[發明專利]帶微凸臺陣列結構的自熱型醇類重整制氫微通道反應器

無效

• 申請號: 200910100100.0
• 申請日: 2009-06-22
• 公開（公告）號: CN101580227A
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發明（設計）人: 梅德慶;錢淼;姚喆赫;陳子辰
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C01B3/32
• 分類號: C01B3/32
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及一種醇類重整制氫微通道反應器，尤其是一種帶微凸臺陣列結構的自熱型醇類重整制氫微通道反應器。

技術背景

能源和資源是人類賴以生存和發展的源泉，隨著社會經濟的發展，已有的能源和資源正在以越來越快的速度消耗。隨著石油等常規資源日益枯竭和環境污染的日益嚴重，開發和利用清潔、廉價的燃料資源受到各國的普遍關注。其中氫能由于具有資源豐富、熱值高、無污染等優點而得到了各國的普遍關注，應用日益廣泛。

車載燃料電池是氫能應用的一個重要途徑。直接把氫氣作為燃料電池電動車的燃料，它的體積能量密度較低，不便于攜帶和添加，而且使用高壓容器或儲氫材料儲氫也還存在許多有待克服的安全和技術問題。液態的烴類或醇類用“化學”方法儲備氫，具有較高的能量密度，烴類或醇類還具有宜于攜帶運輸、可以像汽油一樣加注等優點，因而它們的重整制氫研究對于氫燃料電池等耗氫設備很有價值。于是，液態技術及其反應裝置的研究將具有廣闊的應用前景。

醇類重整制氫反應機理研究和高效醇類重整制氫催化劑制造是醇類重整制氫技術研究的一個重要方面。國內外相關單位都對其進行了細致的研究，并研制出了適合甲醇、乙醇等不同醇類重整制氫的催化劑。醇類重整制氫反應器的設計開發是醇類重整技術研究的另一個重要方面。重整制氫反應器根據反應器結構不同可分為管式和板式兩種不同形式的制氫反應器。其中，隸屬于板式制氫反應器的微通道制氫反應器具有以下特點：在傳質、傳熱、恒溫等性能方面的表現都明顯優于傳統反應器；尺寸小、比體積較大、微通道規整，便于運輸又安全快捷；通道較小使得反應器可在爆炸范圍內操作而無需任何特殊保護措施(火焰在微通道反應器中受到抑制而無法擴展)；通過增加反應器尺寸或增加反應器單元即可擴大反應規模。由于上述諸多優點使得醇類重整制氫微通道反應器技術到了各國的廣泛關注。

近些年來，世界各國的不少相關單位開展了對微通道制氫反應機理的研究并已制造出不同的重整制氫微通道反應器，可用于軍事、航空航天、交通等不同領域。但一方面微通道反應器的催化劑附著程度和實際化學反應面積是影響反應器性能的基本條件，仍需提高這兩個基本條件從而不斷地設計性能更佳的微通道反應器；另一方面，反應器的小型化使通道的制造需采用特殊的加工方法，這些方法包括硅體微加工(濕法刻蝕和干法刻蝕)，超精密加工和LIGA技術等。而這些技術由于成本較高等因素不利于微通道反應器的大規模制造，影響著微通道反應器的應用范圍。因此，設計易于加工、成本較低和易于催化劑涂層的微通道反應器結構和制造工藝方法是氫微反應器技術的重要發展方向。

美國發明專利(專利號US?6,190,624B1)曾公開了一種板式反應器，它主要一側用于發生化學反應，另一側用于利用低溫流體帶走反應釋放的熱量或用于利用高溫流體帶來反應所需的熱量。同時，這種板式反應器還加入了板翅結構，提高了反應器整體傳熱效率，但此反應器催化劑裝填較困難。

中國發明專利(申請號200310122344.1)公開了一種微通道板翅式水蒸氣重整制氫反應器。該微通道反應器由兩個燃燒腔，一個重整腔和兩個汽化腔組成，腔與腔之間通過導熱板傳熱。在燃燒腔實現燃料燃燒反應，在重整腔實現燃料重整反應。燃燒腔反應產生熱量通過中間導熱板向燃燒腔提供熱量。反應器反應穩定后可實現自熱運行，無需外供熱。反應溫度較低，運行穩定，可得到較高氫濃度的重整混合氣，但該反應器的加工方法較為復雜，成本相對較高。

中國發明專利(申請號200610073173.1)公開了一種微型重整制氫反應器。此反應器集成了燃燒尾氣換熱腔、重整尾氣換熱腔、燃燒腔和重整腔。反應器對尾氣進行了熱利用，提高了整體熱效率。這種反應器催化燃燒反應和重整反應溫度易于控制，運行穩定，適用于500W以下的燃料電池微型電源的氫源系統，具有較大的應用范圍，但該反應器在擴大規模方面存在局限性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種帶微凸臺陣列結構的自熱型醇類重整制氫微通道反應器，結構緊湊，傳熱效率高，可配合其它反應部件而應用于小功率制氫場合。

本發明采用的技術方案是：