一種氫能源模塊組合式混合發生系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種氫能源模塊組合式混合發生系統，其包括熱水鍋爐，熱水鍋爐通過電磁閥膨脹水箱連接模塊組合式反應釜，模塊組合式反應釜頂部連通集氣筒，底部連通沉淀槽，集氣筒依次連通二級過濾器，集氣罐以及儲氣罐；模塊組合式反應釜由多個獨立反應釜通過管道和通氣閥門連接而成，每一獨立反應釜內設有燃料棒，燃料棒上設有金屬觸媒燃料物；熱水鍋爐右側壁靠近槽頂的位置連通鍋爐出水管道，鍋爐出水管道連接電磁閥膨脹水箱；電磁閥膨脹水箱上設有膨脹水箱出水管，每一獨立反應釜的側壁上均設有一反應釜進水管，所有的反應釜進水管均連通至膨脹水箱出水管。本系統產生清潔能源，降低污染；且占地面積較小、原料易得、操作安全、成本低。
【專利說明】
一種氫能源模塊組合式混合發生系統
技術領域
[0001]本發明涉及能源領域，尤其涉及一種氫能源模塊組合式混合發生系統。
【背景技術】
[0002]隨著社會經濟的發展，能源和資源的消耗速度越來越快，世界對能源短缺和環境保護的呼聲不斷高漲，節約能源，保護環境已經成為人類可持續發展的必要條件，人們的注意力正轉向再生能源的利用和開發。燃料能源是其中消耗最多使用量最大的一種，其廣泛應用于工業生產和家庭生活等。傳統的燃料能源大多依賴柴油、煤氣等，這些能源的燃燒利用率不高，而且為不可再生能源并且燃燒后的排放對空氣和環境的污染較大，對人身的健康有潛伏著的危害。
【發明內容】
[0003]針對【背景技術】中存在的問題，本發明目的是提供一種氫能源模塊組合式混合發生系統，該系統是一種視具體能源需求將各個獨立反應釜為模塊的組合的混合反應體結構，可連續的產生高熱值與潔凈的混氫氣體，具有性能優良、模塊式組合，占地較小、燃料易得、成本較低，操作安全、經濟效益高的優點。
[0004]為實現所述技術目的，本發明采用如下技術方案予以實現。
[0005]—種氫能源模塊組合式混合發生系統，包括熱水鍋爐，熱水鍋爐通過電磁閥膨脹水箱連接模塊組合式反應釜，模塊組合式反應釜頂部連通集氣筒，底部連通多級沉淀槽，集氣筒依次連通二級過濾器，集氣罐以及儲氣罐;所述模塊組合式反應釜由多個獨立反應釜通過管道和通氣閥門連接而成，每一獨立反應釜內設有燃料棒，燃料棒上設有金屬觸媒燃料物;熱水鍋爐右側壁靠近槽頂的位置連通鍋爐出水管道，鍋爐出水管道連接電磁閥膨脹水箱；電磁閥膨脹水箱上設有膨脹水箱出水管，每一獨立反應釜的側壁上均設有一反應釜進水管，所有的反應釜進水管均連通至膨脹水箱出水管，每一獨立反應釜進水管上設有一高溫電磁閥；每一獨立反應釜頂部上連接一反應釜出氣管，每一反應釜出氣管上均設有防爆電磁閥；每一獨立反應釜的底部還連通反應釜排污管，每一反應釜排污管上設有電動排污閥和手動排污閥，反應爸排污管連通多級沉淀槽。
[0006]進一步的，熱水鍋爐的左側壁靠近爐底的位置連接燃燒機，燃燒機采用天然氣、柴油以及液化氣這些燃燒材料中的任一種對熱水鍋爐進行加熱。
[0007]進一步的，燃料棒中的金屬觸媒燃料物是由三種不同金屬觸媒、助氧化劑、堿化物以及酸化物制備而成。
[0008]進一步的，三種不同的金屬觸媒分別是鋁，鋅以及銅。
[0009]進一步的，金屬觸媒燃料為條形狀。
[0010]進一步的，所述多級沉淀槽包含依次串聯的一級沉淀槽，二級沉淀槽以及三級沉淀槽;所述一級沉淀槽連接所述反應釜排污管，所述三級沉淀槽通過反應釜循環管連通熱水鍋爐的頂部。
[0011]進一步的，所述反應釜循環管上靠近三級沉淀槽處設有反應釜循環栗。
[0012]進一步的，所述多級沉淀槽還連接有刮板式除料機。
[0013]進一步的，集氣罐連接集氣罐出氣管，儲氣罐連接儲氣罐出氣管，集氣罐出氣管和儲氣罐出氣管上均設有防爆電磁閥。
[0014]進一步的，儲氣罐的罐底處設有儲氣罐排污管，儲氣罐排污管上設有排污閥，儲氣罐排污管通過管道連接儲氣罐真空栗。
[0015]本發明的有益效果為:本系統中的金屬觸媒燃料物可以在反應釜中誘發水和氫氧分離反應產生所需的清潔能源，可以減少對傳統化石能源的依賴，并讓能源使用對環境的危害與污染大幅降低，故對能源產業和環境生態的和諧發展具有重要的意義，該系統占地面積較小、原料易得、操作安全、成本低，適合大規模推廣利用。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明的系統中熱水鍋爐、模塊組合式反應釜以及多級沉淀槽的連接結構示意圖；
[0017]圖2為本發明的系統中熱水鍋爐、模塊組合式反應釜、集氣筒、集氣罐以及儲氣罐的連接結構示意圖；
[0018]圖3為本發明的系統中反應釜、集氣筒、過濾器、集氣罐、儲氣罐以及刮板式除料機的連接結構示意圖；
[0019]圖4為本發明的系統中熱水鍋爐的結構示意圖；
[0020]圖5為本發明的系統中集氣筒與其他部件的連接關系示意圖；
[0021 ]圖6為本發明的系統中獨立反應釜的結構示意圖；
[0022]圖7為本發明的系統中多個反應釜組成的模塊組合式反應釜的結構示意圖；
[0023]圖8為本發明的系統中燃料棒和金屬觸媒燃料物結構示意圖；
[0024]圖9為本發明的系統中多級沉淀槽的結構示意圖；
[0025]圖10為本發明的系統中過濾器的結構示意圖；
[0026]圖11為本發明的系統中集氣罐的結構示意圖；
[0027]圖12為本發明的系統中儲氣罐的結構示意圖；
[0028]圖中:熱水鍋爐I;電磁閥膨脹水箱2;模塊組合式反應釜3;集氣筒4;多級沉淀槽5;二級過濾器6;集氣罐7;儲氣罐8;燃燒機9;鍋爐排污管10;排污閥11;鍋爐進水管12:鍋爐進水電磁閥13;鍋爐出水管道14 ；膨脹水箱出水管15 ；獨立反應爸16 ；反應爸安全管17;壓力表18；排空閥19;安全閥20 ；反應釜進水管21 ；高溫電磁閥22 ；反應釜出氣管23 ；防爆電磁閥24 ；反應爸排污管25 ；電動排污閥26 ；手排污動閥27 ；刮板式除料機28 ；沉淀槽循環管29 ；沉淀槽循環栗30; —級沉淀槽31; 二級沉淀槽32;三級沉淀槽33;串聯管道34;彎折管道35; —級過濾槽進水管36;過濾槽進水閥37 ； 二級過濾槽進水管38 ； 一級過濾槽排污管39 ； 二級過濾槽排污管40; 二級過濾槽的出氣管41;集氣罐出氣管42;儲氣罐出氣管43;儲氣罐排污管44;儲氣罐真空栗45; —級過濾槽46; 二級過濾槽47;燃料棒48;金屬觸媒燃料物49;集氣筒出氣管50 ο
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖對本發明作進一步說明:
[0030]請參考I和圖2，本發明實施例提供的所述的氫能源模塊組合式混合發生系統，用以產生高效熱能、成本低廉、無污染的清潔能源。其包括熱水鍋爐I;所述熱水鍋爐I通過電磁閥膨脹水箱2連接模塊組合式反應釜3;模塊組合式反應釜3頂部連通集氣筒4，底部連通多級沉淀槽5;所述集氣筒4依次連通二級過濾器6，集氣罐7以及儲氣罐8。
[0031]請參閱圖1和圖4，所述熱水鍋爐I可使用一般的自來水，熱水鍋爐I進入模塊組合式反應釜3內的水量和水位由電磁閥膨脹水箱2控制。熱水鍋爐I的左側壁靠近爐底的位置連接燃燒機9，燃燒機9可以用天然氣、柴油以及液化氣這些燃燒材料中的任一種對熱水鍋爐I進行加熱或者防止其結冰。所述熱水鍋爐I底部設有鍋爐排污管10，必要時，可以排除水中的污物或雜質或進行快速的排水。所述鍋爐排污管10上設有排污閥11，通過排污閥11打開和關閉鍋爐排污管10。所述熱水鍋爐I底部還連通鍋爐進水管12，所述鍋爐進水管12上設有鍋爐進水電磁閥13，所述鍋爐進水電磁閥13用以控制熱水鍋爐I的水位。所述熱水鍋爐I右側壁靠近槽頂的位置連通鍋爐出水管道14，所述鍋爐出水管道14連接電磁閥膨脹水箱2，所述電磁閥膨脹水箱2通過膨脹水箱出水管15分別連接多個獨立反應釜16，本發明通過電磁閥膨脹水箱2控制熱水鍋爐I的進水，以讓金屬觸媒燃料物可以在獨立反應釜16中誘發水和氫原子、氧原子的高速反應。
[0032]所述模塊組合式反應釜3由多個獨立反應釜16通過管道和通氣閥門連接而成，這樣設置可使各反應釜中的金屬觸媒燃料物都可以單獨和水進行高速反應，并可因相通的通氣管道，讓各個獨立反應釜16上層產生的氫水氣體，可以被分別收集到集氣筒4，然后再一起供氣。獨立反應釜16的數量依照系統尺寸大小或混合氫能源氣體的產量的需求而設定。有關每個獨立反應釜16的結構特征，以及多個獨立反應釜16的相互連接關系請參考下段描述。
[0033]請參考圖1、圖2和圖6，每一獨立反應釜16的左側壁連接一反應釜安全管17，所述獨立反應釜安全管17上依次設有壓力表18，排空閥19以及安全閥20。通過壓力表18觀察反應釜內的壓力變化;通過安全閥20用來控制模塊組合式反應釜3內的壓力不超過規定值以對保護反應爸。每一獨立反應爸16的側壁上均設有一反應爸進水管21，所有的反應爸進水管21均連通至膨脹水箱出水管15。為了單獨控制每一獨立反應釜16內的進水，每一所述獨立反應釜16進水管上設有一高溫電磁閥22，通過該高溫電磁閥22可以單獨控制獨立反應釜16內的進水。每一獨立反應釜16頂部上連接一反應釜出氣管23，所有的反應釜出氣管23均匯合至集氣筒4，讓各個獨立反應釜16上層產生的氫水氣體，可以被分別收集到集氣筒4，然后再一起供氣。每一反應釜出氣管23上均設有防爆電磁閥24。每一獨立反應釜16的底部還連通反應爸排污管25，每一所述反應爸排污管25上設有電動排污閥26和手動排污閥27，反應釜排污管25連通多級沉淀槽5。各個獨立反應釜16由于分別設置了各自的進水管和出氣管，且進水管和出水管上又分別單獨設置了閥門，所以可隨時自動或者人工控制關停反應釜上方氣體管件及下方水體管件，以單獨更換其中的燃料棒及置換燃料棒中的金屬觸媒燃料物29，而讓氫能源模塊組合式混合發生系統可以小時連續運轉；同時由于各個獨立的反應釜分別設置了各自的反應釜排污管25，且每個反應釜排污管25上均設有單獨的電動排污閥26和手動排污閥27，當金屬觸媒燃料物29與水的氫氧高速反應過于劇烈時，或操作人員欲隨時或緊急停止此氫氧高速反應時，可以自動或者手動安全、快速地打開排污閥，將反應釜中的水，排至安全的多級沉淀槽5中，以減緩或中止其氫氧高速反應。
[0034]下面對獨立反應釜16內部的反應介質進行詳細描述:每一所述獨立反應釜16內設有一燃料棒48，所述燃料棒48上設有金屬觸媒燃料物29，所述金屬觸媒燃料物29與水發生反應，產生氫氣及放出熱量。燃料棒48中的金屬觸媒燃料物29是由三種不同金屬觸媒、助氧化劑、堿化物，以及酸化物制備而成，其中助氧化劑為錳、鐵、鉻、鎳和釩等;堿化物為鉀、銣、銫陰離子，鉀、銣、銫陰離子;酸化物可以是七氧化二猛Μη207(也就是高錳酸的酸酐)；三氧化鉻Cr03(也就是鉻酸的酸酐)。金屬觸媒燃料物29中以金屬鋁的含量最高，鋁的成分百分比可以高達70%以上，其次以金屬鋅的含量次之，鋅的成分百分比可達20%以上，其余是銅。制備金屬觸媒燃料物29時，將原材料混制成一顆顆條形狀。條形狀的長度直徑可依后續所需要氫能源產量而定，長度直徑越大，產氫能源反應越持久，氫能源產量可越大。金屬觸媒燃料物29制備時，首先，采用機械式研磨方式，將各條形狀金屬顆粒表面的氧化膜加以磨除；或者將條形狀金屬浸泡于稀硫酸水溶液或是氫氧化鈉水溶液中，以去除條形狀金屬顆粒表面的氧化膜;其后，以清水清洗條形狀金屬顆粒，并加以瀝干、備用。反應前，將瀝干后的條形狀金屬顆粒，均勻放入燃料棒48中，再將燃料棒48放入已經加水的模塊組合式反應釜3中，以進行與水的氫能源發生反應。
[0035]請參閱圖1和圖9，所述多級沉淀槽5包含依次串聯連接的一級沉淀槽31，二級沉淀槽32以及三級沉淀槽33。所述一級沉淀槽31連接所述反應釜排污管25，所述三級沉淀槽33通過沉淀槽循環管29連通熱水鍋爐I的頂部。所述沉淀槽循環管29上靠近三級沉淀槽33處設有沉淀槽循環栗30，提供循環的動力，以將三級沉淀槽33內的上層澄清液回送到熱水鍋爐I。金屬觸媒燃料物29在燃料棒48中與水引發強烈氫氧高速反應的同時，會讓反應釜的水與分離出來的氧原子立即發生反應，而產生極為細微的副產品，細微的副產品為金屬觸媒氧化物或者硫化物，細微的副產品并懸浮于水中，而成為反應溶液，此反應溶液可根據其濃度或定時排入三級沉淀槽5，以使其中之金屬觸媒氧化物或者硫化物可以逐漸沉淀，并加以回收。反應溶液經過一級、二級以及三級沉淀后的澄清液，可利用沉淀槽循環栗30再打回熱水鍋爐I加熱，可以重復使用，并由熱水鍋爐I與獨立反應釜16之間的電磁閥膨脹水箱2控制，以隨時補充熱水給獨立反應釜16。三級沉淀槽5的上部都設有一釋自動排氣閥，可以自動排氣，以使三級沉淀槽5部承壓運行。此運作方式可使氫能源模塊組合式混合發生系統中的水能不斷的循環利用，而不需中途停機。如圖3所示，為了清除沉淀槽內的沉淀物質，所述多級沉淀槽5還連接有刮板式除料機28。
[0036]模塊組合式反應釜3內反應產生的水氣與水霧不能直接使用，故需由反應釜出氣管23收集水氫氣體到集氣筒4后，導入上下串聯的二級過濾器6內，利用二級過濾器6結構與其中的液態水，以對水氫氣體進行水氣與水霧的過濾及氣體的冷卻，通過二級過濾器6后，即可去除水氫氣體中多余的水氣與水霧，而成為混氫氣體。
[0037]如圖1和11所示，下面詳細描述二級過濾器6的結構:所述二級過濾器6包括依次串聯的一級過濾槽46和二級過濾槽47。在本實施例中，所述一級過濾槽46和所述二級過濾槽47下上串聯設置，當然根據需要也可以是左右串聯設置。所述一級過濾槽46的左側壁靠近槽頂的位置外接串聯管道34的下端，所述串聯管道34的上端連接所述二級過濾槽47的左側壁靠近槽頂的位置，所述二級過濾槽47內設有彎折管道35，所述彎折管道35的上端連接所述串聯管道34的上端，所述彎折管道35的下端位于所述二級過濾槽47的槽底處。從所述集氣筒4流出的混氫氣體經集氣筒出氣管50進入所述一級過濾槽46的槽底處，經過一級過濾槽46內的水過濾后進入串聯管道34，由串聯管道34進入所述二級過濾槽47內的彎折管道35，由所述彎折管道35到達所述二級過濾槽47的槽底處，經二級過濾槽47內的水過濾后由二級過濾槽47的槽頂的集氣罐出氣管42流入集氣罐7。所述一級過濾槽46的左側壁靠近槽頂的位置外接一級過濾槽進水管36，所述一級過濾槽進水管36上設有過濾槽進水閥37，用以控制進入一級過濾槽46內的水量。所述二級過濾槽47的左側壁靠近槽頂的位置外接二級過濾槽進水管38，二級過濾槽進水管38設有過濾槽進水閥37，用以控制進入二級過濾槽47內的水量，二級過濾槽進水管38與所述一級過濾槽進水管36匯合。所述一級過濾槽46的右側壁靠近槽底的位置外接一級過濾槽排污管39，所述一級過濾槽排污管39上設有排污閥11，所述二級過濾槽47的右側壁靠近槽底的位置外接二級過濾槽排污管40，所述二級過濾槽排污管40上也設有排污閥11，所述一級過濾槽排污管39向下延伸與所述二級過濾槽47排污管40匯合。
[0038]如圖11所示，所述集氣罐7的罐頂連接二級過濾槽的出氣管41的出氣口和集氣罐出氣管42的進氣口，所述集氣罐出氣管42連接儲氣罐8。所述集氣罐7的罐頂上分別設有壓力表18，排空閥19以及安全閥20。經過二級過濾器6過濾后產生的混氫氣體，可再經過集氣罐7，此集氣罐7在系統每次開機運轉時，可以作為系統釋壓及排出空氣的功能；其后，經緩沖后的混氫氣體再導入儲氣罐8，以使混氫氣體可以穩定的輸出，并達到防止氣體回流和保護二級過濾器6和集氣筒4的目的。
[0039]如圖12所示，所述儲氣罐8內的混氫氣體穩壓后可供后續的使用。所述儲氣罐8的罐頂連接所述集氣罐出氣管42的出氣口和儲氣罐出氣管43。所述集氣罐出氣管42上靠近所述儲氣罐8處設有防爆電磁閥24。所述儲氣罐8的罐頂上還設有還有壓力表18，排空閥19以及安全閥20。所述儲氣罐8的罐底處設有儲氣罐排污管44，所述儲氣罐排污管44上設有排污閥11，儲氣罐排污管44通過管道連接儲氣罐真空栗45。
[0040]本系統的工作原理，如下所述，
[0041 ]裝有金屬觸媒燃料物29的燃料棒48，放入加水的獨立反應釜中并使水溫達到攝氏80°C以上時，金屬觸媒燃料物29會與水開始快速反應，而使水分子中的氫的氘原子、氚原子、氧原子極快速地分離而出，并同步發生氘原子、氚原子、氧原子、水分子之間電子的高速反彈、高速沖擊、高速對撞及形成的共振運動中，繼而產生高含水氣、水霧的氫水氣體。氫水氣體在經過二級過濾器6去除氫水氣體中的水氣、水霧之后，即成為所需的高效熱能、成本低廉、絕對無污染的清潔能源:混和氫能源氣體。
[0042]在前述的高速反彈、高速沖擊、高速對撞及形成的共振運動中，氫原子的氘、氚和水分子之間會互相發生超高速碰撞，進而發生少部分原子、分子間的融合現象，而產生含水氣、水霧的氫水氣體。此氫氧高速反應的過程中，系統也會因為反應的聚合出現放熱現象，進而使反應釜的腔體內溫度、壓力逐漸升高，而形成更加激烈、更高速的反應。在此時刻，在不需外界的電能、熱能的情況下，就能引起反應釜中水的自然增溫與增壓的狀況。內含在燃料棒48的水在遇到100°C以上的熱源與壓力環境下，會更快速的釋出氫原子中的氘、氚、氧原子，并發生更激烈的高速對撞，而產生更多的高速渦輪共振效應，故而成為連鎖的高速氫氧分離反應現象。經過二級過濾器6濾除水氣、水霧，氫水氣體，即為混和氫能源氣體，其具有可燃性，且熱值可達到每立方米10,000-11500大卡，而燃燒溫度可達I，100-1，350°C (純氫的燃燒溫度約3，200°C左右)。由于，混和氫能源氣體不含任何雜質，故在燃燒(氧化)且釋放大量熱值后，只會還原成純凈的水分，而不會污染任何環境。
[0043]氫能源模塊組合式混合發生系統可持續不斷的產生高效熱能與完美潔凈的混合氫能源氣體，故可廣泛代替使用煤炭，天然氣，汽柴等化石能源油用來發電、采暖、汽車，輪船，航空、航天等等使用，更可為國家節能減碳、污染防治、治理霧霾，經濟發展、生態保護作出重大貢獻。
[0044]顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
【主權項】
1.一種氫能源模塊組合式混合發生系統，其特征在于:包括熱水鍋爐，熱水鍋爐通過電磁閥膨脹水箱連接模塊組合式反應釜，模塊組合式反應釜頂部連通集氣筒，底部連通多級沉淀槽，集氣筒依次連通二級過濾器，集氣罐以及儲氣罐;模塊組合式反應釜由多個獨立反應釜通過管道和通氣閥門連接而成，每一獨立反應釜內設有燃料棒，燃料棒上設有金屬觸媒燃料物;熱水鍋爐右側壁靠近槽頂的位置連通鍋爐出水管道，鍋爐出水管道連接電磁閥膨脹水箱；電磁閥膨脹水箱上設有膨脹水箱出水管，每一獨立反應釜的側壁上均設有一反應釜進水管，所有的反應釜進水管均連通至膨脹水箱出水管，每一獨立反應釜進水管上設有一高溫電磁閥；每一獨立反應釜頂部上連接一反應釜出氣管，每一反應釜出氣管上均設有防爆電磁閥；每一獨立反應爸的底部還連通反應爸排污管，每一反應爸排污管上設有電動排污閥和手動排污閥，反應釜排污管連通多級沉淀槽。2.根據權利要求1的氫能源模塊組合式混合發生系統，其特征在于:熱水鍋爐的左側壁靠近爐底的位置連接燃燒機，燃燒機采用天然氣、柴油以及液化氣這些燃燒材料中的任一種對熱水鍋爐進行加熱。3.根據權利要求1的氫能源模塊組合式混合發生系統，其特征在于:燃料棒中的金屬觸媒燃料物是由三種不同金屬觸媒、堿化物以及酸化物制備而成。4.根據權利要求3的氫能源模塊組合式混合發生系統，其特征在于:三種不同的金屬觸媒分別是鋁，鋅以及銅。5.根據權利要求3的氫能源模塊組合式混合發生系統，其特征在于:金屬觸媒燃料為條形狀。6.根據權利要求1的氫能源模塊組合式混合發生系統，其特征在于:多級沉淀槽包含依次串聯的一級沉淀槽，二級沉淀槽以及三級沉淀槽;一級沉淀槽連接反應釜排污管，三級沉淀槽通過反應釜循環管連通熱水鍋爐的頂部。7.根據權利要求6的氫能源模塊組合式混合發生系統，其特征在于:反應釜循環管上靠近三級沉淀槽處設有反應釜循環栗。8.根據權利要求6的氫能源模塊組合式混合發生系統，其特征在于:多級沉淀槽還連接有刮板式除料機。9.根據權利要求1的氫能源模塊組合式混合發生系統，其特征在于:集氣罐連接集氣罐出氣管，儲氣罐連接儲氣罐出氣管，集氣罐出氣管和儲氣罐出氣管上均設有防爆電磁閥。10.根據權利要求1的氫能源模塊組合式混合發生系統，其特征在于:儲氣罐的罐底處設有儲氣罐排污管，儲氣罐排污管上設有排污閥，儲氣罐排污管通過管道連接儲氣罐真空栗O
【文檔編號】C01B3/56GK105947978SQ201610281092
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月29日
【發明人】喬剛
【申請人】喬剛