一种氢化镁水解制氢的产能系统的制作方法

[0001]
本发明涉及氢气生成装置的技术领域，具体为一种氢化镁水解制氢的产能系统。


背景技术：

[0002]
现有技术的氢发装置，将金属氢化物一次性放进氢发，然后和液体反应物(水)混合，存在以下问题：1、无法在氢发工作过程中，为其连续添加金属氢化物和/或液体反应物，不能实现固态氢化物制氢的连续性；2、产生氢气的速度慢，利用率低，反应的时间长；3、由于需一次性容纳较多的固态氢化物，导致氢发装置体积很大；4、不利于实现固态氢化物制氢在新能源汽车及工业领域的产业化。


技术实现要素：

[0003]
本发明基于固体氢技术，提出一种氢化镁水解制氢的产能系统，解决了上述问题。
[0004]
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种氢化镁水解制氢的产能系统，包括：
[0005]
反应缸；
[0006]
活塞，所述的活塞可上下滑动的设置在反应缸内；
[0007]
动力输出结构，所述的动力输出结构与活塞的底面可传动的连接，并且动力输出结构与外界负载可传动的连接；
[0008]
氢化镁粉末储存罐，所述的氢化镁粉末储存罐与反应缸的顶面连通，并且可向反应缸内注入纳米氢化镁粉末；
[0009]
氯化镁溶液储存箱，所述的氯化镁溶液储存箱与反应缸的顶面连通，并且可向反应缸内注入氯化镁溶液；
[0010]
点火装置，所述的点火装置设置在反应缸内；
[0011]
电控模块，所述的电控模块包括信号采集模块和控制执行模块，所述的信号采集模块可采集反应缸、氢化镁粉末储存罐和氯化镁溶液储存箱内的状态信息，所述的控制执行模块基于采集到的状态信息可启动点火装置在反应缸内点火，可调整氢化镁粉末储存罐和氯化镁溶液储存箱内压强，可对反应缸进行降温以及可对氯化镁溶液储存箱加热。
[0012]
进一步的，所述的动力输出结构包括连杆、曲轴和z字型摇柄，所述的活塞通过连杆与曲轴相连，所述曲轴的外侧端开设有离心盲孔，所述的z字型摇柄插入离心盲孔，并通过定位键约束其轴向转动。
[0013]
进一步的，所述的反应缸的顶面开设有分别与氢化镁粉末储存罐和氯化镁溶液储存箱连通的第一入口和第二入口。
[0014]
进一步的，所述的产能系统还包括分别用于控制氢化镁粉末储存罐和氯化镁溶液储存箱内气压的第一控压单元和第二控压单元，所述的第一控压单元包括第一气压泵、第一高压进气舱，所述的第二控压单元包括第二气压泵、第二高压进气舱，所述的第一高压进气舱和第二高压进气舱分别与氢化镁粉末储存罐和氯化镁溶液储存箱的顶面连通，所述的
第一气压泵和第二气压泵可分别调整第一高压进气舱和第二高压进气舱内的气压。
[0015]
进一步的，所述的信号采集模块包括设置在第一高压进气舱和第二高压进气舱内的第一气压传感器、设置在氢化镁粉末储存罐内的重量传感器、设置在氯化镁溶液储存箱内的第一液位传感器和第一温度传感器、设置在反应缸内的第二气压传感器和第二温度传感器。
[0016]
进一步的，所述的控制执行模块包括可控制第一气压泵和第二气压泵的进气动作与抽气动作的气泵控制模块、可对氯化镁溶液储存箱加热的加热系统、可对反应缸降温的冷却系统以及可控制点火装置启动的点火模块。
[0017]
进一步的，所述的产能系统还包括氯化镁溶液回收系统，所述的氯化镁溶液回收系统包括管道、单向阀、备料舱和水泵，所述的活塞开设有通孔，所述的管道与通孔连通，并且与备料舱接通，所述的单向阀设置在管道上，所述的水泵可将备料舱内的液体抽到氯化镁溶液储存箱内。
[0018]
进一步的，所述的信号采集模块还包括第二液位传感器，所述的第二液位传感器设置在备料舱内。
[0019]
进一步的，所述的控制执行模块还包括可控制水泵的水泵控制模块。
[0020]
进一步的，所述的管道上还设置有杂质过滤罐，所述的杂质过滤罐用于沉淀回收的氯化镁溶液，而后溶液流入到备料舱中。
[0021]
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
[0022]
本发明利用氢化镁与水反应生成氢气，同时放出大量的热；且氢气的燃烧热值约是汽油的3倍，氢气的爆炸极限范围广，将氢气与空气在一定体积范围内进行燃烧，产生大量的能量；可将这些过程中产生的化学能通过活塞的往复运动和曲柄连杆结构转为机械能并输送给外部。
[0023]
大颗粒的氢化镁水解反应在常温下进行时，初期由于反应体系温度较低且氢化镁与水接触面较小，氢化镁的释氢速率缓慢，中后期时又由于参与反应的物质量的增加，反应产生的热量增加，反应水可能汽化，反应朝着不可控的方向发展，且该反应在短期内不能停止，需要长时间的冷却和通气降压；本专利的氢化镁水解制氢的产能系统将氢化镁利用现有技术制备成纳米氢化镁粉末，与氯化镁溶液分别雾化后在体积可变的密闭空间内即反应缸内充分接触反应，在短时间内即可显著提高释氢速率；当需要停止反应时，停止氢化镁粉末与氯化镁溶液的雾化喷射接触即可停止。实现即用即停的功能，且若需增加系统功率输出，可通过简单的增加反应缸即可，适用的工况场景更为广泛。
附图说明
[0024]
图1为本发明示意图；
[0025]
图2为本发明z字型摇柄示意图；
[0026]
图3为本发明电控模块示意图。
[0027]
图中：反应缸-1、活塞-2、连杆-3、曲轴-4、z字型摇柄-5、氢化镁粉末储存罐-6、氯化镁溶液储存箱-7、第一入口-8、第二入口-9、点火装置-10、第一气压泵-11、第一高压进气舱-12、第二气压泵-13、第二高压进气舱-14、第一气压传感器-15、重量传感器-16、第一液位传感器-17、第一温度传感器-18、第二气压传感器-19、第二温度传感器-20、管道-21、单
向阀-22、备料舱-23、水泵-24、第二液位传感器-25、杂质过滤罐-26、加热系统-27、冷却系统-28。
具体实施方式
[0028]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
[0029]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”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，仅是为了便于描述本发明的简化描述，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0030]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0031]
请参阅附图，本发明提供的一种实施例：一种氢化镁水解制氢的产能系统，包括：
[0032]
反应缸1；
[0033]
活塞2，所述的活塞2可上下滑动的设置在反应缸1内。
[0034]
动力输出结构，所述的动力输出结构与活塞的底面可传动的连接，并且动力输出结构与外界负载可传动的连接，所述的动力输出结构包括连杆3、曲轴4和z字型摇柄5，所述的活塞2通过连杆3与曲轴4相连，所述曲轴4的外侧端开设有离心盲孔，所述的z字型摇柄5插入离心盲孔，并通过定位键约束其轴向转动。
[0035]
氢化镁粉末储存罐6，所述的氢化镁粉末储存罐6与反应缸1的顶面连通，并且可向反应缸1内注入纳米氢化镁粉末。
[0036]
氯化镁溶液储存箱7，所述的氯化镁溶液储存箱7与反应缸1的顶面连通，并且可向反应缸1内注入氯化镁溶液，所述的反应缸1的顶面开设有分别与氢化镁粉末储存罐6和氯化镁溶液储存箱7连通的第一入口8和第二入口9。
[0037]
点火装置10，所述的点火装置10设置在反应缸1内；
[0038]
电控模块，所述的电控模块包括信号采集模块和控制执行模块，所述的信号采集模块可采集反应缸1、氢化镁粉末储存罐6和氯化镁溶液储存箱7内的状态信息，状态信息包括温度信息、水面高度信息、气压信息和重量信息，所述的控制执行模块基于采集到的状态信息可启动点火装置10在反应缸1内点火，可调整氢化镁粉末储存罐6和氯化镁溶液储存箱7内压强，可对反应缸1进行降温以及可对氯化镁溶液储存箱7加热。
[0039]
所述的产能系统还包括分别用于控制氢化镁粉末储存罐和氯化镁溶液储存箱内气压的第一控压单元和第二控压单元，所述的第一控压单元包括第一气压泵11、第一高压进气舱12，所述的第二控压单元包括第二气压泵13、第二高压进气舱14，所述的第一高压进
气舱12和第二高压进气舱14分别与氢化镁粉末储存罐6和氯化镁溶液储存箱7的顶面连通，所述的第一气压泵11和第二气压泵13可分别调整第一高压进气舱12和第二高压进气舱14内的气压。
[0040]
具体的，所述的信号采集模块包括设置在第一高压进气舱11和第二高压进气舱13内的第一气压传感器15、设置在氢化镁粉末储存罐6内的重量传感器16、设置在氯化镁溶液储存箱7内的第一液位传感器17和第一温度传感器18、设置在反应缸1内的第二气压传感器19和第二温度传感器20。
[0041]
具体的，所述的控制执行模块包括可控制第一气压泵11和第二气压泵13的进气动作与抽气动作的气泵控制模块、可对氯化镁溶液储存箱加热的加热系统27、可对反应缸1降温的冷却系统28以及可控制点火装置10启动的点火模块。
[0042]
具体的，所述的产能系统还包括氯化镁溶液回收系统，所述的氯化镁溶液回收系统包括管道21、单向阀22、备料舱23和水泵24，所述的活塞2开设有通孔，所述的管道21与通孔连通，并且与备料舱23接通，所述的单向阀22设置在管道21上，所述的水泵24可将备料舱23内的液体抽到氯化镁溶液储存箱7内。
[0043]
具体的，所述的信号采集模块还包括第二液位传感器25，所述的第二液位传感器25设置在备料舱23内。
[0044]
具体的，所述的控制执行模块还包括可控制水泵24的水泵控制模块。
[0045]
具体的，所述的管道21上还设置有杂质过滤罐26，所述的杂质过滤罐26用于沉淀回收的氯化镁溶液，而后溶液流入到备料舱23中。
[0046]
第一高压进气舱11和第二高压进气舱13的体积大小为定值，第一高压进气舱11的进气口通过高压管道连接第一气压泵12，第一气压泵12可通过向第一高压空气舱11抽气或打气改变第一高压空气舱11内的气压，因此吹向氢化镁粉末储存罐6内气压发生变化，氢化镁粉末储存罐6出粉口的出粉量也随之改变；氯化镁溶液储存箱7上端有进气口，下端有出液口，其进气口连接第二高压空气舱13的出气口，第二高压空气舱13的进气口通过高压管道连接第二气压泵14，第二气压泵14可通过向第二高压空气舱13抽气或打气改变第二高压空气舱13内的气压，因此吹向氯化镁溶液储存箱7内气压发生变化，氯化镁溶液储存箱7出液口的出液量也随之改变。
[0047]
反应缸1内安装有活塞2，活塞杆下方与曲柄连杆结构相连，活塞2头部的离心处安出通孔，通孔通过管道21、单向阀22与备料舱23底部进水口相连，所述单向阀22保证液体从所述反应缸1流向所述备料舱23，且不能反向流动，备料舱23需安装与反应缸1下侧，确保反应后的产物顺利的流向所述备料舱23。所述反应缸1上盖处安装有第一入口8，第二入口9，第一入口8与上述氢化镁粉末储存罐6出粉口相连，当一定压力大小的空气通过第一高压空气舱进入上述氢化镁粉末储存罐内，氢化镁粉末通过所述第一入口8进入所述反应缸1内，第二入口9与上述氯化镁溶液储存箱7出液口相连，当一定压力大小的空气通过第二高压空气舱13进入上述氯化镁溶液储存箱7内，氯化镁溶液通过所述第二入口9进入所述反应缸1内。所述反应缸1上部分安装有点火装置10，用于点燃所述反应缸1内的生成的氢气。
[0048]
当活塞2向上运动，所述第一入口8、第二入口9打开，氢化镁粉末与氯化镁溶液喷射进所述反应缸1，形成高压环境，氢化镁反应释氢，且点火系统工作，点燃反应生成的氢气；当活塞2向下运动时，所述出液口一打开，反应后的混合物根据自身重力和压力的作用
下流向所述备料舱23，备料舱23内装有氯化镁固体颗粒。
[0049]
所述电控模块包含多功能信号采集模块和控制执行模块；所述多功能信号采集模块接入重量传感器16，所述氯化镁溶液储存箱7内第一液位传感器17，所述氯化镁溶液储存箱7内第一温度传感器18，所述第一高压空气舱11和第二高压空气舱13的第一气压传感器15，所述反应缸1内的第二气压传感器19，所述反应缸内的第二温度传感器20，所述备料舱23内的第二液位传感器25，所述信号采集模块输出端接入所述电控模块；所述电控模块输出端接入控制执行模块；所述控制模块输出端接入所述第一气压泵11，所述第二气压泵13，所述冷却系统28，所述加热系统22，所述水泵23，所述点火装置10；若外部负载变化，所述电控系统输出所述第一气压泵11、第二气压泵13的动作信号，进而调节高第一压空气舱12和第二压空气舱14内的气压；所述电控模块根据实时采集到的所述氯化镁溶液储存箱7内水第一温度传感器18信号，输出加热系统27工作信号，实时调节氯化镁溶液温度；所述电控模块根据实时采集到的所述备料舱23的第二液位传感器25信号，输出所述水泵24工作信号，将备料舱23内的氯化镁溶液注入到氯化镁溶液储存箱7。所述电控模块根据实时采集到的所述反应缸1缸体温度信号，输出冷却系统28工作信号和工作强度信号，随着缸温的变化，冷却系统工作强度可无极调节。
[0050]
本专利提出的一种氢化镁水解制氢的产能系统包含有z字型摇柄5，其可与曲轴4一侧端面处通过定位键相连；当系统处于未工作状态时，需用户将所述z字型摇柄5放入所述曲轴端面处，并快速转动，直至活塞可自动往复运动。
[0051]
本专利提出的一种氢化镁水解制氢的产能系统所述的氯化镁溶液储存箱内的溶液也可以使用可以是有机酸比如果酸等，盐类比如盐酸盐等替代。
[0052]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。