[發明專利]微型甲醇水蒸氣重整室

有效

• 申請號: 201410210565.2
• 申請日: 2014-05-19
• 公開（公告）號: CN103956508A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 張宇峰;郭超;張雪林;劉曉為
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H01M8/06
• 分類號: H01M8/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于燃料電池技術領域，涉及一種微型甲醇水蒸氣重整制氫反應器所使用的重整室。

背景技術

燃料電池是一種將化學能直接轉換為電能的新型高效電池，具有比傳統內燃機高一倍的工作效率，同時其反應產物清潔無污染。質子交換膜燃料電池（Proton?Exchange?Membrane?Fuel?Cell，PEMFC）是目前研究最廣泛的燃料電池之一。PEMFC是一種電化學器件，它不是通過將燃料H₂和O₂直接燃燒的方式產生能量，而是通過燃料在催化劑催化下自身反應直接釋放電能，對環境完全無污染。

使用氫氣作為燃料的PEMFC相較于其他類燃料電池具有很高的質量比功率，這使得其應用前景良好，但是直接使用純H₂作為燃料，不僅成本高，安全性差，而且氫氣儲存不易，供給氫氣的基建設施不完善。如今最常用的方法是現場液體制氫技術，將化石能源轉化為可供燃料電池使用的H₂。液相醇類、烴類重整現場制氫技術具有能量密度高、能量轉換效率高，液體燃料容易運輸、補充和儲存，在經濟性、安全性等方面也具有很明顯的優勢，是最現實的燃料電池氫源技術。目前，甲醇因其產量大，資源豐富；與汽油相比有較高的H/C比以及較低的重整溫度，不易結碳等優點成為重整制氫最常用的原料。因此，研究開發以甲醇為原料的重整制氫技術具有重要的意義，并且實現甲醇重整制氫燃料電池的商業化對于能源結構的調整與優化，生態環境的保護與修繕具有深遠而巨大的意義。

微通道甲醇水蒸氣反應器具有體積小，反應效率高，響應時間短，溫度分布均勻等優點，受到廣大科學家的青睞。但是，由于微通道反應器的通道較小，對反應物料的純度要求特別嚴格；較大的床層阻力降也將增加系統的能量消耗；目前微通道內催化劑的涂覆技術也沒有很好解決。

發明內容

本發明的目的是提供一種甲醇水蒸氣重整室，它在重整室內部應用微弧氧化技術制備了一層多孔的氧化物陶瓷膜，從而提高了重整室微流道內的重整催化劑附著能力，并且增大反應物與催化劑的接觸面積，提升了甲醇水蒸氣反應的效率和甲醇轉化率。

所述目的是通過如下方案實現的：

一種應用微弧氧化技術的微型甲醇水蒸氣重整室，采用鋁合金材料進行制作，其組成包括鋁合金主體、鋁合金封裝端板和微流場結構，所述微流場結構作為重整室內氣體流通通道，位于鋁合金主體和鋁合金封裝端板之間、鋁合金主體的表面。重整室內部微流場結構流道表面通過微弧氧化法生長一層多孔性質的陶瓷薄膜，并且通過填涂法在陶瓷薄膜上形成重整反應催化層。

本發明中，重整室內應用微流道技術設置流道結構，其深度、寬度均為0.1-0.5mm。

本發明中，反應時甲醇水溶液汽化以后到達重整室內，并在重整室內發生反應。

本發明具有以下優點：

（1）本發明甲醇水蒸氣重整制氫反應器所使用的甲醇重整室的氣體流道表面應用微弧氧化技術生長一層多孔氧化鋁陶瓷膜，使催化劑附著能力得到明顯提升，增加催化面積，進而提升反應速率；

（2）本發明甲醇水蒸氣重整制氫反應器所使用的重整室采用表面微流道結構，使流道內的傳熱效率更高，重整反應的響應時間更短，并且使得流道內部溫度分布更加均勻；

（3）本發明甲醇水蒸氣重整制氫反應器所使用的重整室，由于催化劑附著表面積得到提升，使甲醇水蒸氣與催化劑接觸面積大大增加，提升甲醇轉化率進而提升燃料的利用率。

（4）本發明具有制作過程簡單、成本低廉、占用空間小，節省體積的優點，利于推廣應用。

附圖說明

圖1是甲醇水蒸氣重整室的結構分解示意圖（蛇形流道）；

圖2是甲醇水蒸氣重整室的結構分解示意圖（平行流道）。

具體實施方式

下面結合附圖詳細闡述本發明優選的實施方式。

具體實施方式一：本實施方式所述甲醇水蒸氣重整室的結構是一個鋁合金主體，其表面設計有微流場結構3，整體結構圖參看圖1和2，利用封裝端板2和鋁合金主體1組合，以此形成重整室的反應腔體，作為甲醇水蒸氣的重整室，其重整室一側具有微流場結構。

本實施方式中所述表面微流場結構，即在鋁合金主體表面分別加工寬度為0.1-0.5mm的氣體流道，所加工流道即作為此甲醇水蒸汽重整制氫反應器重整室內氣體傳輸通道。