一种高温电解水蒸气制氢反应器

1.本实用新型涉及新能源领域技术领域，具体为一种高温电解水蒸气制氢反应器。


背景技术：

2.水解制氢技术作为一种绿色环保的制氢技术，在工业上已有大规模应用。水解制氢通过不同的过程分解水来制取氢气。其方法主要有：(1)电解水技术。电解水制氢是目前应用较广且比较成熟的方法之一。以水为原料制氢过程是氢气与氧气反应生成水的逆过程，因此只要提供一定形式的能量，则可使水分解，而且所得氢气纯度高。电解水制氢的效率一般可达到75％-85％，其工艺过程简单、无污染，但电量消耗大，因此其应用受到一定的限制。(2)光催化水解制氢。光催化分解水的反应是将光能转化为化学能，当光能大于半导体光催化剂禁带宽度时，价带吸收光能将电子激发到导带，电子还原水产生氢气，空穴氧化水产生氧气。但这种方法需要在有光源的情况下才能进行,且产氢速率较低。(3)水解制氢材料制氢。这种方法是通过能与水反应生成氢气的化学物与水反应制氢。包括硼氢化物及活泼金属。这种方法原理简单，且可以实现氢气的即时制取。故该技术特别适用于设计移动氢源。然而目前的水解制氢装置都是通过制氢材料与液态水直接接触的方法来制备氢气。其存在的主要问题有：(1)制氢速率很难控制，水解反应几乎都是在短时间内完成，不能缓慢而稳定地制取氢气；(2)反应废弃物与水混合或溶解于水，排放到环境中容易造成污染，并且会在反应器上产生污垢。水蒸气水解制氢，即利用水蒸气同水解制氢材料接触并发生反应来制取氢气，是一种新的制氢方法。由于其通过与气态水接触的方式产生氢气，所以反应过程容易控制，反应产物便于回收，同时对水的利用率也较高。优选的用于水蒸气水解制氢的材料，例如专利cn201410426701.1所述的一种抗氧化的水解制氢复合粉体中的铝铋体系或铝铋锡体系金属水解制氢粉末。
3.虽然水解制氢材料已经较成熟，然而目前尚未见水蒸气制氢装置的研究报道。
4.为此，提出一种高温电解水蒸气制氢反应器。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种高温电解水蒸气制氢反应器，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为了解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种高温电解水蒸气制氢反应器，包括主体，所述主体呈圆柱形，所述主体的内部设置有腔体，且所述腔体的上方呈开口状，所述腔体的顶部设有封盖，所述封盖包括顶板，所述顶板的下表面固定连接有底座，所述底座位于所述腔体的内部上端处，所述底座的内部设有安装槽，所述安装槽的内部设有反应器，所述腔体的内部设有加热装置。
7.根据上述技术方案，所述反应器包括氧极流道与氢极流道，所述氧极流道与所述氢极流道之间设有包覆层，所述包覆层的内部设有电解质层。
8.根据上述技术方案，所述底座的下表面与所述封盖的上表面分别固定连接有限位
板，所述限位板的端面对应氢极流道的两端处分别贯穿设有第一通槽。
9.根据上述技术方案，所述底座的侧壁对应氧极流道的两端分别贯穿设有第二通槽，所述主体的侧壁对应第二通槽处分别贯穿设有条形槽，所述主体的外表面对应条形槽处分别固定连接有连接罩。
10.根据上述技术方案，所述氧极流道与氢极流道分别包括矩形板，所述矩形板相对的两个表面的两侧处分别固定连接有条形板，氧极流道与氢极流道分别位于所述条形板之间，所述氧极流道与氢极流道靠近电解质层的一侧分别设有电极。
11.与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果是：本实用新型，通过设置有主体，主体内部装有水，主体上端通过顶板连接底座，底座内部设置安装槽，并在安装槽内设置反应器，通过在主体内部设置加热装置，通过加热装置对水进行加热产生水蒸气，水蒸气通过反应器后经过反应转化为氢气，完成水蒸气制氢。
附图说明
12.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
13.图1是本实用新型的结构示意图；
14.图2是本实用新型的反应器结构示意图；
15.图3是本实用新型的俯视剖面结构示意图；
16.图4是本实用新型的主视剖面结构示意图；
17.图中：1-主体、2-腔体、3-电极、4-顶板、5-底座、6-安装槽、7-氧极流道、8-氢极流道、9-包覆层、10-电解质层、11-限位板、12-第一通槽、13-第二通槽、14-条形槽、15-连接罩、16-矩形板、17-条形板。
具体实施方式
18.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
19.请参阅图1-4，本实用新型提供技术方案：一种高温电解水蒸气制氢反应器，包括主体1，如图1所示，所述主体1呈圆柱形，所述主体1的内部设置有腔体2，腔体2呈圆柱形，且腔体2与主体1同轴设置，且所述腔体2的上方呈开口状，所述腔体2的顶部设有封盖，如图4所示，所述封盖包括顶板4，所述顶板4的下表面固定连接有底座5，顶板4呈圆形板件，所述底座5呈圆柱形，且底座5与顶板4同轴设置，顶板4的直径大于腔体2的内径，底座5放入腔体2的内部时，底座5的外周面与腔体2的内周面均匀贴合，所述底座5位于所述腔体2的内部上端处，所述底座5的内部设有安装槽6，所述安装槽6的内部设有反应器，所述腔体2的内部设有加热装置，装置使用时，腔体2的内部装有水，通过加热装置对水进行加热，产生水蒸气后，水蒸气通过反应器后，产生氢气；
20.具体而言，所述反应器包括氧极流道7与氢极流道8，所述氧极流道7与所述氢极流道8之间设有包覆层9，包覆层9呈矩形框体，所述包覆层9的内部设有电解质层10；
21.具体而言，所述底座5的下表面与所述封盖的上表面分别固定连接有限位板11，限位板11分别呈圆形板件，所述限位板11的端面对应氢极流道8的两端处分别贯穿设有第一通槽12，以便于水蒸气通过第一通槽12，水蒸气通过第一通槽12通过反应器进行反应；
22.具体而言，如图3所示，所述底座5的侧壁对应氧极流道7的两端分别贯穿设有第二通槽13，所述主体1的侧壁对应第二通槽13处分别贯穿设有条形槽14，所述主体1的外表面对应条形槽14处分别固定连接有连接罩15，通过在一端连接罩15处通入氧气与氮气；
23.具体而言，如图2所示，所述氧极流道7与氢极流道8分别包括矩形板16，所述矩形板16相对的两个表面的两侧处分别固定连接有条形板17，条形板17的长度方向与对应流道的气体流动方向同向设置，氧极流道7与氢极流道8分别位于所述条形板17之间，所述氧极流道7与氢极流道8靠近电解质层10的一侧分别设有电极3；
24.本实用新型使用时，在腔体2内部装有水，通过加热装置对水进行加热，产生的水蒸气通过氢极流道8，向连接罩15注入氧气与氮气，氧气与氮气通过氧极流道7，并将电极3通电，水蒸气经过清洁流道8后反应生呈氢气，完成水蒸气的制氢过程。
25.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
26.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。

技术特征：
1.一种高温电解水蒸气制氢反应器，包括主体(1)，其特征在于：所述主体(1)呈圆柱形，所述主体(1)的内部设置有腔体(2)，且所述腔体(2)的上方呈开口状，所述腔体(2)的顶部设有封盖，所述封盖包括顶板(4)，所述顶板(4)的下表面固定连接有底座(5)，所述底座(5)位于所述腔体(2)的内部上端处，所述底座(5)的内部设有安装槽(6)，所述安装槽(6)的内部设有反应器，所述腔体(2)的内部设有加热装置。2.根据权利要求1所述的一种高温电解水蒸气制氢反应器，其特征在于：所述反应器包括氧极流道(7)与氢极流道(8)，所述氧极流道(7)与所述氢极流道(8)之间设有包覆层(9)，所述包覆层(9)的内部设有电解质层(10)。3.根据权利要求2所述的一种高温电解水蒸气制氢反应器，其特征在于：所述底座(5)的下表面与所述封盖的上表面分别固定连接有限位板(11)，所述限位板(11)的端面对应氢极流道(8)的两端处分别贯穿设有第一通槽(12)。4.根据权利要求3所述的一种高温电解水蒸气制氢反应器，其特征在于：所述底座(5)的侧壁对应氧极流道(7)的两端分别贯穿设有第二通槽(13)，所述主体(1)的侧壁对应第二通槽(13)处分别贯穿设有条形槽(14)，所述主体(1)的外表面对应条形槽(14)处分别固定连接有连接罩(15)。5.根据权利要求4所述的一种高温电解水蒸气制氢反应器，其特征在于：所述氧极流道(7)与氢极流道(8)分别包括矩形板(16)，所述矩形板(16)相对的两个表面的两侧处分别固定连接有条形板(17)，氧极流道(7)与氢极流道(8)分别位于所述条形板(17)之间，所述氧极流道(7)与氢极流道(8)靠近电解质层(10)的一侧分别设有电极(3)。

技术总结
本实用新型公开了一种高温电解水蒸气制氢反应器，包括主体，所述主体呈圆柱形，所述主体的内部设置有腔体，且所述腔体的上方呈开口状，所述腔体的顶部设有封盖，所述封盖包括顶板，所述顶板的下表面固定连接有底座，所述底座位于所述腔体的内部上端处，所述底座的内部设有安装槽，所述安装槽的内部设有反应器，所述腔体的内部设有加热装置，本实用新型通过设置有主体，主体内部装有水，主体上端通过顶板连接底座，底座内部设置安装槽，并在安装槽内设置反应器，通过在主体内部设置加热装置，通过加热装置对水进行加热产生水蒸气，水蒸气通过反应器后经过反应转化为氢气，完成水蒸气制氢。氢。氢。


技术研发人员：杨盛超 李景云 曲欣 黄增国 刘志勇 李琦 张新宇 吴建宁 孟桂花
受保护的技术使用者：石河子大学
技术研发日：2023.04.14
技术公布日：2023/9/16