[发明专利]基于硅粉及硅料的制氢方法及制氢系统

说明书

本发明公开了一种基于硅粉及硅料的制氢方法及制氢系统，所述方法包括：S1、将硅粉放入碱溶液中，在第一温度T1条件下进行反应，生成偏硅酸钠和氢气，并在反应过程中释放热量，碱溶液温度升高；S2、当碱溶液温度升高至预设温度阈值T0后，将硅料放入碱溶液中，在第二温度T2条件下进行反应，生成偏硅酸钠和氢气。本发明中的制氢方法整个生产和反应过程具有零污染、零排放、不耗电的优点；制氢方法简单，可以充分回收利用光伏行业的废硅粉、废硅料及制绒废液，具有成本低、降低污染、易存储及运输等优点，在移动式制氢站和工业制氢领域有非常广泛的用途。

技术领域

本发明属于制氢技术领域，尤其是一种基于硅粉及硅料的制氢方法及制氢系统。

背景技术

氢能是一种极具应用潜力的清洁能源，世界各国都投入大量资金进行研发。制氢技术是氢能利用最重要的技术环节。当前，制氢技术包括化学、生物、电解、光解等方法。例如：

1、电解水制氢

水电解制氢是目前应用较广且比较成熟的方法之一。水为原料制氢过程是氢与氧燃烧生成水的逆过程，因此只要提供一定形式一定能量，则可使水分解。提供电能使水分解制得氢气的效率一般在75-85％，其工艺过程简单，无污染，但消耗电量大，因此其应用受到一定的限制。

2、矿物燃料制氢

以煤、石油及天然气为原料制取氢气是当今制取氢气的主要方法，该方法在我国都具有成熟的工艺，并建有工业生产装置。

2.1以煤为原料制取氢气

在我国能源结构中，在今后相当长一段时间内，煤炭还将是主要能源。煤气化制氢是指煤在高温常压或加压下，与气化剂反应转化成气体产物。气化剂为水蒸汽或氧(空气)，气体产物中含有氢等组分，其含量随不同气化方法而异。但是此方法投资大，污染物排放量大，耗水大，适合大规模氢气生产。

2.2以天然气或轻质油为原料制取氢气

该方法是在催化剂存在下与水蒸汽反应转化制得氢气，反应在800-820℃下进行。有部分氢气来自水蒸汽。用该方法制得的气体组成中，氢气体积含量可达74％，其生产成本主要取决于原料价格，我国轻质油价格高，制气成本贵，采用该方法有一定限制。大多数大型氨合成甲醇工厂均采用天然气为原料，催化水蒸汽转化制氢的工艺以石油及天然气为原料制氢的工艺已十分成熟，但因受原料的限制目前主要用于制取化工原料。

目前，我国的太阳级硅锭产量超过50万吨，在将硅锭切割成硅片的过程中产生约一半的硅粉，尽管这些微米量级的硅粉纯度高达99.9999％，由于混杂其他化学物质，回收成本高，往往作为废料处理，处理成本高并会带来一定的环境影响。此外，光伏行业每年还产生大量的废硅片、废硅棒、废硅锭等等。因此，急需找到一种能够提高废硅粉及废硅料的附加值的技术。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种基于硅粉及硅料的制氢方法及制氢系统。

发明内容

针对现有技术不足，本发明的目的在于提供一种基于硅粉及硅料的制氢方法及制氢系统。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

一种基于硅粉及硅料的制氢方法，所述方法包括：

S1、将硅粉放入碱溶液中，在第一温度T1条件下进行反应，生成偏硅酸钠和氢气，并在反应过程中释放热量，碱溶液温度升高；

S2、当碱溶液温度升高至预设温度阈值T0后，将硅料放入碱溶液中，在第二温度T2条件下进行反应，生成偏硅酸钠和氢气。

作为本发明的进一步改进，所述第一温度T1满足8℃≤T1≤25℃。

作为本发明的进一步改进，所述预设温度阈值TO为40℃，第二温度T2满足T2≥40℃。