0018]当1号温度表显示的温度超过40℃时，水泵3自动开启，当1号温度表显示的温度低于40℃时，水泵3自动关闭。
[0019]进一步，气液分离器上端设置丝网除沫器，第二氢气出口与过滤器连通，气液分离器侧面设置有第四液位指示表和第五液位指示表，气液分离器与废液罐间的管路上设置有第二电磁阀，第四液位指示表和第五液位指示表分别与第二电磁阀通信连接。
[0020]本实用采取上述进一步技术方案的有益效果是：丝网除沫器用于消除雾沫夹带。第二电磁阀能够根据第四液位指示表和第五液位指示表的液位显示自动控制将气液分离器底部的废液排至废液罐。
[0021]进一步，废液罐顶部设置有呼吸口，废液罐侧面设置第六液位指示表和第七液位指示表，废液罐侧面底部的废液出口管路上设置有第三电磁阀，第六液位指示表和第七液位指示表分别与第三电磁阀通信连接。
[0022]本实用采取上述进一步技术方案的有益效果是：第三电磁阀能够根据第六液位指
示表和第七液位指示表的液位显示自动控制将废液罐中的废液从废液出口管路排出。
[0023]进一步，反应罐顶部设置有安全阀，反应罐与N2气瓶连通。
[0024]本实用采取上述进一步技术方案的有益效果是：当反应器内压力达到高限时，安全阀自动打开泄放系统压力。可通过N2气瓶中的N2吹扫气路与反应罐，用于在反应前后分别排空系统内的空气和氢气。
[0025]进一步，冷凝器和气液分离器间的管路上设置有第二温度显示表。
[0026]本实用采取上述进一步技术方案的有益效果是：第二温度显示表用于显示冷凝后的气体温度。
[0027]本技术的有益效果是：
[0028]本实用的装置直接利用酸溶液作为催化剂催化硼氢化钠溶液发生水解反应制氢，无需提前制备催化剂，使用方便，可以做到随产随用，且可以实现快速重复启停，非常适合应用于不定时长的间歇制氢场景；该反应为均相反应，反应物接触非常充分，制氢反应启动速度快，可以快速达到稳定状态，不会出现瞬时过冲，反应转化率超过95%；制氢反应后的废液呈近中性，对装置没有腐蚀性，可以直接排放；本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种酸催化硼氢化钠溶液水解制氢装置，其特征在于：包括反应罐（15）、冷凝器（21）、气液分离器（23）和废液罐（28），所述反应罐（15）顶部设置有硼氢化钠进料口、酸催化剂进料口和第一氢气出口，所述第一氢气出口与所述冷凝器（21）进料口连通，所述反应罐（15）侧面设置有废液出口，所述废液出口与所述废液罐（28）连通，所述冷凝器（21）出料口与所述气液分离器（23）连通，所述气液分离器（23）底部与所述废液罐（28）连通，所述气液分离器（23）顶部设置有第二氢气出口。2.根据权利要求1所述的酸催化硼氢化钠溶液水解制氢装置，其特征在于：所述硼氢化钠进料口与硼氢化钠溶解罐（4）连通，所述硼氢化钠溶解罐（4）顶部设置有硼氢化钠料仓（2），所述硼氢化钠溶解罐（4）与水箱（1）连通。3.根据权利要求2所述的酸催化硼氢化钠溶液水解制氢装置，其特征在于：所述酸催化剂进料口与酸催化剂溶解罐（5）连通，所述酸催化剂溶解罐（5）顶部设置有酸催化剂料仓（3），所述酸催化剂溶解罐（5）与所述水箱（1）连通。4.根据权利要求3所述的酸催化硼氢化钠溶液水解制氢装置，其特征在于：所述硼氢化钠溶解罐（4）底部设置有第一液位指示表（11）和第一进料泵（9），所述酸催化剂溶解罐（5）底部设置有第二液位指示表（12）和第二进料泵（10）。5.根据权利要求2所述的酸催化硼氢化钠溶液水解制氢装置，其特征在于：所述反应罐（15）上设置有第一温度显示表（16）和第一压力显示表（17），所述反应罐（15）侧面设置有第三液位指示表（18），所述废液出口与所述废液罐（28）间的管路上设置有第一电磁阀（20），...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘啸，谢镭，时雨，张庆华，
申请(专利权)人：苏州清德氢能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。