[發(fā)明專利]一種適用于液態(tài)氫源材料的脫氫反應的微通道反應器及其脫氫方法

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• 申請日: 2018-09-18
• 公開（公告）號: CN109126658A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發(fā)明（設計）人: 林進猛;李利新
• 申請（專利權）人: 北京國能中林科技開發(fā)有限公司
• 主分類號: B01J19/00
• 分類號: B01J19/00;C01B3/22;C01B3/00
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 楊曉松

本發(fā)明屬于儲氫催化劑技術領域，公開了一種適用于液態(tài)氫源材料的脫氫反應的微通道反應器及其脫氫方法。所述微通道反應器圓柱形，包括外壁、進液管、基板、氣液分離腔、出液管和出氣管；進液管上開設有若干進液孔，在進液管的垂直方向上通過進液孔與基板連接，在基板上涂有催化劑涂層，基板由若干導流板組成，基板內(nèi)設置有電加熱絲，基板上設置有擾流點，基板之間形成微通道，氣液分離腔是基板與外壁之間的區(qū)域，出氣管位于微通道反應器的頂部，出液管位于微通道反應器的底部，外壁包覆保溫材料。本發(fā)明的微通道反應器具有極大的比表面積，在微通道內(nèi)設置有擾亂流動的凸起，具有極好的傳熱和傳質能力，可以實現(xiàn)物料的瞬間均勻混合和高效傳熱。

技術領域

本發(fā)明屬儲氫技術領域，更具體地，涉及一種適用于液態(tài)氫源材料的脫氫反應的微通道反應器及其脫氫方法。

背景技術

煤、石油、天然氣等化石能源是當今社會的能源消耗主體，隨著消費總量的不斷提高，正面臨儲量減少，開采難度加大，生產(chǎn)邊際成本上升的困境。研究認為，2020年之前，全球石油產(chǎn)量將到達頂點，天然氣產(chǎn)量的頂點也將在不久之后到達，隨之而來的供不應求勢必導致世界范圍內(nèi)石油和天然氣價格的飛漲。

氫能，是公認的清潔能源，被譽為21世紀最具發(fā)展前景的二次能源，它有助于解決能源危機、全球變暖以及環(huán)境污染，其開發(fā)利用得到了世界范圍內(nèi)的高度關注。氫具有清潔無污染、儲運方便、利用率高、可通過燃料電池把化學能直接轉換為電能的特點，同時，氫的來源廣泛，制取途徑多樣。

目前使用的高壓儲氫瓶、固體金屬儲氫、多孔材料儲氫存在著高壓氫氣易泄露，貴金屬儲氫成本過高，多孔材料儲氫可循環(huán)次數(shù)有限等問題使得氫能源的使用受到限制?，F(xiàn)今較為可靠的儲氫放氫方式有液體化學儲氫方式，將氫氣以化學態(tài)的方式儲存于儲氫載體內(nèi)，在合適的壓力溫度催化劑存在下，氫氣由儲氫載體內(nèi)釋放出。常規(guī)的釜式反應器存在著反應面積較小，反應速度慢，催化劑在攪拌過程中易破碎失活等問題，急需開發(fā)一種高效反應器以應對將來車用燃料電池用氫需求。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述現(xiàn)有技術存在的不足和缺點，本發(fā)明目的在于提供一種適用于液態(tài)氫源材料的脫氫反應的微通道反應器，有效提高催化劑在微通道反應器內(nèi)的反應活性、抗中毒能力、抗積碳能力和壽命，并具有裝置模塊化、連續(xù)化生產(chǎn)、催化劑易于再生等優(yōu)點。

本發(fā)明另一目的在于提供上述微通道反應器的脫氫方法。

本發(fā)明的目的通過下述技術方案來實現(xiàn)：

一種適用于液態(tài)氫源材料的脫氫反應的微通道反應器，所述微通道反應器圓柱形，包括外壁、進液管、基板、氣液分離腔、出液管和出氣管；所述進液管上開設有若干進液孔，在所述進液管的垂直方向上通過所述進液孔與所述基板連接，在所述基板上涂有催化劑涂層，所述基板由若干導流板組成，所述基板內(nèi)設置有電加熱絲，所述基板上設置有擾流點，所述基板之間形成微通道，所述氣液分離腔是所述基板與所述外壁之間的區(qū)域，所述出氣管位于所述微通道反應器的頂部，所述出液管位于微通道反應器的底部，所述外壁包覆保溫材料。

進一步地，所述基板的數(shù)目為2～1000個，所述基板的形狀為直板、波浪板或折板中的一種以上，所述導流板的數(shù)目為2～32個，所述基板的直徑為所述微通道反應器直徑的0.1～0.9倍。

優(yōu)選地，所述保溫材料為玻璃纖維、聚氨酯、巖棉、珠光砂或氣凝膠中的一種以上。

進一步地，所述擾流點為圓形凸起或方塊凸起。

優(yōu)選地，所述微通道的厚度為50～2000微米；

優(yōu)選地，所述催化劑涂層為金屬層，所述金屬層是先在基板上涂覆AlOOH 溶膠層，經(jīng)過煅燒Ⅰ生成γ-Al₂O₃涂層，然后再在γ-Al₂O₃涂層上再涂覆金屬鹽層作為前驅體，在空氣或者惰性氣氛下，通過煅燒Ⅱ得到金屬氧化物，在氫氣氣氛下，進行還原反應制得。