阅读说明：本技术 制氢装置及加氢系统 () 是由 刘洪新 陈信任 于 2019-10-14 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种制氢装置及加氢系统,属于加氢设备领域。上述制氢装置包括储水罐和反应罐,反应罐内能够盛放制氢材料。储水罐的上部和反应罐的上部通过气管连通,气管上设置有控制阀；储水罐的下部与反应罐的下部通过水管连通；控制阀被打开时,储水罐中的能够通过水管进入到反应罐中。上述加氢系统其采用了上述制氢装置,整体结构简单,便于施工建设,能够极大地促进氢能终端的发展。()

制氢装置及加氢系统

技术领域

本发明涉及加氢设备领域，具体而言，涉及一种制氢装置及加氢系统。

背景技术

随着传统矿石能源的消耗使得地球上的雾霾以及温室效应日益加剧，绿色清洁能源得到了大力发展，其中有风能、太阳能、水能以及氢能源。由于氢能源具有资源丰富、热值高以及绿色清洁的特点，被视为具有发展潜力的绿色清洁能源。

而氢燃料电池可将氢气的化学能直接转化为电能，它的能量利用率高于一般的氢内燃机。因此，氢能燃料电池在未来具有广阔的应用前景。

然而，目前加氢站稀少，加氢站的建设成本过高，建设周期太长，并需要配套电力，这极大的制约着氢能终端如氢能汽车的发展。所以提供一种制氢装置及加氢系统具有比较重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种制氢装置，其能够用来产生氢气以供氢能终端使用。

本发明的另一目的在于提供一种加氢系统，其采用了上述制氢装置。

本发明是这样实现的：

一种制氢装置，包括：储水罐和反应罐，所述反应罐内能够盛放制氢材料；

所述储水罐的上部和所述反应罐的上部通过气管连通，所述气管上设置有控制阀；所述储水罐的下部与所述反应罐的下部通过水管连通；

所述控制阀被打开时，所述储水罐中的能够通过所述水管进入到所述反应罐中。

进一步；

所述反应罐自上而下依次设置有气腔、反应腔和储水腔，所述气腔与所述反应腔连通，所述反应腔底部设置有多孔支架，所述支架用于盛放制氢材料；

所述反应腔的底部与所述储水腔隔离，所述反应腔与所述储水腔仅通过所述连通管连通。

进一步；

还包括控制器，所述控制器与所述控制阀电连接，所述控制器能够控制所述控制阀打开或关闭。

进一步；

所述反应罐的上部连接有第一气压表和安全阀。

进一步；

所述储水罐的上部连接有进水阀和排气阀。

进一步；

还包括热电系统和电能回收器，所述热电系统同时与所述反应罐及所述电能回收器连接，所述热电系统用于将所述反应罐产生的热量转换为电能并储存于所述电能回收器中。

一种加氢系统，包括加氢枪及所述的制氢装置，所述加氢枪与所述反应罐的上部连接。

进一步；

还包括稳流罐,所述稳流罐与所述反应罐的上部连接，所述加氢枪与所述稳流罐连接；

所述反应罐与所述稳流罐之间还设置有第一单向阀和第一截止阀，从所述反应罐出来的氢气能够依次通过所述第一单向阀和所述第一截止阀进入到所述稳流罐中。

进一步；

还包括储氢罐，所述储氢罐与所述稳流罐连通，所述储氢罐与所述稳流罐之间还设置有单向减压阀。

进一步；

还包括三个泄压支路，所述泄压支路包括串联设置的泄压单向阀和泄压阀；三个所述泄压支路的一端分别与所述反应罐、所述稳流罐和所述储氢罐连通，另一端通向大气。

本发明的提供的技术方案的有益效果包括：

本发明通过上述设计得到的制氢装置及加氢系统，使用之前，先给储水罐中注入水，给反应罐内装上固态制氢材料；使用时，打开控制阀，储水罐中的水在重力的作用下流入到反应罐的底部，当水位将固态制氢材料淹没时，固态制氢材料与水反应生成氢气。此时反应罐中的氢气通过上部的出气口能够进入到加氢枪中，利用加氢枪便能够对氢能终端进行供氢。当出气口和控制阀被关闭后，反应罐上部的气压逐渐加大，使得反应罐底部的水回流到储水罐中直至储水罐中的水位低于固态制氢材料，储水罐上部的气压与反应罐上部的气压平衡；此时，反应停止。上述制氢装置及加氢系统，其整体结构简单，便于施工建设，能够极大地促进氢能终端的发展。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施方式提供的加氢系统原理图。

图标：1-储水罐；2-反应罐；3-控制阀；4-气腔；5-反应腔；6-固态制氢材料；7-支架；8-连通管；9-储水腔；10-热电系统；11-安全阀；12-第一单向阀；13-第一截止阀；14-稳流罐；15-单向减压阀；16-储氢罐；17-稳压阀；18-第二截止阀；19-气体流量计；20-加氢枪；21-气体压力传感器；22-控制器；23-按钮；24-电能回收器；25-第一液位传感器；26-第二液位传感器；27-排气阀；28-进水阀；29-排水阀；30-第一泄压单向阀；31-第一泄压阀；32-第二泄压单向阀；33-第二泄压阀；34-第三泄压单向阀；35-第三泄压阀；36-第一压力表；37-第二压力表；38-第三压力表；39-上盖。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例：

请参考图1，本实施例提供了一种加氢系统，其包括制氢装置和加氢枪20；制氢装置能够产生氢气，并通过输送管路输送给加氢枪20，加氢枪20对氢能设备进行加氢。

具体地，制氢装置包括储水罐1和反应罐2，储水罐1的上部和反应罐2的上部通过气管连通，气管上设置有控制阀3，控制阀3能够控制气管的通断；储水罐1的底部和反应罐2的底部通过水管连通。并且，储水罐1的底部高于反应罐2的底部，使得当控制阀3被打开时，储水罐1底部的水在重力的作用下能够通过水管进入到反应罐2中。

储水罐1为立式筒状结构，其上部连接有进水管和排气管，进水管上设置有进水阀28，排气管上设置有排气阀27。打开进水阀28，并打开排气阀27后，可以给储水罐1注水。储水罐1的上部设置有第一液位传感器25，下部设置有第二液位传感器26，两个液位传感器分别用于检测最高水位和最低水位。

反应罐2的整体形状与储水罐1类似，其上盖可以打开，从而便于给反应罐2中加入固态制氢材料6(例如块体金属钠和铝基水解制氢材料包)。反应罐2内自上而下依次设置有气腔4、反应腔5和储水腔9，反应腔5和储水腔9之间水平设置有一个板状的支架7，固态制氢材料6可以放置于支架7上。支架7上贯穿设置有一个连通管8，连通管8的上部与反应腔5连通，下部与储水腔9连通。在反应罐2的下部还设置有排水阀29，打开排水阀29可以将储水腔9内的水排空。

加氢系统还包括稳流罐14和储氢罐16，反应罐2通过输送管依次与稳流罐14和储氢罐16连通。即，从反应罐2中出来的氢气先进入到稳流罐14中，再从稳流罐14转给进入到储氢罐16中。由于反应罐2中氢气的生成速度可能不稳定，因此设置稳流罐14有助于使得气流速度更加均匀。

在反应罐2与稳流罐14之间的连通管8上设置有第一单向阀12和第一截止阀13，从反应罐2出来的氢气先通过第一单向阀12再通过第一截止阀13进入到稳流罐14中。在反应罐2与稳流罐之间设置第一单向阀12能够防止稳流罐14中的氢气回流，设置截止阀能够控制反应罐2与稳流罐14之间的通断。在第一单向阀12的旁路上还设置有安全阀11，安全阀11的一端与第一单向阀12的上游管路连接，另一端通向大气。安全阀11在反应罐2压力超过阈值后，自动打开泄压，也可由第一压力表检测到反应罐2中的压力过高时，手动打开安全阀11进行泄压。

在稳流罐14与储氢罐16之间的输送管上设置有单向减压阀，以使得从稳流罐中出来的氢气经过减压后进入到储氢罐16，从而提高储氢罐16的安全性和气压稳定性。

储氢罐16的上部出气口通过输送管与加氢枪20连接，在储氢罐16和加氢枪20之间依次设置有稳压阀17、第二截止阀18和气体流量计19。稳压阀17与第二截止阀18之间设置有气体压力传感器21。

进一步，为了便于控制，加氢系统还设置了控制器22。控制器22同时与储水罐中的第一液位传感器25和第二液位传感器26、储水罐1与反应罐2之间的控制阀3、气体压力传感器21以及气体流量计19电连接。当储水罐中的液位高过第一液位传感器25时，控制器22会报警，当储水罐中的液位在每次反应器启动后第一次低于第二液位传感器26时，控制器22将关闭控制阀3；第二次低于第二液位传感器26时，控制器22将在剩余水量显示屏上显示水量不足；控制器22仅通过制氢按钮23控制控制阀3的打开，并能记录气体压力传感器21的输出气体压力值和气体流量计19的气体流量数据。

另外，加氢系统还设置了三个泄压支路，每个泄压支路均包括串联设置的单向阀和泄压阀，三个泄压支路的一端分别与反应罐2、稳流罐14和储氢罐16连通，另一端通向大气。其中第一泄压支路包括第一泄压单向阀30和第一泄压阀31，第一泄压单向阀30与反应罐2出气口上的输送管连接，第一泄压阀31与大气连通；第二泄压支路包括第二泄压单向阀32和第二泄压阀33；第三泄压支路包括第三泄压单向阀34和第三泄压阀35。

反应罐2外壳包有热电系统10，热电系统10连接电能回收器24，可将反应罐2的热量转换为电能储存于电能回收器24并给控制柜供电。

进一步，反应罐2的上部还连接有第一压力表36，储水罐的上部设置有第二压力表37，储氢罐上设置有第三压力表38；以便于实施检测各个管体中气体的压力。

本实施例提供的加氢系统的工作原理如下：

使用前，向反应罐2中装入固态制氢材料6包，在储水罐1中注入水。使用时，通过按压控制器22上的制氢按钮23，打开储水罐1与反应罐2之间的电磁阀，使反应罐2气腔4中的气体可流通到储水罐1的上部，从而储水罐1中的水可以流入到反应罐2中的储水腔9中并经由储水腔9与反应腔5之间的连通管8流入到反应腔5，排出反应腔5和气腔4中的气体到储水罐1的上部。当储水罐1中的水位下降到下部水位传感器的位置时，控制器22将储水罐1与反应罐2之间的控制阀3关闭，由于水与反应罐2中的固态制氢材料6反应，反应腔5和气腔4中的压强将会上升，并将水排出反应腔5至储水腔9再到储水罐1中，储水罐1中上部的气体将被压缩，最后反应腔5中的水被完全排出。储水罐1上部的气体压强将与反应罐2中的气体压强平衡，储水罐1中的水位既不上升也不下降。反应罐2气腔4中的气体经第一单向阀12和第一截止阀13通向稳流罐14，再经单向减压阀15减压后通入储氢罐16，储氢罐16中的氢气经稳压阀17、第二截止阀18、气体流量计19通向加氢枪20。当加氢枪20前的第二截止阀18开启后，氢气排出，储氢罐16、稳流罐14、反应罐2气腔4中的氢气压强将下降，储水罐1中的水重新由于储水罐1与反应罐2气腔4之间的压强差流入反应罐2反应腔5，并与固态制氢材料6反应生成氢气，重新使反应罐2反应腔5和气腔4升压，持续制备氢气并通往加氢枪20。当加氢枪20前的手动阀关闭后，反应罐2反应腔5和气腔4升压，将水排出反应腔5至储水腔9再到储水罐1中，制氢停止。

反应完后，关闭稳流罐14与反应罐2间的截止阀，打开稳流罐14与反应罐2之间的第一泄压阀31泄压，使储水罐1与反应罐2向空气泄压。泄压后到常压后，关闭稳流罐14与反应罐2之间的第一泄压阀31，打开反应罐2下部的排水阀29排出反应溶液或水，打开反应罐2的上盖39，取出废固态制氢材料6，往反应罐2重新装入固态制氢材料6包，关上反应罐2上盖，关上反应罐2下部的排水阀29。然后打开储水罐1的进水阀28与排气阀27向储水罐1中通入水，向储水罐1中装水至液位达到第一液位传感器25的位置。关闭进水阀28与排气阀27。打开稳流罐14与反应罐2间的手动阀，按下控制柜的制氢按钮23，系统重新制氢。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。