[发明专利]液态金属磁流体直接电解水制氢装置及方法

说明书

本公开提供了一种液态金属磁流体直接电解水制氢装置及方法。其中，一种液态金属磁流体直接电解水制氢装置，包括：容器；绝缘板，其设置在所述容器中，用于将所述容器分割成第一层容器和第二层容器；所述第一层容器为电解槽，第二层容器为密封室；液态金属管道，其为闭环密封管道且穿过所述第二层容器；所述液态金属管道内设置有液态金属；一对永磁铁，其设置于第二层容器内且包括永磁铁N极和永磁铁S极，分别设置于液态金属管道两侧；一对电极，其一端嵌入液态金属管道侧壁与液态金属直接接触，另一端穿过绝缘板；所述电极用于传输电能，且为电解水过程提供电能。本公开的该装置结构简单紧凑，便于模块化布置，方便清洗维护。

技术领域

本公开属于海洋能高效利用技术与电解海水制氢领域，尤其涉及一种液态金属磁流体直接电解水制氢装置及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

海洋蕴藏着世界上最丰富的资源，海洋能的开发利用对减少污染与温室气体排放具有重要意义。潮流能、波浪能、潮汐能等是海洋能的常见形式。海洋能发电装置多布置于远离海岸线的地方，电能利用需要布设海底电缆或设置海上充电平台，成本高昂且使用维护不方便。氢能以其清洁、高效、安全、可储存及运输等优点，被视为最理性的能源载体。海水是氢能源的主要来源，电解海水制氢具有广阔前景。目前制氢方式主要有化石燃料制氢、水电解制氢、生物质制氢、太阳能光解制氢等方式。其中化石燃料制氢没有从根本上解决污染严重、不可持续的问题，生物质制氢及太阳能光解制氢均在研发阶段，而水电解制氢操作简单、技术成熟、原料广泛、制取的氢气和氧气纯度高。但是电解水需消耗大量电能，利用可再生能源，尤其是海洋能制氢是未来的发展趋势。

利用“弃水、弃风、弃光”等可再生能源的剩余电力来制取氢气是近年来氢能发展的新思路。挪威在优特西拉岛建设了一套风力发电和氢气储能并发电全面结合的供电系统。2016年我国河北省沽源县建设的世界最大风电制氢综合利用示范项目已全部并网发电。然而，现有的可再生能源水电解制氢技术均需要将电能先收集转换成可用电压，再加载到电解槽的正负极，此过程增加装置的复杂性，造成能量的损耗。液态金属磁流体发电是以低熔点、高电导率的液态金属流体为工质进行磁流体发电。发电通道内的液态金属流经磁场区域时，切割磁感线，在两侧电极上产生感应电动势。液态金属磁流体发电没有机械能转换环节，可以替代旋转电机，近年来美国科学应用与研究协会、日本东京工业大学、中国科学院将其应用于海洋波浪能直接发电。但是，发明人发现液态金属磁流体发电存在大电流、小电压的特性，需要经过复杂功率转换系统才能输出直接可用电能，如果将液态金属磁流体技术直接应用于水电解制氢则可以解决这一难题，而目前液态金属磁流体技术还不能直接应用于水电解制氢。

发明内容

根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种液态金属磁流体直接电解水制氢装置，其构简单紧凑，便于模块化布置，方便清洗维护。

本公开的一种液态金属磁流体直接电解水制氢装置，包括：

容器；

绝缘板，其设置在所述容器中，用于将所述容器分割成第一层容器和第二层容器；所述第一层容器为电解槽，第二层容器为密封室；

液态金属管道，其为闭环密封管道且穿过所述第二层容器；所述液态金属管道内设置有液态金属；

一对永磁铁，其设置于第二层容器内且包括永磁铁N极和永磁铁S极，分别设置于液态金属管道两侧；

一对电极，其一端嵌入液态金属管道侧壁与液态金属直接接触，另一端穿过绝缘板；所述电极用于传输电能，且为电解水过程提供电能。

在一个或多个实施例中，所述电解槽包括阴极室和阳极室，所述阴极室和阳极室之间设置有阴阳极室隔膜。

在一个或多个实施例中，所述电解槽底部区域设置有进水口和出水口。