[实用新型]一种制备活性氢化钙的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种特定化学物质活性氢化钙（CaH₂·2H·2O）的制备装置，尤其是适用于通过控制化学反应条件来一步法合成特定化学物质的过程，属于气固相催化制备的一种技术。

背景技术

氢和氧作为能源载体具有来源丰富、能量密度高、绿色环保、储存方式与利用形式多样等特点。在新能源体系中，氢能将成为与电能并重而互补的终端二次能源，渗透并服务于社会经济生活的各个方面，在国家的能源安全和环境保护中占居重要地位。目前，美国、欧盟、加拿大、日本、中国、韩国和巴西等许多国家及地区都在积极发展氢能技术。在氢能利用的技术体系中，氢的储存与输配技术作为实际应用中的关键环节，已成为世界各国的研究焦点。特别是，为实现氢能在公共交通和移动通讯等领域的规模化应用，氢的储存与输配技术必须具备安全、方便和高效等基本特征。因此，氢的储存能力仍是当前的主要研究重点和技术瓶颈。现有储存方式主要有高压气态储氢、低温液态储氢和固态吸附或结合储氢等三大类，其中前两类还不具有安全、可靠和便利等技术优势，而第三类主要是通过化学结合或物理吸附方法将氢储存于固态材料中，具备处理方便、能量密度高且安全可靠等优点，被认为是当前最具实现性和最有发展前景的一种储氢方式，而若能同时吸附储氧的方式则更加值得探索。

国内外已有大量研究及报道涉及新型储氢材料与方式的开发，其中氢化钙之类的材料由于遇水分解时能释放出大量高纯氢气，可作为轻便的氢气发生剂，应用于野外作业时能提供高效能源，且释放出的氢负离子具有人体保健作用等，因其用途广泛正成为目前的开发焦点之一。如在最新公开且具有代表性的专利技术中，CN102198933A公开了一种新型高容量复合储氢材料硼氢化钙/一氨合硼氢化锂的制备方法；CN100595129C实用新型了一种纳米氢化钙及制备方法，其中涉及纳米尺寸金属氢化物及制备方法；CN102100699A公开了一种珊瑚氢化钙和精氨酸的组合物及其应用，其遇水分解后能释放出负氢离子，可应用于制备提高人体免疫力的保健品，或用于制备治疗心脑血管疾病的药物或保健品；CN102146027A则将氢化钙作为催化剂之一，公开了一种麝香酮的制备工艺等。

根据公知的《化学词典》解析，氢化钙（CaH₂）通常由纯度约99.5%精制钙在高温下通入提纯氢气反应制得。其在常温下与干燥空气、氮气、氯气均不反应,但在高温下可与上述气体发生化学反应，分别生成氧化钙、碳化钙、氯化钙。因此，以上及其他常规物理化学制备方法都存在最终反应产物成份较难把握、反应条件较难控制、制备成本较高和制备效率较低等缺陷，特别是至今未见能用氢化钙同时化学吸附储氢和储氧的报道。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种制备活性氢化钙的装置。

为解决技术问题，本实用新型的解决方案是：

本实用新型提供了一种用于前述活性氢化钙制备方法的水平管式电加热炉，包括电加热炉，该电加热炉具有水平横置的炉管，炉管外裹保温层，其内部套设一根石英反应管；石英反应管的一端内置石棉栅格，在石棉栅格中间插入通氢气的管路，另一端直接敞开接通大气。

作为一种改进，所述电加热炉通过导线连接至微电脑控制器并由其实现加热控制；电加热炉的额定功率为2千瓦，最高加热温度为1000℃；所述炉管的内径为6厘米，长度为90厘米；所述石英反应管的外径为5厘米，长度为120厘米，壁厚为0.2厘米；所述石英反应管端部的石棉栅格直径为4.8厘米，厚度为0.5厘米，其中心插管处的孔径为0.6厘米。内置式石英反应管能容纳原料量120～200克/批。

活性氢化钙的制备采用间歇式、一步法合成工艺，具体包括下述步骤：

（1）将原料氢化钙粉末均匀散置在水平管式电加热炉的石英反应管中段；

（2）石英反应管的两端均不密封，且处于常压干燥的空气环境中；以微小流量持续通入干燥氢气，控制氢气的流量使转化每克氢化钙的氢气用量为0.1～0.2升/小时；控制炉温为300℃～700℃，反应时间为8～12小时；在该反应条件下，氢化钙由于同时吸附氢和氧而制得活性氢化钙固体粉末，其分子式为CaH₂·2H·2O 。

反应过程的化学反应式如下：

CaH₂(S) + H₂(g) + O₂(g)→CaH₂·2H·2O (S)                     （1）