CN221310585U - 一种单管反应釜制氢供氢*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种单管反应釜制氢供氢***，包括反应装置和储氢装置，反应装置的出气口与储氢装置的进气口相连接，还包括进料装置和回收装置；进料装置内填充有反应球，反应球内填充有水解制氢材料；进料装置的出料口与反应装置的进料口相连接，用于提供制氢反应的反应底物；反应装置的进水口与回收装置的出水口相连接，用于提供制氢反应的水；反应球的表面具有多个反应孔，使水能够通过反应孔进入到反应球内，以进行水解制氢；反应装置的排料口与回收装置相连接，用于回收反应后的反应球和水。本实用新型能够有效防止反应中氧化物的沉积，同时还能够对反应后残渣进行有效回收的制氢设备，从而提高了制氢效率。

Description

一种单管反应釜制氢供氢***

技术领域

本实用新型属于氢气制备技术领域，具体涉及一种单管反应釜制氢供氢***。

背景技术

近年来，全球变暖、环境恶化等问题的出现让人们深刻意识到需要新的清洁能源的重要性，氢气为绿色、清洁的二次可再生能源，但是氢气并不能直接从自然界中获取，必须要从含氢的水、煤、天然气等化合物中获取。目前较为常用的制氢方法为水电解制氢，将制备得到的氢气通过运输后提供给用氢***。

现有制氢设备中，通常是将水解制氢材料直接放入反应设备中，通过在反应设备中注入一定量的水，使水解制氢材料与水反应从而得到氢气。

申请号为202021289281.4的专利申请文件中公开了一种连续制氢装置，该装置通过将固态原料放置于反应腔体内，并对反应腔体内通入水，使水与固态原料进行反应制备得到氢气，当反应容器内压力过大时，压力会使反应腔体内的水排出，从而停止制氢，当反应容器内的压力变小时，水会再次进入到到反应腔体内，并与固态原料进行反应制备氢气，从而实施连续制氢的目的。但是，该装置在制备氢气时，固态原料与水反应会产生一些氧化物，这些氧化物容易沉积在固态原料表面，从而影响制氢反应。同时，这些氧化物以及固态原料反应后的残渣也会混在水中，使水变得浑浊，也会影响后续的制氢反应。因此，需要提供一种能够有效避免因反应中氧化物沉积而影响制氢反应，并且能够对氧化物和反应后残渣有效回收的制氢设备。

实用新型内容

为了解决现有技术中因制氢反应产生的氧化物沉积在固态原料表面而影响制氢反应，以及氧化物和反应残渣容易混在水中，影响后续制氢反应的问题，本实用新型提供了一种单管反应釜制氢供氢***，能够有效防止反应中氧化物的沉积，同时还能够对反应后残渣进行有效回收的制氢设备，从而提高了制氢效率。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下。

一种单管反应釜制氢供氢***，包括反应装置和储氢装置，所述反应装置的出气口与所述储氢装置的进气口相连接，还包括进料装置和回收装置；

所述进料装置内填充有反应球，所述反应球内填充有水解制氢材料；所述进料装置的出料口与所述反应装置的进料口相连接，用于提供制氢反应的反应底物；

所述反应装置的进水口与所述回收装置的出水口相连接，用于提供制氢反应的水；所述反应球的表面具有多个反应孔，使水能够通过所述反应孔进入到所述反应球内，以进行水解制氢；

所述反应装置的排料口与所述回收装置相连接，用于回收反应后的反应球和水。

在一个优选的实施例中，所述反应球包括外壳体和内壳体；所述内壳体配置在所述外壳体的内部；

所述外壳体包括两个第一半球，且互为可拆卸连接；每个所述第一半球上均具有多个所述第一反应孔；

所述内壳体包括两个第二半球，且互为可拆卸连接；每个所述第二半球上均具有多个第二反应孔。

在一个优选的实施例中，所述第一反应孔的直径小于所述第二反应孔的直径；和/或，所述第一反应孔的数量少于第二反应孔的数量；和/或，相邻两个所述第一反应孔的间距大于相邻两个所述第二反应孔的间距。通过第一反应孔的水能够更好地进入第二反应孔内，并与内壳体内的水解制氢材料进行反应；第一反应孔的数量少于第二反应孔的数量，也是能够使水更好地进入到内壳体内与水进行反应。

在一个优选的实施例中，所述第二半球为网状半球。

在一个优选的实施例中，所述反应装置包括反应装置本体，所述反应装置本体内沿轴向固定设有反应管，所述反应管上具有多个通孔；

所述反应管的进料口与所述进料装置的出料口相连接，且所述反应管与所述进料装置的连接部分上安装第一控制阀门；

所述反应管的出料与所述回收装置相连接，且所述反应管与所述回收装置的连接部分上安装第二控制阀门。

在一个优选的实施例中，所述反应球的外径小于所述反应管的内径。

在一个优选的实施例中，所述回收装置包括回收室和储水室；

所述回收室位于所述储水室的上方；所述回收室与所述储水室的连接处设有滤网；

其中，所述回收室与所述回收装置可拆卸连接，方便将回收室内的反应球取出；

所述储水室的出水口通过输水管与所述反应装置的进水口相连接。

在一个优选的实施例中，所述回收装置的一侧设置有水泵，所述储水室的出水口通过输水管与所述水泵连接，所述水泵通过输水管与所述反应装置的进水口相连接。

在一个优选的实施例中，所述反应管的排料口与所述回收室相连接。

在一个优选的实施例中，所述储氢装置包括储氢装置本体，所述储氢装置本体上设有压力传感器；所述储氢装置本体的出气口上设有排气管；

所述排气管上设有氢气干燥器和调压阀。

在一个优选的实施例中，所述单管反应釜制氢供氢***还包括控制器，所述控制器与所述第一控制阀门、所述第二控制阀门、所述压力传感器和所述水泵电连接。

相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

(1)本实用新型中的反应球在反应装置内与水反应过程中，能够有效避免反应中的氧化物沉积在固态原料表面或反应装置内，进而提高了制氢反应的效果。此外，反应球以及反应后的水通过回收箱被回收到一起，只需将反应球取出并对反应球内反应完成后的原料进行回收即可，避免了反应中产生的氧化产物以及残渣混入水中，影响下次的制氢反应。

(2)本实用新型中的反应球通过外壳体和内壳体的相互配合，不仅能够避免水解制氢材料落入水中使水变浑浊，还能够有效防止反应后的残渣以及氧化物落入到反应装置内，影响后续制氢反应，同时还方便对反应后原料的回收。

(3)本实用新型通过控制器与第一控制阀门、第二控制阀门、压力传感器以及水泵的电连接，能够进一步控制制氢速度。根据压力传感器能够实时反应储氢装置本体中氢气的压力，并根据氢气压力控制器能够对第一控制阀门、第二控制阀门和水泵进行控制，从而对制氢速度进行控制，实现根据设备需求进行循环定量制氢，并将制得的氢气直接输送给用氢设备的目的。

附图说明

图1为本实用新型实施例中单管反应釜制氢供氢***的结构示意图。

图2为本实用新型实施例中单管反应釜制氢供氢***中回收箱的结构示意图。

图3为本实用新型实施例中单管反应釜制氢供氢***中反应装置本体的结构示意图。

图4为本实用新型实施例中单管反应釜制氢供氢***中反应球外壳体的结构示意图。

图5为本实用新型实施例中单管反应釜制氢供氢***中反应球内壳体的结构示意图。

图6为本实用新型实施例中单管反应釜制氢供氢***中反应球的结构示意图。

附图标记说明：1-进料装置1、11-第一控制阀门、12-压力表、13-安全阀、14-输送管、15-第二控制阀门、2-反应装置本体、21-反应管、3-储氢装置本体、31-排气管、32-压力传感器、4-反应球、41-外壳体、42-内壳体、5-回收装置、51-回收室、52-滤网、53-储水室、6-输水管、61-水泵、62-单向阀。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

现有制氢设备中，通常是将水解制氢材料直接放入反应设备中，通过在反应设备中注入一定量的水来制备氢气。但是该设备在制备氢气中不仅制氢速度不好控制，同时反应完成后，水解制氢材料的残渣会残留在水中，使水变得浑浊，无法继续使用，造成很大的浪费。此外，在水解制氢反应过程中，会有一些氧化物的产生，在使用过程中，这些氧化物会在反应设备中沉积下来，不仅使反应设备不好清理，同时还会对后续的制氢反应造成一定的影响。因此，本实施例通过一种单管反应釜制氢供氢***，能够有效控制制氢速度，避免因反应造成水浑浊无法继续使用，以及反应后的水解制氢材料不好回收和氧化物不好清理的问题。

下面对单管反应釜制氢供氢***进行具体说明。

本实用新型实施例中提供了一种单管反应釜制氢供氢***，如图1所示，包括反应装置和储氢装置，反应装置的出气口与储氢装置的进气口相连接，还包括进料装置1和回收装置5；进料装置1内填充有反应球4，反应球4的表面具有多个反应孔，使水能够通过所述反应孔进入到所述反应球内，以进行水解制氢；反应球4内填充有水解制氢材料，进料装置1的出料口与反应装置的进料口相连接，用于提供制氢反应中的反应底物；反应装置的进水口与回收装置5的出水口相连接，用于提供制氢反应中的水；反应装置的排料口与回收装置5相连接，用于回收反应后的反应球4和水。本实施例中，将水解制氢材料装入到反应球4中，并将装有水解制氢材料的反应球4填充到进料装置1内，当需要制氢时，将反应球4从进料装置1内落入到反应装置内，回收装置5通过出水口将水从反应装置的进水口通入到反应装置内，水通过反应球4上的反应孔进入到反应球4内，并与水解制氢材料进行制氢反应，制备得到的氢气通过反应装置的出气孔通入到储氢装置内；当不需要制氢时，反应装置内反应完成后的反应球4和水一起落入到回收箱内，将反应球4取出进行清理并用于下一次的制氢反应，回收箱内的水能够继续进行下一次的反应。本实施例将水解制氢材料装入反应球内，能够有效避免在反应中水解制氢材料使水变浑浊的问题，同时，反应完成后，只需将反应球取出并对反应球内的反应完成后的水解制氢材料进行回收即可，从而避免了反应中产生的氧化产物落入到反应装置，从而产生沉积影响后续制氢反应的问题。

本实用新型在另一个优选的实施例中，如图4～图6所示，反应球4包括外壳体41和内壳体42；外壳体41包括一组可拆卸连接的两个第一半球，例如，两个第一半球开口处相对应的位置上分别设有凹滑槽和凸滑槽，通过凹滑槽和凸滑槽，凹滑槽和凸滑槽内均设有螺纹，凹滑槽和凸滑槽通过螺纹连接将两个第一半球连接在一起；为了更好地固定外壳体41，防止在制氢反应中外壳体的分离，其中一个第一半球开口处转动连接有固定片，固定片的一端设有卡槽，另一个第一半球的开处设有固定柱，卡槽与固定柱的位置相对应，通过旋转固定片使固定柱卡接在卡槽内，从而对外壳体41进一步地固定。每个第一半球上均具有多个第一反应孔；内壳体42包括一组可拆卸连接的两个第二半球。例如，其中一个第二半球两侧均固定连接有固定卡片，固定卡片上设有固定槽，另一个第二半球两侧均固定连接有卡柱，固定槽与卡柱的位置相对应，将一个第二半球两侧的卡柱卡接在另一个第二半球两侧的固定槽内，从而使两个第二半球连接起来。每个所述第二半球上均具有多个第二反应孔。第一反应孔的直径小于所述第二反应孔的直径和相邻两个第一反应孔的间距大于相邻两个第二反应孔的间距，这样能够使进入到外壳体41内的水更多地进入到内壳体42内，并与内壳体42内的水解制氢材料进行反应，通过外壳体41和内壳体42的配合，能够使通过第一反应孔的水更好地进入第二反应孔内，并与内壳体42中装填的水解制氢材料进行制氢反应；第一反应孔的数量少于第二反应孔的数量，也是能够使水更好地进入到内壳体42内与水进行反应。内壳体42配置在所述外壳体41的内部。本实施例反应球4通过外壳体41和内壳体42的相互配合，不仅能够避免水解制氢材料在反应过程中落入水中使水变浑浊，还能够有效防止反应后的残渣以及氧化物落入到反应装置内，影响后续制氢反应，同时还方便对反应后的水解制氢材料的回收。

本实用新型在另一个优选的实施例中，第一反应孔的数量少于第二反应孔的数量、相邻两个第一反应孔的间距大于相邻两个第二反应孔的间距或第一反应孔的直径小于所述第二反应孔的直径，该条件下主要是为了使水能够更多地进入到内壳体42内，并与水解制氢材料进行反应。

本实用新型在另一个优选的实施例中，第一反应孔的数量少于第二反应孔的数量和相邻两个第一反应孔的间距大于相邻两个第二反应孔的间距，该条件下使进入到内壳体42的水能够更快地与水解制氢材料进行反应。

本实用新型在另一个优选的实施例中，第一反应孔的数量少于第二反应孔的数量和第一反应孔的直径小于第二反应孔的直径，该条件下使进入到内壳体42的水能够更快地与水解制氢材料进行反应，同时还能够将反完成后的水解制氢材料的残渣有效保留在内壳体42内，避免落入到反应装置内。

本实用新型在另一个优选的实施例中，第一反应孔的数量少于第二反应孔的数量和相邻两个第一反应孔的间距大于相邻两个第二反应孔的间距，该条件下能够使进入到内壳体42的水能够更快地与水解制氢材料进行反应。

本实用新型在另一个优选的实施例中，第二半球为网状半球，网状半球为316不锈钢，网状半球能够使水更方便地进入到内壳体42内，加快制氢反应速度。

本实用新型在另一个优选的实施例中，如图3所示，反应装置包括反应装置本体2，反应装置本体2的出气孔连接有输送管14，输送管14的一端与储气装置的进气口连接。反应装置本体2内沿纵向设有反应管21，反应管21上设有多个通孔；反应管21的进料口与进料装置1的出料口相连接，且连接处设有第一控制阀门11；反应管21的出料与所述回收装置5相连接，且连接处设有第二控制阀门15；反应球4的外径小于反应管21的内径，使反应球4能够落入到反应管21中。其中第一控制阀门11和第二控制阀门15均为电动球阀，电动球阀为快开型，电动球阀上具有开启及关闭状态指示灯，工作电压为DC24V。反应装置本体2的进料口处配置有密封盖，密封盖为圆形法兰，中间设有密封垫圈，密封盖呈环形，并通过螺栓进行固定，密封盖上设置有能够检测反应装置本体2内部气压的压力表12，密封盖上还设置有安全阀13，压力表12能够检测反应装置本体2内部的压力，在压力达到设定上限时，安全阀13自动开启泄压。本实施例中，通过第一控制阀门11能够使反应球4落入在反应管21内与反应装置中的水进行反应，通过第二控制阀门15能够使反应后的反应球4落入到回收装置内，反应管21能够进一步防止水解制氢材料在反应过程中落入水中使水变浑浊，影响反应后的水进行下一次的利用。

本实用新型在另一个优选的实施例中，如图2所示，回收装置5包括回收室51和储水室53；回收室51位于储水室53的上方；回收室51与储水室53的连接处设有滤网52，滤网52能够有效将反应球4和水分别进行回收；储水室53的出水口通过输水管6与反应装置的进水口相连接；回收装置5侧壁的对称位置上设有滑槽，回收室51两侧设有滑块，回收室51两侧的滑块能够在对应的滑槽内滑动，从而方便回收室51的取出和放入，以便于对回收室51内的反应球41进行收集清理。回收装置5的一侧设置有水泵61，水泵工作电压为DC24V，水泵为耐高温增压型水泵，储水室53的出水口通过输水管6与水泵61连接，水泵61通过输水管6与反应装置的进水口相连接；输水管6上设有水泵61和单向阀62，反应装置的排料口与回收室51相连接。本实施例中，反应完成后，关闭水泵61和单向阀62，停止往反应装置内通入水，反应装置内的反应球4和反应后的水一起落入到回收装置内，反应球4落入到回收室51内，反应后的水通过滤网52流入到储水室53中，从而将反应球4和反应后的水分别进行回收，提高了回收效率。

本实用新型在另一个优选的实施例中，储氢装置包括储氢装置本体3，储氢装置本体3上设有压力传感器32，压力传感器32能够实施监测到储氢装置本体3内氢气的压力；储氢装置本体3的出气口上设有排气管31，排气管31上设有氢气干燥器和调压阀。本实施例中，通过压力传感器32能够实施监测到储氢装置本体3内氢气的压力，从而能够更好地控制制氢的速度，当储氢装置本体3内氢气的压力高于设定值时，关闭第一控制阀门11和水泵61，打开第二控制阀门15，停止制氢反应；当储氢装置本体3内氢气的压力低于设定值时，打开第一控制阀门11和水泵61，关闭第二控制阀门15，开始制氢反应，制备得到的氢气通过排气管31供给用氢设备，并且排气管31上干燥器能够对氢气进行干燥，然后通过调压阀调节氢气压力供给用氢设备使用。

本实用新型在另一个优选的实施例中，单管反应釜制氢供氢***还包括控制器，控制器与第一控制阀门11、第二控制阀门15、压力传感器32和水泵61电连接。本实施例中，当压力传感器33检测到储氢装置本体3内部氢气压力低于下限时，控制器控制水泵61开启工作，将储水室53内的水抽进反应装置本体2内，控制器控制第一控制阀门11打开，反应球4落入反应管21内，反应球4内的水解制氢材料与反应装置本体2内的水发生反应产生氢气，氢气经输送管14到达储氢装置本体3；当压力传感器33检测到储氢装置本体3内部氢气压力高于下限时，控制器控制第二控制阀门15打开，反应管21内的反应球4与反应后的水同时掉落在回收室51内，停止制氢反应，重复上述的控制方法实现可循环制氢。

本实用新型在使用时，将水解制氢材料装入内壳体42中，再将装有水解制氢材料的内壳体42配置在外壳体41内，并将外壳体41固定好后放入进料装置1内，通过进水口54往储水箱53灌入一定量的水，使水面要高于进水口54的位置。当压力传感器33检测到储氢装置本体3内部氢气压力低于下限时，控制器控制水泵61开启工作，将储水室53的水输送到反应装置本体2内，控制器控制第一控制阀门11打开，使进料装置1内的反应球4落入反应管21内，装有水解制氢材料的反应球4与反应装置本体2内部的水发生反应产生氢气，打开输送管14上的单向阀，使制备得到的氢气经输送管14到达储氢装置本体3内，储氢装置本体3内的氢气通过排气管31上的氢气干燥器干燥后，然后通过调压阀调节氢气压力供给用氢设备使用。当压力传感器33检测到储氢装置本体3内部氢气压力高于下限时，控制器控制第二控制阀门15打开，反应管4内的反应球4与反应后的水一同落入回收室51内，将回收室51取出，并对回收室51内的反应球4进行清理，用于下一次的制氢反应。重复上述的控制方法实现可循环制氢。

本实用新型的反应球通过外壳体和内壳体的相互配合，不仅能够避免水解制氢材料落入水中使水变浑浊，还能够有效防止反应后的残渣以及氧化物落入到反应装置内，影响后续制氢反应，同时还方便对反应后的水解制氢材料的回收。回收箱能够将反应球与水分别进行回收，不仅防止了水变浑浊，同时还提高了回收效率。第一控制阀门和第二控制阀门能够控制反应球是否落入反应装置内进行制氢反应，从而能够有效控制制氢的速度。压力传感器能够实时反应储氢装置本体中氢气的压力，并根据氢气压力控制器能够对第一控制阀门、第二控制阀门和水泵进行控制，从而对制氢速度进行控制，实现根据设备需求进行循环定量制氢，并将制得的氢气直接输送给用氢设备的目的。

以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单管反应釜制氢供氢***，包括反应装置和储氢装置，所述反应装置的出气口与所述储氢装置的进气口相连接，其特征在于，还包括进料装置(1)和回收装置(5)；

所述进料装置(1)内填充有反应球(4)，所述反应球(4)内填充有水解制氢材料；所述进料装置(1)的出料口与所述反应装置的进料口相连接，用于提供制氢反应的反应底物；

所述反应装置的进水口与所述回收装置(5)的出水口相连接，用于提供制氢反应的水；所述反应球(4)的表面具有多个反应孔，使水能够通过所述反应孔进入到所述反应球内，以进行水解制氢；

所述反应装置的排料口与所述回收装置(5)相连接，用于回收反应后的反应球(4)和水。

2.根据权利要求1所述的一种单管反应釜制氢供氢***，其特征在于，所述反应球(4)包括外壳体(41)和内壳体(42)；所述内壳体(42)配置在所述外壳体(41)的内部；

所述外壳体(41)包括两个第一半球，且互为可拆卸连接；每个所述第一半球上均具有多个第一反应孔；

所述内壳体(42)包括两个第二半球，且互为可拆卸连接，每个所述第二半球上均具有多个第二反应孔。

3.根据权利要求2所述的一种单管反应釜制氢供氢***，其特征在于，所述第一反应孔的直径小于所述第二反应孔的直径；和/或，所述第一反应孔的数量少于第二反应孔的数量；和/或，相邻两个所述第一反应孔的间距大于相邻两个所述第二反应孔的间距。

4.根据权利要求2或3所述的一种单管反应釜制氢供氢***，其特征在于，所述第二半球为网状半球。

5.根据权利要求2所述的一种单管反应釜制氢供氢***，其特征在于，所述反应装置包括反应装置本体(2)，所述反应装置本体(2)内沿轴向固定设有反应管(21)，所述反应管(21)上具有多个通孔；

所述反应管(21)的进料口与所述进料装置(1)的出料口相连接，且所述反应管(21)与所述进料装置(1)的连接部分上安装有第一控制阀门(11)；

所述反应管(21)的出料口与所述回收装置(5)相连接，且所述反应管(21)与所述回收装置(5)的连接部分上安装有第二控制阀门(15)。

6.根据权利要求5所述的一种单管反应釜制氢供氢***，其特征在于，所述反应球(4)的外径小于所述反应管(21)的内径。

7.根据权利要求5所述的一种单管反应釜制氢供氢***，其特征在于，所述回收装置(5)包括回收室(51)和储水室(53)；

所述回收室(51)位于所述储水室(53)的上方；所述回收室(51)与所述储水室(53)的连接处设有滤网(52)；

所述储水室(53)的出水口通过输水管(6)与所述反应装置的进水口相连接。

8.根据权利要求7所述的一种单管反应釜制氢供氢***，其特征在于，所述回收装置(5)的一侧设置有水泵(61)，所述储水室(53)的出水口通过输水管(6)与所述水泵(61)连接，所述水泵(61)通过输水管(6)与所述反应装置的进水口相连接。

9.根据权利要求7所述的一种单管反应釜制氢供氢***，其特征在于，所述反应管(21)的排料口与所述回收室(51)相连接。

10.根据权利要求6所述的一种单管反应釜制氢供氢***，其特征在于，所述储氢装置包括储氢装置本体(3)，所述储氢装置本体(3)上安装有压力传感器(32)；所述储氢装置本体(3)的出气口上连接有排气管(31)；所述排气管(31)上安装有氢气干燥器和调压阀。