專利名稱：同時生成氫氣和氧氣的制備方法及制備系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及氫氣和氧氣的制備方法及制備系統。
背景技術：
目前，氫氣和氧氣的制備方法比較多，有單獨制備氫氣和氧氣的方法，有同時制備氫氣和氧氣的方法。其中単獨制備氫氣的方法有很多種，如氨分解法，裂化石油法，活潑金屬與酸反應法、強堿與鋁或硅反應法等；単獨制備氧氣的方法也有很多種，如空氣冷凍分離法，分子篩制氧法(吸附法)，高錳酸鉀加熱分解法，氯酸鉀加熱分解法等。同時制備氫氣和氧氣的方法主要是電解水法，即把水放入電解槽中，加入氫氧化鈉或氫氧化鉀以提高水的電解度，然后通入直流電，水就分解為氧氣和氫氣。這種制備方法，每制取I立方米氧，同時獲得2立方米氫。用電解法制取I立方米氧要耗電12 —15千瓦小吋，能源消耗大、很不經濟。從上述介紹可以看出，現有的制備氫氣和方法不僅制備エ藝復雜，而且需要消耗大量的資源和能源，不符合當前低碳環保的可持續發展理念。
發明內容
為此，本發明所要解決的技術問題是提供ー種僅利用水作為原料、制備エ藝簡便的同時制備氫氣和氧氣的方法，以克服現有技術存在的缺陷。為了解決上述技術問題，本發明采用如下的技術方案
一種同時生成氫氣和氧氣的制備方法，其包括如下步驟
A、先制備出480-540°C、壓強4.8-6. OMPa的水蒸氣；
B、再將A步驟的制得的水蒸氣進行磁共振處理；
C、最后將磁共振處理后的水蒸氣與80-100°C的液態水進行混合并以100-130Mpa的壓強進行射流從而獲得氫氣和氧氣。在本發明中，通過將將液態水變成水蒸氣，并將水蒸氣進行磁共振處理，這時水分子發生共振后，水分子的H-O夾角由104. 5°變成114.5°，更加活躍。而水蒸氣共振后，活躍的水分子通過射流處理，壓強陡然減壓形成的力會使H-O鍵斷裂，從而產生氫氣和氧氣。在本發明的優選設施方式中，所述磁共振處理和射流過程中均加入催化劑Ti02。通過添加催化劑，可以加速反應，從而提高氫氣和氧氣的生成效率和生成量。在本發明的優選實施方式中，為了減小能源的消耗和實現廢物利用，所述水蒸氣和液態水的制備通過冷卻水或常溫水與廢熱氣體進行熱交換的方式進行。所述冷卻水和廢熱氣體為發電或電漿或化學合成過程中的冷卻水和廢熱氣體。基于上述制備方法，本發明還提供一種同時生成氫氣和氧氣的制備系統，其包括
水蒸氣生成裝置，用于制備480-540°C、壓強4. 8-6. OMPa的水蒸氣；磁共振裝置，用于對制得的水蒸氣進行磁共振處理；、
射流裝置，通過射流的方式將磁共振處理后的水蒸氣與80-100°C的液態水進行混合并陡然減壓。 在本發明的優選實施方式中，所述磁共振裝置具有供水蒸氣通過的通道，通道內壁具有催化劑TiO2涂層或TiO2衍生物涂層。所述射流裝置內壁也具有催化劑TiO2涂層或TiO2衍生物涂層。所述射流裝置由窄通道和從窄通道陡然變大的寬通道構成。這樣的射流裝置能夠實現水蒸氣和液態水混合物的陡然減壓處理。在本發明的優選實施方式中，所述水蒸氣生成裝置為熱交換器，該熱交換器通過將冷卻水或常溫水與廢熱氣體進行熱交換從而可以制得的水蒸氣和80-100°C的液態水。通過上述詳細描述，可以看出，本發明的同時生成氫氣和氧氣的制備方法及制備系統具有工藝過程簡單、效率高、無需消耗大量能源的優點，對今后氫氣和氧氣的工業化、批量化制備具有推廣應用價值。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明進行詳細說明
圖I為本發明的制備方法流程示意 圖2為本發明的制備系統結構示意 圖3為磁共振裝置結構示意 圖4為水分子磁共振反應式；
圖5為射流裝置結構示意圖。
具體實施例方式如圖I所示，本發明的同時生成氫氣和氧氣的制備方法，其包括如下步驟
A、水蒸汽的制備先制備出480-540°C、壓強4.8-6. OMPa的水蒸氣；
B、磁共振處理再將A步驟的制得的水蒸氣進行磁共振處理；
C、混合并射流減壓最后將磁共振處理后的水蒸氣與80-100°C的液態水進行混合并射流陡然減壓處理，進而從減壓后的水中收集氫氣和氧氣。在本發明中，上述制備方法通過如圖2所示的制備系統進行，該制備系統有熱交換裝置100、磁共振裝置200，射流裝置300以及收集裝置400。其中，熱交換裝置100首先將發電、電漿、化學合成過程中的冷卻水和廢熱氣體進行熱交換，使20°C的水變成480-540°C、壓強4. 8-6. OMPa (用壓力泵增壓)的水蒸氣和80-100°C的液態水。水蒸氣直接輸送到磁共振裝置200中進行磁共振處理1-2秒，液態水則與經磁共振處理過的水蒸氣進行混合進入射流裝置300，經射流裝置300射流后，液態水和水蒸氣的混合物的壓強陡然降低，將水分子分裂成氫氣和氧氣，富含在水中，然后通過收集裝置400進行收集。收集裝置400可以是氣體電池，直接吸收水中的氫氣和氧氣。水蒸氣經磁共振處理后，如圖3所示，水分子H-O間夾角由104. 5°變成114. 5°。這樣水分子將變得更加活潑。如圖3所示，為了提高磁共振效果，磁共振裝置200的供水蒸氣通過的通道201內壁涂有催化劑TiO2。如圖4所示，射流裝置300由窄通道301和從窄通道陡然變大的寬通道302構成。由于通道陡然變大，液態水和水蒸氣的混合物的壓強突然降低，該突然變化產生的力會使H-O鍵斷裂，從而生成氫氣和氧氣。
同樣為了在減壓吋，讓水分子更加活潑，更加容易斷裂，射流裝置300的通道303內壁也涂有催化劑TiO2。上述催化劑TiO2還可以采用TiO2衍生物代替。在本發明的整個氫氣和氧氣制備過程中，只利用了發電、電漿、化學合成過程中的冷卻水和廢熱氣體，未消耗其它能源，并且可以實現了廢物資源的循環利用，具有低碳節能的特點。另外，即使在制備水蒸氣的過程中，能量消耗也是比較小的。以lkg20°C的水變為5200C的水蒸氣為例，整個過程僅需消耗熱量829Kcal。下表I-表3充分說明本發明制備氫氣和氧氣的效果(以處理IOOOkg水蒸氣為例)。
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論^^^ニ — .一從上表可以看出，水蒸氣溫度520°C，水蒸氣壓カ5. 3MPa，磁共振處理時間6秒，射流水流壓カ118MPa時得到的氫氣和氧氣最多,制備效果最好。但是，本領域技術人員應該認識到，上述的具體實施方式
只是示例性的，是為了更好的使本領域技術人員能夠理解本專利，不能理解為是對本專利保護范圍的限制，只要是根據本專利所掲示精神的所作的任何等同變更或修飾，均落入本專利保護的范圍。
權利要求
1.一種同時生成氫氣和氧氣的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 先制備出480-540°C、壓強4. 8-6. OMPa的水蒸氣； 再將A步驟的制得的水蒸氣進行磁共振處理； 最后將磁共振處理后的水蒸氣與80-100°C的液態水進行混合并以100-130Mpa的壓強進行射流從而獲得氫氣和氧氣。
2.根據權利要求I所述的同時生成氫氣和氧氣的制備方法，其特征在于所述磁共振處理和射流過程中均加入催化劑TiO2或TiO2衍生物。
3.根據權利要求I所述的同時生成氫氣和氧氣的制備方法，其特征在于所述水蒸氣和液態水的制備通過冷卻水或常溫水與廢熱氣體進行熱交換的方式進行。
4.根據權利要求3所述的同時生成氫氣和氧氣的制備方法，其特征在于所述冷卻水和廢熱氣體為發電或電漿或化學合成過程中的冷卻水和廢熱氣體。
5.根據權利要求I所述的同時生成氫氣和氧氣的制備方法，其特征在于所述磁共振處理時間為3-6秒。
6.—種同時生成氫氣和氧氣的制備系統,其特征在于,包括 水蒸氣生成裝置，用于制備480-540°C、壓強4. 8-6. OMPa的水蒸氣； 磁共振裝置，用于對制得的水蒸氣進行磁共振處理；、 射流裝置，通過射流的方式將磁共振處理后的水蒸氣與80-100°C的液態水進行混合并進行射流減壓。
7.根據權利要求6所述的同時生成氫氣和氧氣的制備系統，其特征在于所述磁共振裝置具有供水蒸氣通過的通道，通道內壁具有催化劑TiO2涂層或TiO2衍生物涂層。
8.根據權利要求6所述的同時生成氫氣和氧氣的制備系統，其特征在于所述射流裝置由窄通道和從窄通道陡然變大的寬通道構成。
9.根據權利要求6或8所述的同時生成氫氣和氧氣的制備系統，其特征在于所述射流裝置內壁也具有催化劑TiO2涂層或TiO2衍生物涂層。
10.根據權利要求6或8所述的同時生成氫氣和氧氣的制備系統，其特征在于所述水蒸氣生成裝置為熱交換器，該熱交換器具有分別通向磁共振裝置和射流裝置的兩個出口。
全文摘要
本發明涉及一種同時生成氫氣和氧氣的制備方法及制備系統，該制備方法的步驟為先制備出480-540℃、壓強4.8-6.0MPa的水蒸氣；再將A步驟的制得的水蒸氣進行磁共振處理；最后將磁共振處理后的水蒸氣與80-100℃的液態水進行混合并以100-130Mpa的壓強進行射流從而獲得氫氣和氧氣。制備系統包括水蒸氣生成裝置、磁共振裝置和射流裝置。本發明的這種同時生成氫氣和氧氣的制備方法及制備系統具有工藝過程簡單、效率高、無需消耗大量能源的優點，對今后氫氣和氧氣的工業化、批量化制備具有推廣應用價值。
文檔編號C01B3/04GK102616738SQ20111002834
公開日2012年8月1日 申請日期2011年1月26日 優先權日2011年1月26日
發明者李春銅 申請人:李春銅