利用深层海水制备低氘氚水的系统及方法

摘要

本发明揭示了一种利用深层海水制备低氘氚水的系统及方法，所述系统包括深层海水抽取设备、海水提纯装置、制氢设备、氧气输送设备、水生成设备；所述深层海水抽取设备与海水提纯装置连接，经提纯后的海水输送至制氢设备，作为制氢设备的部分原料；制氢设备设有膜分离装置，通过膜分离装置将氢气中的氕分离出，而氢气中的氘、氚无法从膜分离装置过滤出；所述氧气输送设备通过制备而提供氧气，或者仅输送制备好的氧气；所述水生成设备接收制氢设备制备的氢气、氧气输送设备输送的氧气，制得健康水。本发明可制备不含具有放射性元素氘氚的轻水，提升人们的生活品质，满足人们对健康的需求。此外，本系统具有便携性，方便人们携带。

主权项

一种利用深层海水制备低氘氚水的系统，其特征在于，所述系统包括：深层海水抽取设备、海水提纯装置、制氢设备、氢气发电装置、氧气输送设备、水生成设备；所述深层海水抽取设备的抽水端设置于海的深层，将深层海水抽取出来，由海水提纯装置提纯；所述海水提纯装置先将抽取的海水过滤，而后去除设定的有害物质及盐分，经提纯后的海水输送至制氢设备，作为制氢设备的部分原料；所述制氢设备包括固态氢气储存容器、快速启动装置、液体储存容器、换热器、气化室、重整室；膜分离装置设置于分离室内，分离室设置于重整室的上部；液体储存容器中储存有液态的甲醇和水；通过固态氢气储存容器中储存固态氢气或/和快速启动装置为制氢设备提供启动能源；所述固态氢气储存容器中储存固态氢气，当制氢设备启动时，通过气化模块将固态氢气转换为气态氢气，气态氢气为氢气发电装置发电，作为制氢设备的启动电源；所述快速启动装置包括第一启动装置、第二启动装置；所述第一启动装置包括第一加热机构、第一气化管路，第一气化管路的内径为1～2mm，第一气化管路紧密地缠绕于第一加热机构上；所述第一气化管路的一端连接液体储存容器，通过原料输送装置将甲醇送入第一气化管路中；第一气化管路的另一端输出被气化的甲醇，而后通过点火机构点火燃烧；或者，第一气化管路的另一端输出被气化的甲醇，且输出的甲醇温度达到自燃点，甲醇从第一气化管路输出后直接自燃；所述第二启动装置包括第二气化管路，第二气化管路的主体设置于所述重整室内，第一气化管路或/和第二气化管路输出的甲醇为重整室加热的同时加热第二气化管路，将第二气化管路中的甲醇气化；所述重整室内壁设有加热管路，加热管路内放有催化剂；所述快速启动装置通过加热所述加热管路为重整室加热；所述液体储存容器中的甲醇和水通过原料输送装置输送至换热器换热，换热后进入气化室气化；所述原料输送装置提供动力，将液体储存容器中的原料输送至制氢设备；所述原料输送装置向原料提供1.1～5M Pa的压强，使得制氢设备制得的氢气具有足够的压强；气化后的甲醇蒸气及水蒸气进入重整室，重整室内设有催化剂，重整室下部及中部温度为350℃～409℃；所述重整室上部的温度为400℃～570℃；重整室与分离室通过连接管路连接；所述分离室内的温度设定为400℃～570℃；所述催化剂包括Pt的氧化物、Pd的氧化物、Cu的氧化物、Fe的氧化物、Zn的氧化物、稀土金属氧化物、过渡金属氧化物；其中，贵金属Pt含量占催化剂总质量的0.6％～1.8％，Pd含量占催化剂总质量的1.1％～4％，Cu的氧化物占催化剂总质量的6％～12％，Fe的氧化物占催化剂总质量的3％～8％，Zn的氧化物占催化剂总质量的8％～20％，稀土金属氧化物占催化剂总质量的6％～40％，其余为过渡金属氧化物；或者，所述催化剂为铜基催化剂，包括物质及其质量份数为：3‑17份的CuO，3‑18份的ZnO，0.5‑3份的ZrO，55‑80份的Al₂O₃，1‑3份的CeO₂，1‑3份的La₂O₃；所述氢气发电装置连接制氢设备，将发出的部分直流电输送至制氢设备；制氢设备通过自己制得的直流电带动电磁加热装置为重整室、分离室加热；同时，还将发出的直流电输送至系统的深层海水抽取设备、海水提纯装置、氧气输送设备、水生成设备，供这些设备运行，同时还供氢气发电装置自身运行；所述电磁加热装置包括形成重整室的重整缸体、形成分离室的分离缸体，设置于重整缸体外的第一加热线圈，分离缸体外的第二加热线圈，重整缸体、分离缸体内的温度传感器、压力传感器，以及电磁控制器；电磁控制器根据温度传感器、压力传感器感应到的数据控制第一加热线圈、第二加热线圈的电流，能使重整室、分离室瞬间达到设定温度；所述分离室内设有膜分离器，所述膜分离装置为在多孔陶瓷表面真空镀钯银合金的膜分离装置，镀膜层为钯银合金，钯银合金的质量百分比钯占75％～78％，银占22％～25％；重整得到的氢气中的氕能透过钯膜分离器，而大部分氘、氚则不能透过钯膜分离器；因而从膜分离器的输出端得到氕；所述膜分离装置将氢气中的氕分离出，氢气中的氘、氚无法被分离出膜分离装置，未能分离的氘、氚被另外收集；膜分离装置内的温度设定为300～500℃，压强小于5Mpa或压差不超过15公斤；系统启动时，通过快速启动装置制备氢气，将制备得到的氢气输送至氢气发电装置发电；而后将发出的电能启动制氢设备；所述制氢设备还包括电能估算模块、氢气制备检测模块、电能存储模块；所述电能估算模块用以估算氢气发电装置实时发出的电能是否能满足重整、分离时需要消耗的电能；如果满足，则关闭快速启动装置；氢气制备检测模块用来检测制氢设备实时制备的氢气是否稳定；若制氢设备制备的氢气不稳定，则控制快速启动装置再次启动，并将得到的电能部分存储于电能存储模块，当电能不足以提供制氢设备的消耗时使用；所述氢气发电装置为燃料电池系统，燃料电池系统包括：气体供给装置、电堆；所述气体供给装置利用压缩的气体作为动力，自动输送至电堆中；所述燃料电池系统还包括空气进气管路、出气管路；所述压缩的气体主要为氧气；空气与氧气在混合容器混合后进入电堆；所述燃料电池系统还包括气体调节系统；所述气体调节系统包括阀门调节控制装置，以及氧气含量传感器或/和压缩气体压缩比传感器；所述氧气含量传感器用以感应混合容器中混合的空气与氧气中氧气的含量，并将感应到的数据发送至阀门调节控制装置；所述压缩气体压缩比传感器用以感应压缩氧气的压缩比，并将感应到的数据发送至阀门调节控制装置；所述阀门调节控制装置根据氧气含量传感器或/和压缩气体压缩比传感器的感应结果调节氧气输送阀门、空气输送阀门，控制压缩氧气、空气的输送比例；压缩氧气进入混合容器后产生的动力将混合气体推送至电堆反应；所述燃料电池系统还包括湿化系统，湿化系统包括湿度交换容器、湿度交换管路，湿度交换管路为空气进气管路的一部分；所述反应后气体出气管路输送至湿度交换容器；所述湿度交换管路的材料只透水不透气，使得反应后气体与自然空气进行湿度交换，而气体之间无法流通；所述氧气输送设备通过制备而提供氧气，或者仅输送氧气；所述水生成设备接收制氢设备制备的氢气、氧气输送设备输送的氧气，制得健康水。