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1、(10)申请公布号 CN 103282111 A (43)申请公布日 2013.09.04 CN 103282111 A *CN103282111A* (21)申请号 201180063733.4 (22)申请日 2011.12.28 1061374 2010.12.30 FR B01J 7/02(2006.01) C01B 3/06(2006.01) (71)申请人 海瑞克里兹 地址 法国勒阿亚扬 (72)发明人 吉勒贡蒂尔 皮埃尔伊瓦尔 克里斯蒂昂佩鲁特 (74)专利代理机构 北京信慧永光知识产权代理 有限责任公司 11290 代理人 张梅珍 陈桂香 (54) 发明名称 在浸入液体条件下由。
2、液体和固体之间化学反 应产生气体的自我调节生产工艺及装置 (57) 摘要 本发明涉及一种在浸入液体条件下根据需要 自我调节的气体 （G） 生产工艺， 所述气体 （G） 由液 体 （L） 和固体 （S） （例如， 氢由金属氢化物的水解 作用产生） 之间的化学反应产生， 且所述气体 （G） 不会在它的产生和它的传送之间受到污染。本发 明也涉及一种适于实施所述工艺的装置 （1） 。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2013.07.01 (86)PCT申请的申请数据 PCT/FR2011/053201 2011.12.28 (87)PCT申请的公布数据 WO2012/089984。
3、 FR 2012.07.05 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 8 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书8页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103282111 A CN 103282111 A *CN103282111A* 1/2 页 2 1. 一种根据需要自我调节的气体 （G） 生产工艺， 所述工艺是在浸入液体条件下执行 的， 且其包括 ： - 将含有固体 （S） 装载物 （6 ； 61） 的容器 （3 ； 31） 浸入液体 （L） 中， 所述液体 （L） 能够与 所述固体 （S） 反应来产生所述气体 （。
4、G） ； 将所述装载物 （6 ； 61） 布置在所述容器 （3 ； 31） 中的 位于没有任何装载物的自由缓冲容积 （v） 上方的内部容积的上部 ； 所述容器 （3 ； 31） 在它的 底部具有适于所述液体 （L） 渗透进入所述自由缓冲容积 （v） 的至少一个开口 （9 ； 91） ， 且在 它的顶部具有适于排出气体 （G0， G） 的至少一个孔 （8 ； 81） ； - 通过所述至少一个开口 （9 ； 91） ， 所述液体 （L） 渗透进入所述自由缓冲容积 （v） ， 且通 过借助所述至少一个孔 （8 ； 81） 把最初存在于所述容器 （3 ； 31） 中的气体 （G0） 排出， 所述容 器。
5、 （3 ； 31） 的所述内部容积中的所述液体 （L） 的液位上升 ； - 通过所述固体 （S） 与所述液体 （L） 接触而发生反应， 产生所述气体 （G） ， 所述容器 （3 ； 31） 的所述内部容积中的所述气体 （G） 朝向所述至少一个孔 （8 ； 81） 上升且从所述至少一个 孔 （8 ； 81） 中排出 ； 根据产生的气体的体积流量与通过所述至少一个孔 （8 ； 81） 排出的气体 的体积流量之间的差值， 所述容器 （3 ； 31） 中的所述液体的液位自动改变。 2. 如权利要求 1 中所述的工艺， 其特征在于， 它包括 ： 通过所述容器 （3 ； 31） 在所述液 体 （L） 中的。
6、浸入深度， 对所述容器中的所述气体 （G） 的压力进行调节。 3. 如权利要求 1 或 2 中所述的工艺， 其特征在于， 它也包括 ： 通过位于所述浸入液体 （L） 的深层或表面处的所述至少一个孔 （8 ； 81） ， 对从所述容器 （3 ； 31） 中排出的气体 （G） 进 行传送。 4. 如权利要求 1 至 3 中任一项所述的工艺， 其特征在于， 它也包括 ： 通过所述至少一个 孔 （8 ； 81） 的横截面的受控变化， 对排出的气体 （G） 的体积流量进行控制。 5.如权利要求1至4中任一项所述的工艺， 其特征在于， 所述固体装载物 （6 ； 61） 包括 ： 至少一个整体砌块、 以散装。
7、或整齐形式的颗粒、 泡沫材料或粉末， 可选择地， 所述整体砌块 具有至少一个贯通通道。 6.如权利要求1至5中任一项所述的工艺， 其特征在于， 所述固体装载物 （6 ； 61） 包括 ： 金属氢化物， 有利地为金属氢硼化物， 更有利地为 Mg(BH4)2或 NaBH4。 7. 如权利要求 1 至 6 中任一项所述的工艺， 其特征在于， 所述液体 （L） 包括淡水、 海水 或过氧化氢水溶液。 8. 如权利要求 1 至 7 中任一项所述的工艺， 其特征在于， 所述液体 （L） 和所述固体 （S） 适于产生氢 （H2） 。 9.如权利要求1至8中任一项所述的工艺， 其特征在于， 执行所述工艺以便为从。
8、选自燃 料电池、 燃烧器和燃气轮机的组件 （11） 提供氢。 10. 一种指定浸入液体中以便在浸入液体的条件下根据需要自我调节地生产气体的装 置 （1） ， 其特征在于， 它包括容器 （3 ； 31） ， 所述容器 （3 ； 31） 具有 ： 顶室 （5 ； 51） ， 所述顶室 （5 ； 51） 在它的内部容积中牢固地容纳固体装载物 （6 ； 61） ， 且 所述顶室 （5 ； 51） 设置有适于气体排出的至少一个孔 （8 ； 81） ； 底室 （4 ； 41） ， 所述底室 （4 ； 41） 由固定壁 （4a） 或移动壁 （41a ； 41b） 界定， 且所述底室 （4 ； 41） 设置有。
9、指定用于液体渗透进入它的内部容积的至少一个开口 （9 ； 91） ； 所述顶室 （5 ； 51） 和所述底室 （4 ； 41） 彼此相通， 有利地， 通过使所述顶室 （5 ； 51） 和所 权 利 要 求 书 CN 103282111 A 2 2/2 页 3 述底室 （4 ； 41） 连续实现彼此相通。 11. 如权利要求 10 中所述的装置 （1） ， 其特征在于， 所述至少一个孔 （8 ； 81） 具有受控 可变的横截面。 12. 如权利要求 10 或 11 中所述的装置 （1） ， 其特征在于， 在所述装置 （1） 浸入之前， 所 述至少一个开口 （9 ； 91） 或 / 和所述至少一个。
10、孔 （8 ； 81） 由盖子封闭。 13. 如权利要求 10 至 12 中任一项所述的装置 （1） ， 其特征在于， 在所述装置 （1） 浸入 之前， 所述底室 （41） 是缩回的 ； 有利地， 所述底室 （41） 的柔软的袜子形状的壁 （41a） 在所述 顶室 （51） 周围折叠且能够展开， 或有利地， 所述底室 （41） 的壁 （41b） 能够保持在所述顶室 （51） 周围且能够沿着所述顶室 （51） 滑动。 14.如权利要求10至13中任一项所述的装置 （1） ， 其特征在于， 所述至少一个孔 （8） 通 过用于传送产生的气体的管 （7） 延伸。 权 利 要 求 书 CN 1032821。
11、11 A 3 1/8 页 4 在浸入液体条件下由液体和固体之间化学反应产生气体的 自我调节生产工艺及装置 技术领域 0001 本发明涉及一种在浸入液体条件下根据需要自我调节的气体生产工艺， 所述气体 由液体和固体之间的化学反应产生 ( 例如， 由金属氢化物的水解作用产生的氢 ) 且不会在 气体的产生和传送之间受到污染。本发明也涉及一种适于实施所述工艺的装置。 背景技术 0002 特别受本发明影响的一个领域是为浮动的燃烧器提供氢， 该燃烧器具有例如信号 发出功能或热靶 (thermal target) 功能。另一个受影响的领域是为浮动的或浸入液体的 燃料电池提供氢。向燃烧器或燃料电池提供氢时需要。
12、提供高纯度氢。因此， 目的是优化反 应产率 ( 进行与所述氢有关的反应 ) 以及限制会使燃烧器或电池退化的污染。一般而言， 任何需要受控地供给高纯度气体 ( 气体由液体和固体之间的反应产生 ) 的应用， 特别是在 海上环境下， 都受到本发明的影响。 0003 控制固体的水解反应以便产生用于在没有引入污染的条件下传送所述产生的气 体的受控气体流量， 是本领域技术人员不得不每天面对的技术问题， 通过或多或少复杂的 装置获得或多或少满意的结果。 0004 美国专利 US4,155,712 描述了用于供给包含水容器的燃料电池的小型氢产生器， 所述水容器供给下面的第一水室， 所述第一水室通过薄膜与含有金。
13、属氢化物的第二室连 通。所述第二室与氢消耗装置连接。该气体渗透薄膜能够使水汽从第一水室传到第二室以 便与金属氢化物反应且通过水解作用产生氢。为平衡这两个室之间的压力， 控制第一水室 中的水的高度， 且因此控制从第一水室中传到第二室的水汽的数量， 从而可以根据需要调 节由水解作用 ( 水汽和金属氢化物之间的 ) 产生的氢的流量。因此， 用于调节氢产生的工 艺是基于通过薄膜的两个室之间的压力平衡且需要难以控制的复杂调节。 它不适于当浸入 液体时的操作， 也不适于在压力下的氢的产生。 0005 此外， 存在以浸入液体的固体氢产生器的方式用于为浮动气球充气的装置。英国 专利 GB1172691 和法国。
14、专利申请 FR2297077 描述了这样的装置。这些装置具有携有弹簧或 阀门的复杂结构。在它们之中， 以受控量的液体执行的固体 / 液体反应是在固体 / 液体紧 密接触 ( 所述固体浸入所述液体中 ( 且能够比作泡腾片 ) 的条件下进行的， 以便产生的气 体也能与所述液体紧密接触。 此外， 这些装置是在没有自我调节气体产生的条件下操作的。 自我调节气体产生的问题没有在这些文件中解决， 就这一点来说， 气体(氢)产生器必须刚 好产生气球膨胀所需的气体量。美国专利 US2,531,657 自身描述了浸入液体的气球膨胀装 置， 该装置操作时自我调节膨胀气体的产生。 该装置包括容器， 容器的底部有穿孔。
15、且容器的 上面放置有能够通过水解作用产生气体的固体装载物 (charge)。该容器布置在钟状物的 内部， 所述钟状物设置有可伸缩的底座且所述钟状物的上部设置有气体排出通道。当根据 美国专利 US2,531,657 所述的装置浸入液体时， ( 所述钟状物的底座缩回之后 ) 所述液体 渗透进入所述钟状物并且通过容器底部的穿孔开始与固体装载物接触。 固体装载物和液体 说 明 书 CN 103282111 A 4 2/8 页 5 之间反应产生的气体通过所述穿孔逸散且穿过含在钟状物内的液体上升到钟状物的顶部。 因此， 由气体的通道而导致的在液体中的湍流对于带来新的液体与固体装载物接触是有利 的。由于穿过。
16、液体的通道， 由该装置传送的气体能够携带液体的水滴和 / 或水汽以及固体 杂质 ( 尤其是当液体是海水时 )， 就其本身而言， 这用于为气球充气是不成问题的， 但是不 能满足用于供给燃烧器或氢电池所要求的纯度。 0006 法国专利FR554247和美国专利US2211430涉及包括有实心砌块的乙炔产生器， 该 实心砌块放置于第一容器中并且与包含在第二容器中的液体接触反应， 所述液体通过重力 渗透进入所述第一容器。 当减少或取消所需气体时(通过作用于气体排出阀门)， 在第一容 器中产生的气体的压力增加而将液体推回到第二容器中， 因此反应停止。这些产生器不是 浸入液体的。他们的结构与美国专利 US。
17、2,531,657 中所述的装置的结构类似， 产生的气体 以穿过液体的方式通过底部逸散。 0007 因此， 先前技术没有描述在浸入液体条件下根据需要用于由固体的水解作用而产 生气体的自我调节工艺或装置， 以及在其内没有引入污染的条件下所述产生的气体的传送 ( 所述传送不涉及 “过多的气体 / 液体接触” )。 发明内容 0008 针对这样的技术问题， 申请人提出创新而有效的解决方案。所述解决方案是从工 艺和装置方面分析的， 并且在其简化方面是显著的。 0009 根据第一主题， 本发明涉及一种根据需要自我调节的气体 (G) 生产工艺， 所述工 艺是在浸水条件下进行的且其包括 ： 0010 - 把。
18、含有固体 (S) 装载物 (6 ； 61) 的容器浸入液体 (L) 中， 所述液体 (L) 能够与所 述固体 (S) 反应来产生所述气体 (G) ； 把所述装载物布置在所述容器中的位于没有任何装 载物的自由缓冲容积 (v) 上方的内部容积的上部 ； 所述容器在它的底部具有适于所述液体 (L)渗透进入所述自由缓冲容积(v)的至少一个开口且在它的顶部具有适于排出气体(G0， G) 的至少一个孔 ； 0011 -通过所述至少一个开口， 所述液体(L)渗透进入所述自由缓冲容积(进入所述容 器的内部容积 )， 且通过所述至少一个孔把最初存在于所述容器的气体 (G0) 排出， 所述容 器的所述内部容积中的。
19、所述液体 (L) 的液位上升 ； 0012 - 所述固体 (S) 与所述液体 (L) 接触反应 ( 当所述液体 (L) 与所述固体 (S) 的装 载物接触时， 通过所述固体 (S) 与所述液体 (L) 反应 ) 产生所述气体 (G)， 所述容器的所述 内部容积中的所述气体 (G) 朝向所述至少一个孔上升且从所述至少一个孔中排出 ； 根据产 生的气体的体积流量与通过所述至少一个孔排出的气体的体积流量之间的差值， 所述容器 中的所述液体 (L) 的液位自动改变。 0013 产生的气体的体积流量是所述固体装载物中与所述液体接触(起反应)部分的函 数。排出的气体的体积流量是容器中的液体静压力以及至少一。
20、个排出孔的横截面的函数 ( 且也是产生的气体的物理特性的函数 )。所述至少一个排出孔的横截面可以是恒定的或 变化的 ( 例如， 它可以受到流量控制器或压力调节器的控制 )。因此， 有关气体的体积流量 的需要可以简单地对应于通过恒定的横截面的至少一个排出孔而排出所产生的气体的流 量， 或对应于由流量控制器或由压力调节器 ( 控制至少一个孔的横截面 ) 设定的排出的气 说 明 书 CN 103282111 A 5 3/8 页 6 体的体积流量。 0014 应当理解的是， 由于其结构和 / 或其在容器中的定位 ( 它的布置 )， 装载物能够使 在容器中的液体 (L) 和气体 (G0， G) 流通 ；。
21、 在所述容器之内， 所述气体 (G0， G) 从底部流通 到顶部。 0015 从上面的阐述中已经可以看出 ： 通过将容器中的所述气体以在至少一个排出孔的 方向上上升 ( “直接地” )， 本发明的所述工艺在限制液体和产生的气体之间的接触方面具有 一定的优势。 对于它的传送， 所述产生的气体不穿过充满液体的缓冲容积， 因此避免过于负 载以水汽和/或水滴形式并且带有杂质(包括在所述液体中)的所述液体。 因此， 本发明的 所述工艺能够自我调节地传送高纯度气体 ( 特别适于供给燃烧器和燃料电池 ( 见上文 )。 0016 因此， 本发明的所述工艺包括两个准备阶段和一个实际气体生产阶段 ( 连续或批 量。
22、生产 )。 0017 第一准备阶段包括容器 ( 含有固体 ) 在液体中的定位 ( 浸入阶段 )。因此， 所述 容器包括讨论中的固体装载物， 意味着 ( 至少一个开口 )， 随着它在液体中的浸入， 致使所 述装载物与所述液体接触且意味着 ( 至少一个孔 ) 能够排出由固体 / 液体接触后产生的气 体。所述接触不是一浸入就开始的。为此， 实际上将自由缓冲容积设置在所述容器的底部。 因此， 固体 / 液体反应的开始和从那里产生的气体的发出是可以控制的。这也是本发明的 所述工艺的某种优势。 0018 随着容器的浸入， 第二准备阶段包括所述容器的自由缓冲容积的排水。最初存在 于该容积中的所述气体 (G0。
23、) 由液体 (L) 驱出。 0019 在这两个准备阶段结束时， 随着固体 / 液体接触， 气体 (G) 产生。 0020 本发明的所述工艺适于根据需要具有自我调节的气体 (G) 的生产， 这是由于这样 的事实 ： 容器中的液体 (L) 的液位 ( 因此， 是所述液体 (L) 湿润所述固体装载物的部分 ) 是 由存在于所述容器中的气体 (G) 的体积控制的。存在于容器中的气体的体积的变化对应于 产生的气体的体积流量与能够排出 ( 通过至少一个孔 ) 的气体的最大体积流量之间的差 值。 0021 因此 ： 0022 - 如果产生的气体的体积流量大于通过所述至少一个孔排出的气体的最大体积流 量， 那。
24、么在容器中的气体体积的增加导致在所述容器中的液体液位的下降， 这导致所述固 体装载物与所述液体的接触部分减少 ( 或甚至是所述液体和所述固体装载物之间的分离 ： 见下文 )， 进而导致气体的产生流量的减小 ( 或甚至是停止 )。 0023 - 当液体的液位没有完全地充满容器时， 如果产生的气体的体积流量小于通过所 述至少一个孔排出的气体的最大体积流量， 那么在所述容器中的气体体积的减小导致在所 述容器中的液体液位的上升， 这导致所述固体装载物与所述液体的接触部分增加， 进而导 致气体的体积流量的增加。 0024 当排出的气体的体积流量相对于产生的气体的体积流量低至导致在液体中的液 位下降到位于。
25、缓冲容积 ( 容器中的没有任何装载物的容积 ) 中的装载物之下时， 那么缓冲 容积中没有液体的部分对于产生的过多的气体 ( 相对于排出的气体 ) 而言， 起到存储区的 作用。这样的存储是临时的。它仅在工艺开始自我调节的时间段内持续， 以便使 ( 产生的 / 排出的 ) 气体的流量平衡以及在所述容器中的所述液体的上升。 说 明 书 CN 103282111 A 6 4/8 页 7 0025 本发明的所述工艺还具有如下的大的优势 ： 不会由于在容器中的超压而出现爆炸 的危险(这对于诸如氢等爆炸性气体尤为有利)。 相对于排出的气体的流量， 由产生的气体 的过多流量引发的任何超压 ( 例如， 超压可以。
26、与排出气体的孔的意外阻塞有关 ) 都是不可 能的。 这是因为， 当在容器中的气体压力变得大于液体静压力时， 所述容器中的液体的液位 下降。可选择地， 如果该气体压力变得过大， 那么液位下降至至少一个开口 ( 缓冲容积的开 口容器的开口 ) 的位置 ； 接着， 过多的气体通过所述至少一个开口作为损耗逸散。因此， 容器中的气体压力在任何情况下都不会超过容器中的液体静压力。 0026 液体与固体 ( 装载物 ) 在固体的容积内或主要在它的表面处反应。最初存在的气 体 G0 和产生的气体 G 在已经到达至少一个孔后从其排出。因此， 有利地， 固体装载物对于 液体和气体是可渗透的， 或者固体装载物包括例。
27、如没有贯通通道的整体柱 ( 见下文 )。 0027 本领域技术人员理解， 本发明的所述工艺假设在至少一个孔 ( 用于从容器中排出 气体 ) 处的液体的压力低于 ( 至少稍低于， 但是要低于 ) 在至少一个开口 ( 用于液体进入 容器 ) 处的液体的压力。这规定了容器在液体中的位置， 并且规定了所述容器的顶部和底 部的概念。 示意性地， 完全可以把容器比作是倒置的漏斗或无底的瓶子， 在它们狭窄的末端 包含有固体装载物。 0028 本发明的所述工艺可以在任何液体 / 固体对下进行， 所述液体和固体能够通过彼 此反应产生气体。 在提及所述产生的气体的性质的同时， 在绝不限制的条件下， 可以提及下 面。
28、的反应对 ： 0029 ( 碳酸氢 ( 或碳酸 ) 钠 ( 或钙、 镁或钾 ) ； 酸性水 )- CO2； 0030 (AlN ； H2O)- NH3； 0031 (Zn ； HCl(aq)- H2)。 0032 产生的气体的性质当然取决于固体的成分以及液体的性质。 产生的气体可以主要 由一个或多个分子 (H2和 / 或 CO2和 / 或 NH3等 ) 组成。 0033 在本发明的所述工艺的实施范畴之内， 通过改变容器在液体中的浸入深度， 可以 控制在容器中的气体压力。 这是因为在容器中的气体压力几乎与容器浸入深度处的所述液 体的液体静压力相等(除了压力下降)。 控制的可能性构成本发明的所述工。
29、艺的一定优势。 0034 因此， 在没有采用用于自我调节的机械方式下， 本发明的所述工艺能够根据需要 ( 也就是， 根据排出的气体的体积流量 ) 对产生的气体的体积流量进行自我调节。在此方 面， 本发明的所述工艺是非常容易实施的工艺。 如上所述， 它也可以通过选择浸入深度来设 定传送的气体的压力。也如上所述， 它最后可以传送产生的没有污染的气体。 0035 可以在浸入液体的深处或表面处通过至少一个孔从容器中传送排出的气体。 0036 根据一个实施变型体(见上文)， 本发明的所述工艺也包括通过至少一个孔(用于 排出所述气体 ) 的横截面的受控变化对排出的气体的体积流量的控制。这样的控制可以根 据。
30、用户的需要， 经过一段时间后， 改变将要排出的产生的气体的体积流量。 0037 固体装载物(它对于液体和气体是可渗透的(由于它的性质或由于在它的容积内 存在至少一个通道)以便使固体/液体反应取得良好进展以及使从固体块中产生的气体实 现良好排出， 或它也可以以不占据容器内部容积的整个上部宽度的柱的形式布置 ) 事实上 是来自先前技术的装载物， 它可以以它的成分和几何结构为特征。至于所述固体装载物的 几何结构， 具体地， 所述几何结构可以由一个或多个整体砌块、 散装或整齐地布置的颗粒、 说 明 书 CN 103282111 A 7 5/8 页 8 粉末或泡沫材料组成， 可选择地， 所述整体砌块具有。
31、至少一个贯通通道 ( 能够成为气体 (G0 和 G) 以及液体 (L) 从所述容器的底部垂直通到顶部的通道， 特别地， 假设所述砌块阻塞容 器 )。至于所述固体装载物的成分， 它可以包括 ( 或甚至包含有 ) 金属氢化物， 有利地为金 属 ( 碱金属或碱土金属 ) 氢硼化物 (borohydride)， 更有利地为 Mg(BH4)2或 NaBH4(NaBH4是 特别优选的)。 这样的氢化物特别适于与水(淡水、 海水以及过氧化氢水溶液)反应并产生 氢 ( 通过水解作用 )。固体也可以在所述固体装载物的成分中包括， 一般是小于 5 ( 重量 比)的诸如反应催化剂(例如， 柠檬酸)、 粘合剂、 抗氧。
32、化剂和促进成形的试剂(在装载物是 颗粒或砌块的情况下 ) 的添加剂。 0038 一般而言， 本发明的所述工艺有利地是以淡水、 海水以及过氧化氢水溶液作为液 体进行的。 0039 在所述工艺的有利实施变型体范畴之内， 固体和液体是适于产生氢的。 因此， 具体 地， 产生的氢可以是用于供给从燃料电池、 燃烧器和燃气轮机中选出的组件。 本发明的所述 工艺对这样的供给的实施是非常有利的。 根据上文所述， 应当理解， 本发明的所述工艺尤其 适于为在海上环境下的燃料电池、 氢燃烧器和燃气轮机受控地提供(几乎)没有杂质的氢。 尽管在这样的环境下氢 ( 或所述任何其它气体 ) 的产生的自我调节功能不是通常必要。
33、的， 但是也没有完全排除以实施所述工艺来用氢 ( 或甚至用另外的气体 ) 为结构体充气。 0040 根据第二主题， 本发明涉及一种浸入液体中的对气体产生的进行自我调节的装 置， 所述装置适于上述工艺的实施。所述装置包括容器， 所述容器具有 ： 0041 - 顶室， 所述顶室在它的内部容积中牢固地容纳固体装载物且所述顶室设置有适 于气体排出的至少一个孔 ； 0042 - 底室， 所述底室由固定壁或移动壁界定且所述底室设置有用于液体渗透进入它 的内部容积的至少一个开口 ； 0043 所述顶室和所述底室彼此相通， 有利地通过使所述顶室和所述底室连续实现二者 彼此相通。 0044 装置包括单个部件 ：。
34、 容器(包括两个室)且示意性地， 完全可能把所述容器比作是 倒置的漏斗或无底的瓶子， 在它们狭窄的末端部包含有固体装载物的。 0045 通过任何适于它结构的方式， 将固体装载物牢固地 ( 以牢固的方式布置 ) 布置在 容器的上部室中。在所述固体装载物是粉末装载物或由颗粒组成的情况下， 例如把它放置 在例如金属丝网包层中。在所述固体装载物是砌块 ( 可选择地， 具有贯通通道 ) 或泡沫材 料的情况下， 例如通过固定在所述容器的壁上的片将它固定。 根据一个变型体， 固体装载物 可以阻塞容器的顶室 ( 接着可能提到水平装载物 ； 在该变型体的范畴之内， 应当理解， 至少 一个气体排出孔是在所述水平装。
35、载物的上方， 且所述水平装载物 ( 粉末、 泡沫材料或具有 贯通通道的整体砌块)对于液体和气体是可渗透的， 或根据另一个变型体， 能够以柱(没有 贯通通道的整体砌块 ) 的形式牢固地附着于顶室的上部壁 ( 接着可能提到垂直装载物 )。 0046 由于它的结构和 / 或它的定位 ( 它的布置 )， 在任何情况下， 装载物能够使在容器 中的液体 (L) 和气体 (G0， G) 流通， 气体 (G0， G) 能够在所述容器之内从底部到顶部流通。 0047 所述至少一个气体排出孔可以具有受控变化的横截面， 经过一段时间， 必要时这 可以控制从容器中排出的气体的体积流量。 0048 应当注意的是， 顶室。
36、和底室这两个室未必是在结构上隔开的。 应当理解的是， 顶室 说 明 书 CN 103282111 A 8 6/8 页 9 包括在任何情况下的含有固体装载物的容器的顶部， 且底室包括将要组成缓冲容积的容器 的底部。 0049 根据一个变型体， 在使用装置之前， 容器的底室的所述至少一个开口或 ( 和 ) 容 器的顶室的所述至少一个孔是由盖子封住的。因此， 所述至少一个开口可以是由在浸入时 能够被破坏 ( 例如以接触液体而溶解的方式或以任何为此目的而设置的机构的破裂的方 式等 ) 的盖子初始密封 ( 关闭 )。所述至少一个孔也可以是由在浸入时能够被破坏 ( 例如 在气体压力作用下一旦装置浸入就破裂。
37、或以任何为此目的而设置的机构的破裂的方式等 ) 的盖子初始密封 ( 关闭 )。 0050 根据一个变型体， 在浸入装置之前， 容器的底室是缩回的。具体地， 该变型体可以 如以下的两个实施例存在 ： 所述底室的柔软的袜子形状的壁能够在顶室周围折叠且能够展 开， 或所述底室的壁能够保持在顶室周围且能够沿着所述顶室滑动。在使用装置之前的存 储条件下， 该变型体 ( 更具体地是它的第二实施例 ) 对于限制所述装置的尺寸是特别有利 的。 0051 容器可以设置有稳定器。 在所述容器中的液体的液位变化以及连接到固体装载物 消耗的重量减小的作用下， 尽管所述容器中的惯性中心在变化， 但是该稳定器的作用是， 。
38、例 如保持所述容器浸入在期望的深度和位置。 假设所述底室最初是缩回的(见上文)， 当装置 是浸入液体中时， 也可以使底室展开。 0052 根据一个变型体， 适于例如在液体的表面处传送气体， 顶室的至少一个孔通过气 体传送管 ( 与所述孔连接 ) 延伸。所述管的作用是驱驶从容器中排出的气体到它们传送的 位置， 可选择地， 传送到所述液体的表面处 ( 例如， 为燃料电池、 燃烧器或燃气轮机提供气 体 )。 附图说明 0053 在绝不限制的条件下， 将参照附图对本发明所述的工艺以及装置进行说明。将参 照所述附图中的最后一个对本发明所述工艺中的实施例进行更加具体地说明。 0054 图 1 示意性地表示。
39、用于在表面处产生气体的本发明的浸在液体中的装置。 0055 图 2a 和图 2b 示意性地表示分别在存储和操作条件下的本发明的装置 ( 有利的变 型体 )。 0056 图 3a 和图 3b 也示意性地表示分别在存储和操作条件下的本发明的装置 ( 另一个 有利的变型体 )。 0057 图 4 表示用于示例中的装置 ( 图 1 中所示类型的装置 ) 的简图以及用于测量装置 的操作的曲线。 具体实施方式 0058 参照图 1， 在可操作的配置中， 本发明的装置 1 是浸入在液体 L 中的。装置 1 包括 容器 3， 容器 3 包括彼此连通的且连续的 (contiguous， 这些室不是在结构上隔开的。
40、 ) 底室 4( 最初已经用作缓冲容积 ) 和顶室 5。顶室 5 包括由可渗透的固体组成的装载物 6， 且顶 室 5 设置有孔 8， 孔 8 连接到上升到液体 L 表面的管 7。用于控制产生的气体 G 的体积流量 的阀门 12 连接在管 7 的开口末端 8的附近 ( 在所展示的变型体中 )。底室 4 设置有与液 说 明 书 CN 103282111 A 9 7/8 页 10 体 L 相通的开口 9。为了让组件 11( 可以由例如燃烧器、 燃料电池、 燃气轮机或膨胀结构组 成 ) 使用由装置 1 产生的气体 G， 管 7 可以把该气体传送到表面。在图 1( 其显示了在操作 中的、 浸在液体中的装。
41、置 ) 中， 液体 L 已经渗入底室 4( 它已经充满所述底室 4) 且部分地渗 入顶室 5( 在所述顶室 5 中的所述液体的液位已经由标记 2 给出 )， 所以液体 L 湿润了部分 装载物 6， 并且因此液体 L 与所述固体装载物 6 反应而产生气体 G。 0059 在所述图 1 中， 可以非常清楚地理解， 在没有被液体 L 污染的情况下， 通过顶部把 气体 G 排出。 0060 图 2a 和图 2b 表示本发明装置的有利的变型体， 特别是在使用之前的存储期间关 于它的尺寸的有利变型例。容器 31 由两个室 ( 底室 41 和顶室 51) 组成 ： 管状的顶室 51 包括固体装载物 61 且。
42、管状的顶室 51 设置有孔 81 ； 在使用之前， 管状底室 41 起初是缩回的 ( 如在图 2a 中所示 )。因此， 在存储期间 ( 在使用之前 ) 的装置的容积减少至由底室 41 包 围的顶室 51 的容积。当使用装置时， 也就是说， 就在它浸入之前， 底室 41 的壁 41a 能够沿 着顶室 51 滑动 ( 例如， 在自身重量作用下或由稳定器下拉作用下 ) 以便定位， 以便扩大容 器31的容积从而形成底室41， 即， 缓冲容积v(参照所述装置的使用)。 根据图示的变型体， 滑动之后， 底室 41 的壁 41a 通过卡在外壳 132 中的销 131 保持在顶室 51 处， 外壳 132 设。
43、置 于顶室 51 的外围。O 型环有利地插在销 131/ 外壳 132 的结合点处。管状室 41 和 51 优选 地具有圆形或矩形横截面。 0061 根据另一个结构， 如图 3a 和 3b 所示， 底室 41 由柔软的管状膜片 41b 组成， 膜片 41b 的一端牢固地附着于顶室 51。膜片 41b 最初是在顶室 51 周围以 ( 一个或 ) 多个折线 折叠的， 如在图 3a 中所示。在浸入所述装置之前， 所述膜片 41b 能够展开 ( 例如， 在自身重 量作用下或由稳定器下拉作用下 ) 以形成底室 41。 0062 现在， 根据图 4 用本发明所述工艺的实际实施例来说明本发明。用图 1 中示。
44、意性 表示的那种类型的装置来实施所述工艺并且以所述图 4 中的左侧部分重现所述工艺。 0063 该示例涉及氢的产生， 通过由硼氢化钠 (sodium borohydride) 和柠檬酸 (citric acid， 所述柠檬酸起到分解催化剂的作用 ) 的混合物 ( 重量比为 10 1) 与水的反应。 0064 可渗透的粉末固体装载物 6(400 克 NaBH4+40 克柠檬酸充分混合 ) 放置在容器 3( 总高度为 16cm) 的顶室 5 中。固体装载物 6 占据容器 3 中的顶室 5 中超过 9.5cm 的高 度。因此， 起到缓冲容积 (v) 作用的容器 3 中的底室 4 具有 6.5cm 的。
45、高度。如上所述， 在图 4 中， 在示意性地表示了用于本发明所述工艺的实施的装置的同时， 示意了表示其操作的测 量曲线。 0065 容器 3 中的顶室 5 设置有具有受控可调表面积的出孔 8， 这可以调节能够从容器 3 中排出的氢的最大体积流量。 0066 在 t 0s 时， 把装置浸入， 调整孔 8 的大小以便使传送氢的体积流量为 D1 0.321/min。如在图 4 中所示的容器中的水位曲线和由装置产生的氢的流量曲线图示了本 发明的装置的操作。 0067 从 t 0s 开始， 水渗入容器 ( 点 a) 而通过孔 8 驱出最初含在所述容器 3 中的气 体 ( 空气 G0)。没有氢的产生。在 。
46、t 180s 时， 水开始与固体装载物 6 的底部接触 ( 点 b) 且开始产生氢 ( 点 a )。只要产生的气体的体积流量小于排出的氢 (D1) 的最大体积流 量 ( 由孔 8 的直径确定的排出流量 )， 那么水继续上升且渗透进入装载物 ( 直到点 c)。产 说 明 书 CN 103282111 A 10 8/8 页 11 生的氢的体积流量迅速地增加。当产生的氢的流量超过 ( 点 b ) 排出的氢 (D1) 的最大体 积流量 ( 由孔的直径确定 ) 时， 在水已经渗透几毫米进入装载物 6( 点 c) 的不久之后， 产生 的包含于容器中的气体的体积接着增加并且开始将水推回。因为装载物已经湿润，。
47、 所以尽 管水位低于装载物6， 但是氢的流量仍增加一会儿。 产生的氢的体积流量接着下降且当它回 到低于排出的 D1 的最大体积流量 ( 由孔 1 的直径确定 ) 时， 包含于容器 3 中的气体的体积 下降且在容器3中的水接着再开始上升(从点d)。 因此， 这样的循环重现多次， 根据需要提 供具有自我调节的氢的生产。 0068 产生的氢 ( 几乎 ) 没有杂质。 说 明 书 CN 103282111 A 11 1/3 页 12 图 1 图 2a 图 2b 图 3a 说 明 书 附 图 CN 103282111 A 12 2/3 页 13 图 3b 说 明 书 附 图 CN 103282111 A 13 3/3 页 14 图 4 说 明 书 附 图 CN 103282111 A 14 。