一種用于液態(tài)氫源材料進行脫氫反應(yīng)的插層式反應(yīng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化學反應(yīng)裝置，特別涉及一種用于液態(tài)氫源材料進行脫氫反應(yīng)的插層式反應(yīng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]氫能利用技術(shù)包括氫的規(guī)模制備、儲存和運輸、使用以及配套基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)等環(huán)節(jié)，其中氫能使用，是安全有效的利用氫能是最關(guān)鍵技術(shù)之一。目前，工業(yè)上主要采用在_253°C的液化氫或350?700個大氣壓下高壓氫等儲運技術(shù)，高壓氫或液化氫技術(shù)及其應(yīng)用所需能耗是制氫成本的20倍以上，且存在泄漏或儲氫罐壓力過高等安全隱患。
[0003]如果將氫分子吸附在某種載體上，實現(xiàn)常溫常壓下的安全儲存，待使用時，將氫在溫和條件下可控地釋放，則可有效安全地使用氫能。因此，全球主要的工業(yè)國家都在研發(fā)基于常溫常壓的液態(tài)有機儲氫技術(shù)。以德國正在開發(fā)的液態(tài)有機儲氫技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)較溫和條件下的吸/放氫循環(huán)，但釋放的氫氣時含有毒害燃料電池的副產(chǎn)物氣體產(chǎn)生，同時存在容量低及使用不方便等重要缺陷；日本目前正在研發(fā)基于甲苯等傳統(tǒng)有機材料的儲氫技術(shù)，但脫氫溫度過高(大于300 V )，且同樣存在副產(chǎn)物毒化燃料電池的問題。因而這兩種儲氫技術(shù)規(guī)模化應(yīng)用受到制約。
[0004]發(fā)明人程寒松教授及其團隊通過長期的探索和研宄，發(fā)現(xiàn)了一類液態(tài)有機共軛分子儲氫材料，此類材料具有熔點低(目前開發(fā)的技術(shù)已低至-20°C)、閃點高(150°C以上)、在自制的高效催化劑作用下釋放氣體純度高(99.99%)、脫氫溫度低(約150°C )等特點，且循環(huán)壽命高(2000次以上)、可逆性強，并且不會產(chǎn)生一氧化碳等毒害燃料電池催化層的氣體。作為氫的載體，這類材料在使用過程中始終以液態(tài)方式存在，可以像石油一樣在常溫常壓下儲存和運輸，完全可利用現(xiàn)有汽油輸送方式和加油站構(gòu)架。
[0005]本發(fā)明是關(guān)于一種用于常溫常壓液態(tài)氫源材料脫氫反應(yīng)的反應(yīng)裝置。脫氫反應(yīng)是實現(xiàn)應(yīng)用的關(guān)鍵步驟，而脫氫反應(yīng)釜是實現(xiàn)應(yīng)用的關(guān)鍵裝置。通過反應(yīng)釜，常溫常壓液態(tài)氫源材料能夠在溫和條件下釋放出氫氣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明是關(guān)于一種用于常溫常壓液態(tài)氫源材料脫氫反應(yīng)的插層式反應(yīng)裝置。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種用于液態(tài)氫源材料進行脫氫反應(yīng)的插層式反應(yīng)裝置，包括:反應(yīng)釜、支架和加熱裝置，所述支架為多層結(jié)構(gòu)，設(shè)置有總進液管、總出液管和總出氣管，每層分別設(shè)置有分進液管、分出液管、分出氣管、加熱裝置和反應(yīng)釜卡口 ；所述反應(yīng)釜設(shè)置有進液口、出液口和出氣口 ；當反應(yīng)釜插入支架的反應(yīng)釜卡口時，反應(yīng)釜進出口、氫氣出口分別與支架的總進液管、總出液管和總出氣管導通；通過加熱裝置提供反應(yīng)釜反應(yīng)所需溫度。
[0008]所述反應(yīng)釜為薄層板式反應(yīng)釜或薄層列管式反應(yīng)釜。
[0009]所述反應(yīng)釜內(nèi)部填充有脫氫催化劑和惰性材料。
[0010]所述分進液管、分出液管、分出氣管的關(guān)口設(shè)置有連通閥門，反應(yīng)釜的進液口、出液口、出氣口分別通過連通閥門連接分進液管、分出液管、分出氣管。
[0011]所述加熱裝置為微波加熱裝置、電加熱裝置、電磁加熱裝置或化學反應(yīng)放熱裝置。
[0012]所述的加熱裝置設(shè)置在反應(yīng)釜的前端。
[0013]所述的加熱裝置的數(shù)量超過一個，所述加熱裝置之間相隔均勻的距離設(shè)置在反應(yīng)釜外部，所述加熱裝置對反應(yīng)釜進行分段加熱。
[0014]所述的反應(yīng)釜溫度保持在120?250°C。
[0015]反應(yīng)釜為薄層結(jié)構(gòu)，為保證催化反應(yīng)效率，反應(yīng)釜厚度不能厚以避免存在梯度導致反應(yīng)不穩(wěn)定，效率不高。反應(yīng)釜可以根據(jù)需要插入支架中，支架為多層結(jié)構(gòu)，可以插入單個反應(yīng)釜，可以插入多個反應(yīng)釜。支架每層分進液管、分出液管和分出氣管的連通閥門在連接反應(yīng)釜的進液口、出液口和出氣口時為連通狀態(tài)，否則閉合。
[0016]由于脫氫反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，需要反應(yīng)釜保持120?250°C的溫度才能維持液體氫源材料進行脫氫反應(yīng)，因此在支架上設(shè)置有加熱裝置，加熱裝置設(shè)置在反應(yīng)釜的整個外部或者位于反應(yīng)釜的前端。由于液態(tài)氫源材料的脫氫反應(yīng)在分段加熱條件下效率最高，因此優(yōu)選加熱裝置的數(shù)量超過一個，加熱裝置之間相隔均勻的距離設(shè)置在反應(yīng)釜外部，加熱裝置對反應(yīng)釜進行分段加熱。
[0017]反應(yīng)的熱源來源廣泛，可以是后續(xù)應(yīng)用過程中產(chǎn)生的熱量傳遞給反應(yīng)釜，也可以是獨立的熱源供應(yīng)裝置。熱源可以是電加熱、微波加熱、電磁加熱或化學反應(yīng)放熱。
[0018]本裝置是用于對液態(tài)氫源材料進行脫氫反應(yīng)的可組裝式的反應(yīng)裝置，可以根據(jù)結(jié)構(gòu)或氫氣需求量的要求進行增加或減少反應(yīng)釜的數(shù)量，所產(chǎn)生的氫氣可以與氫燃料電池連接或氫內(nèi)燃機連接，而氫燃料電池或氫內(nèi)燃機在機動車、船舶甚至飛行器等領(lǐng)域都得到應(yīng)用。
【附圖說明】
[0019]圖1是實施例1反應(yīng)裝置的示意圖。
[0020]圖2是實施例2反應(yīng)裝置的示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0022]液體儲氫載體是一種可在常溫常壓下呈現(xiàn)液態(tài)的儲氫體系，包括至少兩種不同的儲氫組分，儲氫組分為不飽和芳香烴或雜環(huán)不飽和化合物，且至少一種儲氫組分為低熔點化合物，低熔點化合物的熔點低于80°C。
[0023]進一步地，儲氫組分選自雜環(huán)不飽和化合物，雜環(huán)不飽和化合物中的雜原子為N、S、0及P中的一種或多種。
[0024]進一步地，雜環(huán)不飽和化合物中雜環(huán)和芳環(huán)的總數(shù)為1~20，雜原子的總數(shù)為
I?20 ο
[0025]進一步地，相對于液態(tài)儲氫體系的總質(zhì)量而言，低熔點化合物的質(zhì)量分數(shù)為5?95%ο
[0026]進一步地，液態(tài)儲氫體系還包括加氫添加劑，加氫添加劑為極性溶劑和/或非極性溶劑。
[0027]進一步地，相對于每克儲氫組分而言，加氫添加劑的加入量為0.l~10mL。
[0028]進一步地，不同的儲氫組分分別選自苯、甲苯、乙苯、鄰二甲苯、對二甲苯、苯乙烯、苯乙炔、蒽、萘、芴、苯胺、咔唑、N-甲基咔唑、N-乙基咔唑、N-正丙基咔唑、N-異丙基咔唑、N-正丁基咔唑、吲哚、N-甲基吲哚