【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于氢气制备，具体涉及一种硼氢化物水解制氢反应器。
技术介绍
1、根据统计数据显示，全球每年消耗的氢气约为5000万吨左右，其中96%源自化石燃料。硼氢化物水解制氢是利用硼氢化物与水催化反应制备氢气的方法，该方式因物料易得、氢容量高、条件温和、快速便捷、杂质少、安全性好等特点，在便携供氢方面具有技术优势。
2、在设计反应器时，需要考虑到反应条件的控制、催化剂的选择、反应器的设计和运行参数等因素，以实现高效、稳定和安全的氢气生产。
3、已有的设备研究已经取得了一定的进展。一些研究人员已经成功设计和制造了硼氢化物水解制氢反应器，并进行了实验验证。这些设备通常包括反应槽、加热装置、水箱、氢气收集装置等部件，能够有效地将硼氢化物与水进行反应，产生高纯度的氢气。
4、然而，使用已有反应器进行硼氢化物水解制氢仍面临一些问题。首先，硼氢化物水解制氢反应的反应速率较慢，需要较高的温度和压力才能进行，增加了能源消耗和设备成本。其次，反应过程中产生的氢气可能受到杂质的污染，降低了氢气的纯度，需要进一步的处理。此外，反应产生的副产物（如硼酸、氢氧化物等）可能会影响催化剂、设备的稳定性和寿命。
5、因此，尽管硼氢化物水解制氢具有潜在的应用前景，但制氢设备仍然需要进一步的研究和开发。新型的催化剂、反应器设计和工艺优化等方面的创新是解决当前问题和提高效率的关键。通过设备开发和技术创新，有望实现硼氢化物水解制氢反应器的应用。
6、综合考虑以上因素，设计出高效、稳定且符合安全环保要求的硼氢化
7、本专利技术考虑到反应条件的控制、催化剂的选择和运行参数等因素，设计了一种新型的硼氢化物水解制氢反应器装置，在催化剂的作用下进行硼氢化物的水解制氢反应，通过温度控制、压力控制和排放系统来维持反应在安全温度与压力范围内。此外，罐体内部配备有散热监测系统，用于实时监测反应进程和罐体状态过热现象，以确保其正常运行和安全性。通过这种设计，可以实现硼氢化物水解反应的稳定运行，并持续地产生高纯度的氢气，以满足不同场景对氢气的需求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种硼氢化物水解制氢反应器装置。
2、本专利技术提供的硼氢化物水解制氢反应器装置，其主体是一个制氢反应罐体，此外包括快拧罐口盖、催化剂管、缓冲室、折流气体通道、过滤器、散热翅片、主动泄压阀、被动泄压阀；其中：
3、所述快拧罐口盖，整体呈圆形，用于反应罐体罐口密封，防止反应过程中气体泄漏；罐口主要用于燃料、水及残液的倒入倒出；
4、所述催化剂管，整体呈圆柱状，管体表面分布有网孔，用于催化剂的放置、保护，以及液体与气体的流通；
5、所述折流气体通道，位于罐体一侧，为折流式通道结构，其一端为罐体内反应产生气体入口，另一端为气体出口，与缓冲室连接，使反应气体流入缓冲室；主要用于气体内夹带液滴的分离；
6、所述缓冲室，底部与侧面各含有一个接口，用于收集制氢罐体气体通道过往的水汽,并通过侧面向外接头排出；
7、所述过滤器，位于罐体一侧，由壳体和其中的填充物组成，壳体上设置有气体进出口，其中气体进口与缓冲室气体出口相连，气体出口进入用氢系统，主要用于氢气的纯化与输出；
8、所述散热翅片，位于罐体外壁，用于给罐体散热，调控内部反应液的温度；
9、所述主动泄压阀，位于罐体一侧，与罐体气密连接，其作用是罐体手动卸压，便于开启密封盖；
10、所述被动泄压阀，位于过滤器上，与之气密连接，其作用是当系统压力超过阈值时自动开启卸压，以保持制氢罐体的安全运行。
11、所述罐体设计需确保反应的稳定性和安全性，同时最大限度地提高氢气的产量和纯度。具体地，选择高强度、耐腐蚀的材料，如铝合金，以确保罐体的耐久性和化学稳定性。采用高效的密封设计，确保罐体能够有效地密封，并防止氢气泄漏。具体可采用双重密封或采用专门的密封材料，如氟橡胶。设计合适的冷却系统，以控制反应温度，确保反应的稳定性。这可以通过在罐体周围设置散热翅片，并配备温度传感器来实现。设计合适的压力释放装置，以防止罐体因过高压力而爆炸。可以设置自动泄压阀，并与控制系统连接，实现自动压力释放。配备安全监测与控制系统，实时监测罐体内部的压力、温度和气体组成等参数，并在必要时采取主动控制措施，如设置主动泄压阀，以确保反应的安全性和稳定性。通过这种设计，可以实现硼氢化物如硼氢化钠、氨硼烷等水解反应的稳定运行，并持续地产生高纯度氢气。
12、进一步地：
13、所述的硼氢化物选自硼氢化锂，硼氢化钠，氨硼烷，硼氢化钾，肼硼烷等。
14、所述反应罐体及各部件的连接均为气密性结构，罐体及各部件材料选自铝合金，镁合金，钛合金，不锈钢，塑料，碳纤维。
15、所述缓冲室为腔室结构，截面为梯形、圆形，方形；内部为空腔或填充过滤物。
16、所述过滤器内部填充物包括活性炭、分子筛、硅胶、沸石、泡沫等物理及化学吸附剂。
17、所述散热翅片位于反应罐体四个侧面以及底部，对罐体全部或部分覆盖。
18、该硼氢化物水解制氢反应器装置的工作流程，包括反应物、催化剂投入，反应条件等控制，具体为：
19、首先，清洗反应器并确保密封完好；加入水作为反应介质，将硼氢化物粉末加入反应器中，控制投入速率以确保反应平稳进行；必要时加入催化剂促进水解反应；
20、其次，通过散热系统控制反应器温度；利用主动和被动泄压阀，确保反应器内部压力在安全压力以内，及时释放氢气生成过程中产生的压力；
21、最后，在适当的温度和压力条件下，硼氢化物开始水解，生成氢气和相应的副产物；持续监测并调节温度和压力参数；将生成的氢气通过过滤管送至气体处理系统，进行纯化以去除杂质，提高氢气纯度。
22、采用本专利技术装置可以依次通过缓冲室、过滤器后获得纯净干燥的氢气，具有一定的抗倾斜摇摆、冲击振荡的能力，在液相产气反应中，即使液面液位受到外力干扰而失稳，也可以实现高效的气体分离，这对于提高生产效率和降低成本非常重要；在稳定液相产气反应中，本专利技术装置可以确保高品质氢气的持续供应，这对于需要稳定氢气供应的工业应用非常关键，例如燃料电池、化工生产等领域；本专利技术的水解制氢反应装置集成了反应、温度控制和气体净化功能，为硼氢化物水解制氢提供了良好的条件；该专利技术装置易于微型化，可批量生产，满足科研、生活、生产中多种需求。
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1.一种硼氢化物水解制氢反应装置，其特征在于，其主体为一制氢反应罐体，此外包括：快拧罐口盖、催化剂管、折流气体通道、缓冲室、过滤器、散热翅片、主动泄压阀和被动泄压阀；其中：
2.根据权利要求1所述的硼氢化物水解制氢反应器装置，其特征在于，所述罐体，采用高强度、耐腐蚀的材料；采用双重密封或采用专门的密封材料；附加有冷却系统，以控制反应温度，确保反应的稳定性，具体通过在罐体周围设置散热翅片，并配备温度传感器来实现；还设置有压力释放装置，以防止罐体因过高压力而爆炸，具体采用自动泄压阀，并与控制系统连接，实现自动压力释放；还配备有安全监测与控制系统，实时监测罐体内部的压力、温度和气体组成等参数。
3.根据权利要求1所述的硼氢化物水解制氢反应器装置，其特征在于，所属硼氢化物选自硼氢化锂，硼氢化钠，氨硼烷，硼氢化钾，肼硼烷。
4.根据权利要求1所述的硼氢化物水解制氢反应器装置，其特征在于，所述罐体及各部件的连接均为气密性结构，罐体及各部件材料选自铝合金，镁合金，钛合金，不锈钢，塑料，碳纤维。
5.根据权利要求1所述的硼氢化物水解制氢反应器装置，
6.根据权利要求1所述的硼氢化物水解制氢反应器装置，其特征在于，所述过滤器内部填充物选自活性炭、分子筛、硅胶、沸石、泡沫作为吸附剂。
7.根据权利要求1所述的硼氢化物水解制氢反应器装置，其特征在于，所述散热翅片位于反应器四个侧面以及底部，对罐体全部或部分覆盖。
8.根据权利要求1所述的硼氢化物水解制氢反应器装置，其特征在于，工作流程为：
...【技术特征摘要】
1.一种硼氢化物水解制氢反应装置，其特征在于，其主体为一制氢反应罐体，此外包括：快拧罐口盖、催化剂管、折流气体通道、缓冲室、过滤器、散热翅片、主动泄压阀和被动泄压阀；其中：
2.根据权利要求1所述的硼氢化物水解制氢反应器装置，其特征在于，所述罐体，采用高强度、耐腐蚀的材料；采用双重密封或采用专门的密封材料；附加有冷却系统，以控制反应温度，确保反应的稳定性，具体通过在罐体周围设置散热翅片，并配备温度传感器来实现；还设置有压力释放装置，以防止罐体因过高压力而爆炸，具体采用自动泄压阀，并与控制系统连接，实现自动压力释放；还配备有安全监测与控制系统，实时监测罐体内部的压力、温度和气体组成等参数。
3.根据权利要求1所述的硼氢化物水解制氢反应器装置，其特征在于，所属硼氢化物选自硼氢化锂，硼氢化钠，氨硼烷...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭艳辉，颜泽强，宋健，袁武宁，张波，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：
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