CN103086322B

CN103086322B - 氢气产生装置

Info

Publication number: CN103086322B
Application number: CN201110348352.2A
Authority: CN
Inventors: 周柏圭; 杨建勋; 林猷翔; 朱鼎舜; 高信义
Original assignee: Young Green Energy Co
Current assignee: Young Green Energy Co
Priority date: 2011-11-03
Filing date: 2011-11-03
Publication date: 2015-02-25
Anticipated expiration: 2031-11-03
Also published as: US9061908B2; JP5567639B2; CN103086322A; US20130115142A1; JP2013095663A

Abstract

一种氢气产生装置，包括一反应槽、一第一盖体、一第二盖体及一第一导管。反应槽具有一容纳空间。容纳空间用以容纳一固态反应物。第一盖体覆盖容纳空间。第一盖体具有多个第一开孔。第二盖体设置于第一盖体上且具有一第二开孔。第一盖体与第二盖体之间形成一腔室。第一导管穿过第一盖体及第二盖体而延伸至容纳空间内。这些第一开孔围绕第一导管。一液态反应物用以透过第一导管到达容纳空间内并与固态反应物反应产生一氢气。氢气用以透过这些第一开孔到达腔室，并透过第二开孔被排出。

Description

氢气产生装置

【技术领域】

本发明关于一种气体产生装置，且特别是关于一种氢气产生装置。

【背景技术】

燃料电池(Fuel Cell，FC)是一种利用化学能直接转换为电能的发电装置。以质子交换膜燃料电池为例，其操作原理为氢气在阳极触媒层进行氧化反应，产生氢离子(H+)以及电子(e-)，或甲醇与水在阳极触媒层进行氧化反应，产生氢离子(H+)、二氧化碳(CO2)以及电子(e-)，其中氢离子可经由质子传导膜传递至阴极，而电子则经由外部电路传输至负载作功之后再传递至阴极，此时供给阴极端的氧气会与氢离子及电子于阴极触媒层进行还原反应并产生水。上述阳极所需的燃料氢气可藉由固态硼氢化钠(NaBH₄)储氢技术而得，其是将水加入固态硼氢化钠以反应产生氢气。

详细而言，可将固态硼氢化钠置于反应槽内，并将水导入反应槽以与固态硼氢化钠反应产生氢气。为提升水与固态硼氢化钠的反应速率，可藉由流道的设计以多点进水的方式将水从多个位置导入反应槽，然而过于复杂的流道会增加整体结构体积，且需配置较大静压的水泵将水打入燃料舱内。此外，当水与固态硼氢化钠在反应槽内反应产生氢气时，氢气会往反应槽低压处泄压而无法藉由氢气的流动驱使水到达固态硼氢化钠的各个部分，造成部分固态硼氢化钠无法与水反应而降低产氢效率。

美国专利编号US20070243431揭露一种燃料匣，含有用以产氢的固态燃料及催化剂，液态反应物由燃料匣的入口端进入而与固态燃料反应产生氢气，氢气则由燃料匣侧面的出口端排出。中国台湾专利编号200642156揭露一种卡匣，包括储存器及反应腔，当卡匣与接收器連接时，储存器内的第一反应剂可被传送至反应腔，而与反应腔的第二反应剂进行反应。中国台湾专利编号200904747揭露一种氢气机，其反应室具有填料口与排放口，使用者可自填料口将反应溶液与金属物质填入反应室内以进行反应，反应室内所产生的氢气可透过氢气输出管道输出，以供相对应的装置利用。

【发明内容】

本发明提出一种氢气产生装置，具有较佳的产氢效率。

本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

为达上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本发明之一实施例提供一种氢气产生装置，包括一反应槽、一第一盖体、一第二盖体及一第一导管。反应槽具有一容纳空间。容纳空间用以容纳一固态反应物。第一盖体覆盖容纳空间。第一盖体具有多个第一开孔。第二盖体设置于第一盖体上且具有一第二开孔。第一盖体与第二盖体之间形成一腔室。第一导管穿过第一盖体及第二盖体而延伸至容纳空间内。这些第一开孔围绕第一导管。一液态反应物用以透过第一导管到达容纳空间内并与固态反应物反应产生一氢气。氢气用以透过这些第一开孔到达腔室，并透过第二开孔被排出。

基于上述，在本发明的上述实施例中，由于第一导管被第一盖体的这些第一开孔所围绕，因此当液态反应物与固态反应物反应产生的氢气从导管所在之处往这些第一开孔流动时，会将液态反应物导引至固态反应物的各个部位，使固态反应物的反应较为完全，进而提升产氢效率。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举多个实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

【附图说明】

图1为本发明一实施例的氢气产生装置的立体图。

图2为图1的氢气产生装置的爆炸图。

图3为图1的氢气产生装置产氢的示意图。

图4为本发明另一实施例的氢气产生装置的立体图。

图5为图4的反应槽连接水槽的立体图。

图6为图5的水槽于排气口处的局部剖视图。

图7为图5的第二导管的局部立体图。

图8为本发明另一实施例的水槽的局部立体图。

50：固态反应物

60、80：液态反应物

70、90、90’：氢气

100、200：氢气产生装置

110、210：反应槽

110a：容纳空间

120、220：第一盖体

122：第一开孔

124：挡墙

124a：凹口

125：腔室

130、230：第二盖体

132、232：第二开孔

140、240：第一导管

150：过滤元件

160：中空管体

162：孔洞

234：第三开孔

270、370：水槽

272、372：排气口

274：透气不透液膜

280：第二导管

282：出口

284：网状元件

376：隔板

【具体实施方式】

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式之多个实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，而非用来限制本发明。

图1为本发明一实施例的氢气产生装置的立体图。图2为图1的氢气产生装置的爆炸图。图3为图1的氢气产生装置产氢的示意图。请参考图1至图3，本实施例的氢气产生装置100包括一反应槽110、一第一盖体120、一第二盖体130及一第一导管140。反应槽110具有一容纳空间110a，第一盖体120覆盖容纳空间110a，容纳空间110a用以容纳固态反应物50，固态反应物50例如为固态硼氢化钠。第二盖体130利用锁固(图1中，第二盖体130外围的圆圈即为锁固点)、卡扣、热压、胶合或其他方式设置于第一盖体120上，第一盖体120与第二盖体130之间形成一腔室125。

第一导管140穿过第一盖体120及第二盖体130而延伸至容纳空间110a内。第一盖体120具有围绕第一导管140的多个第一开孔122，且第二盖体130具有一第二开孔132。第一导管140用以导引液态反应物60到达容纳空间110a内并与固态反应物50反应产生氢气70，液态反应物60例如为液态水。氢气70会透过这些第一开孔122到达腔室125，并透过第二开孔132被排出。

在上述配置方式之下，由于第一导管140被第一盖体120的多个第一开孔122所围绕，因此当液态反应物60与固态反应物50反应产生的氢气70从导管140所在之处往这些第一开孔122流动时，会将液态反应物60导引至固态反应物50的各个部位，使固态反应物50的反应较为完全，进而提升产氢效率。此外，在液态反应物60与固态反应物50反应产氢的过程中，可能会产生其它反应生成物(如，四水合偏硼酸钠(NaBO2·4H2O))而阻挡了后续液态反应物60的流动，此时可藉由往这些第一开孔122流动的氢气70来突破所述反应生成物的阻挡，以将液态反应物60导引至固态反应物50的各个部位。

请参考图2，本实施例的第一盖体120具有延伸至腔室125内的多个挡墙124，这些挡墙124为多个同心圆结构并环绕第二开孔132，且这些第一开孔122环绕这些挡墙124。当液态反应物60到达容纳空间110a内与固态反应物50反应时，除了所产生的氢气70会透过这些第一开孔122到达腔室125外，容纳空间110a内的水气亦会透过第一开孔122到达腔室125。挡墙124的作用在于供水气凝结于其上，使部分的水气转化成水滴以达到减压的效果，避免腔室125内压力过大。此外，各挡墙124具有多个凹口124a，让氢气70可透过这些凹口124a越过各挡墙124而到达第二开孔132。另外，如图3所示，氢气产生装置100更包括一过滤元件150，过滤元件150配置于腔室125内，氢气70通过过滤元件150而到达第二开孔132(标示于图1及图2)，藉以过滤不纯物。

在本实施中，氢气产生装置100更包括一中空管体160。中空管体160固定于反应槽110而位于容纳空间110a内，中空管体160的管壁具有多个孔洞162，这些孔洞162分别朝向容纳空间110a的不同区域。第一导管140伸入中空管体160，使液态反应物60可透过这些孔洞162均匀地到达容纳空间110a内的各个区域。

如图1及图2所示，本实施例的第一导管140是透过第二开孔132穿过第二盖体130，然本发明不对第一导管140穿过第二盖体130的方式加以限制，以下藉由图式加以举例说明。

图4为本发明另一实施例的氢气产生装置的立体图。请参考图4，本实施例的氢气产生装置200包括反应槽210、第一盖体220、第二盖体230及第一导管240，反应槽210、第一盖体220与第二盖体230的组装方式以及固态反应物与液态反应物反应产氢的方式与前述氢气产生装置100类似，于此不再赘述。相较于前述氢气产生装置100的第一导管140是透过用以排出氢气的第二开孔132穿过第二盖体130，本实施例的第一导管240不是透过用以排出氢气的第二开孔232穿过第二盖体230，而是透过第二盖体230额外增设的第三开孔234穿过第二盖体230，进而通过第一盖体220到达反应槽210内。由于第一导管240并不占据第二开孔232的面积，故第二开孔232所提供的有效口径较大。此外，第一导管240及第二开孔232可分别连接到其他装置(如，下文中的水槽)，而不相互影响。

图5为图4的反应槽连接水槽的立体图。请参考图5，本实施例的氢气产生装置200更包括一水槽270及一第二导管280。水槽270具有一排气口272且用以容纳例如为水的液态反应物80。第一导管240连通水槽270，第二导管280连通第二开孔232并延伸至水槽270内。液态反应物80透过第一导管240从水槽270被导引至反应槽210而与反应槽210内的固态反应物反应产生氢气90。于反应槽210产生的氢气可透过第二导管280被导入水槽270，水槽270内的氢气90可透过排气口272被导引至一燃料电池堆以供其利用。由于在氢气90产生的过程同时会产生热，可透过水槽270内的液态反应物80对氢气90进行降温，避免氢气90的温度过高而对所述燃料电池堆造成损害。此外，液态反应物80可吸收氢气90中带有的少量不纯物(如产氢反应时所产生的氨气)。另外，反应槽210内的水气亦可透过第二导管280被导至水槽270内并溶于液态反应物80以循环利用。

图6为图5的水槽于排气口处的局部剖视图。请参考图6，本实施例的水槽270在排气口272具有一透气不透液膜274，用以将液态反应物80阻挡于水槽270内，并供氢气90通过。图7为图5的第二导管的局部立体图。请参考图7，本实施例的第二导管280的出口282具有一网状元件284，氢气90(绘示于图5)通过网状元件284到达水槽270内。氢气90会藉由网状元件284被分为较多的小气泡，以增加其与液态反应物80的接触面积，使液态反应物80可有效地对氢气90进行降温及有效地吸收氢气90中带有的少量不纯物。

图8为本发明另一实施例的水槽的局部立体图。请参考图8，在本实施例中，更可在水槽370内设置多个隔板376，这些隔板376形成弯折流道，被导入水槽370的氢气90’会通过弯折流道而到达排气口372，以增加氢气90’与水槽370内的液态反应物接触的时间，使液态反应物可有效地对氢气90’进行降温及有效地吸收氢气90’中带有的少量不纯物。

综上所述，在本发明的上述实施例中，由于第一导管被第一盖体的这些第一开孔所围绕，因此当液态反应物与固态反应物反应产生的氢气从导管所在之处往这些第一开孔流动时，会将液态反应物导引至固态反应物的各个部位，使固态反应物的反应较为完全，进而提升产氢效率。

以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施之范围，即大凡依本发明权利要求书及说明书内容所作之简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖之范围内。另外，本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露之全部目的或优点或特点。此外，本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。

Claims

1.一种氢气产生装置，包括：

一反应槽，具有一容纳空间，其中该容纳空间用以容纳一固态反应物；

一第一盖体，覆盖该容纳空间，其中该第一盖体具有多个第一开孔；

一第二盖体，设于该第一盖体上且具有一第二开孔，其中该第一盖体与该第二盖体之间形成一腔室；以及

一第一导管，穿过该第一盖体及该第二盖体而延伸至该容纳空间内，其中该些第一开孔围绕该第一导管，一液态反应物用以透过该第一导管到达该容纳空间内并与该固态反应物反应产生一氢气，该氢气用以透过该些第一开孔到达该腔室，并透过该第二开孔被排出，

该第一盖体具有多个挡墙，该些挡墙延伸至该腔室内。

2.如权利要求1所述的氢气产生装置，其中该些第一开孔环绕该些挡墙。

3.如权利要求1所述的氢气产生装置，其中该些挡墙为多个同心圆结构且环绕该第二开孔。

4.如权利要求1所述的氢气产生装置，其中各该挡墙具有多个凹口，该氢气用以透过该些凹口越过各该挡墙。

5.如权利要求1所述的氢气产生装置，其中还包括一过滤元件，其中该过滤元件配置于该腔室内，该氢气通过该过滤元件而到达该第二开孔。

6.如权利要求1所述的氢气产生装置，其中该第一导管透过该第二开孔穿过该第二盖体。

7.如权利要求1所述的氢气产生装置，其中该第二盖体还具有一第三开孔，该第一导管透过该第三开孔穿过该第二盖体。

8.如权利要求1所述的氢气产生装置，其中还包括一中空管体，固定于该反应槽而位于该容纳空间内，其中该第一导管伸入该中空管体，该中空管体的管壁具有多个孔洞，该些孔洞分别朝向该容纳空间的不同区域，该液态反应物用以透过该些孔洞到达该容纳空间。

9.如权利要求1所述的氢气产生装置，其中还包括一水槽，用以容纳该液态反应物，其中该第一导管连通该水槽，该液态反应物用以透过该第一导管从该水槽被导引至该反应槽。

10.如权利要求9所述的氢气产生装置，其中还包括一第二导管，连通该第二开孔并延伸至该水槽内，其中该氢气用以透过该第二导管从该反应槽到达该水槽内，该水槽内的该液态反应物用以对该氢气进行降温。

11.如权利要求10所述的氢气产生装置，其中该第二导管的一出口具有一网状元件，该氢气通过该网状元件而到达该水槽内。

12.如权利要求10所述的氢气产生装置，其中一水气用以透过该第二导管从该腔室到达该水槽内并溶于该液态反应物。

13.如权利要求10所述的氢气产生装置，其中该水槽具有一排气口，该水槽内的该氢气用以透过该排气口被导引至一燃料电池堆。

14.如权利要求13所述的氢气产生装置，其中该水槽内具有多个隔板而形成一弯折流道，该氢气通过该弯折流道而到达该排气口。

15.如权利要求13所述的氢气产生装置，其中该水槽在该排气口具有一透气不透液膜。