[發(fā)明專利]用碳材增強熱激發(fā)的氫燃料反應器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811318051.3
• 申請日: 2018-11-07
• 公開（公告）號: CN109698033B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發(fā)明（設計）人: 張育曼
• 申請（專利權）人: 張育曼
• 主分類號: G21B3/00
• 分類號: G21B3/00;G21D7/04;G21D5/02;G21D9/00
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務所(普通合伙) 11311
• 代理人: 田明;任曉航

1.一種用碳材增強熱激發(fā)的氫燃料反應器，其特征在于：反應器的主要結構材料耐1400℃以上高溫，并對高溫氫密封性良好，其結構包括耐高溫的外密封殼體和用于加熱殼體內反應材料的電加熱器，外密封殼體內設有用于降低氫滲透率及表面溫度的熱絕緣材料層，在熱絕緣材料層內設有耐高溫、高壓的保護管，以降低密封殼體溫度，降低高溫氫的泄漏，其腔內為反應區(qū)，用于裝填反應材料；

反應材料包括多孔金屬氧化物材料小球堆積床，在堆積床中小球的間隙和多孔金屬氧化物材料的孔內填入支撐在碳納米管、石墨烯或混合納米金屬氧化物上的多孔隙鎳或鎳-鈀的多元納米合金催化劑，以及儲氫材料，儲氫材料包括儲氫和氘的合金納米粉末或經過處理的碳納米管、石墨烯儲氫和氘材料。

2.如權利要求1所述的用碳材增強熱激發(fā)的氫燃料反應器，其特征在于：反應區(qū)中的小球堆積床可以由表面上涂或鍍有納米厚度的多孔隙鎳或鎳-鈀多元納米合金催化劑的金屬氧化物材料小球組成，以替代在堆積床中小球的間隙和多孔金屬氧化物材料的孔內填入支撐在碳納米管、石墨烯或混合納米金屬氧化物上的多孔隙鎳或鎳-鈀的多元納米合金催化劑；在堆積床中小球的間隙中填入儲氫材料，包括儲氫和氘的合金納米粉末或經過處理的碳納米管、石墨烯儲氫和氘材料。

3.如權利要求1所述的用碳材增強熱激發(fā)的氫燃料反應器，其特征在于：所述的電加熱器位于反應器的反應區(qū)中心或者反應區(qū)外部，采用耐1400℃以上高溫的碳材或鎢、鉬、鉭合金導體材質；當電加熱器位于反應區(qū)中心時，電加熱器需要有耐高溫和電絕緣材料的套管；當電加熱器位于反應區(qū)外部時，電加熱器的鎧裝電加熱絲由耐高溫水泥密封埋設在兩層保護管之間。

4.如權利要求1-3中任意一項所述的用碳材增強熱激發(fā)的氫燃料反應器，其特征在于：所述的保護管為Al₂O₃、釔鋁石榴石單晶、Sc₂O₃金屬氧化物材料或二硅化鉬的保護管，在保護管的兩端內設有金屬氧化物材料堵頭以及耐高溫、高壓的密封端蓋，所述堵頭能夠降低密封端蓋處的溫度；在反應器運行一段時間后需要重新?lián)Q料時，能夠打開所述密封端蓋及堵頭進行換料。

5.如權利要求1-3中任意一項所述的用碳材增強熱激發(fā)的氫燃料反應器，其特征在于：還可以在保護管的外側設置內密封殼體；所述的內密封殼體和外密封殼體均采用難熔金屬或其合金或其碳化物材質。

6.如權利要求5所述的用碳材增強熱激發(fā)的氫燃料反應器，其特征在于：所述保護管的內壁、外壁，內密封殼體的外壁以及熱絕緣材料層的外壁上均可安設有由耐高溫的水泥密封的若干熱電偶，用于測定對應點的溫度。

7.如權利要求1所述的用碳材增強熱激發(fā)的氫燃料反應器，其特征在于：所述的反應材料中的碳納米管、石墨烯儲氫和氘材料經特殊處理，所述的特殊處理包括利用濃硝酸氧化碳納米管，對其改性，然后在其上負載NiAl-LDH，通過還原制備碳納米管負載型多孔Ni納米顆粒；或者在碳納米管或石墨烯中裝填由球磨法制備并進行預處理的以多孔鎳、鎳-鈀合金為主的多元納米合金顆粒，或表面摻雜鋰、鉀、KCl或鍶。

8.如權利要求1所述的用碳材增強熱激發(fā)的氫燃料反應器，其特征在于：為提高所述支撐在碳納米管、石墨烯或混合納米金屬氧化物上的多孔隙鎳或鎳-鈀的多元納米合金催化劑中金屬粒子連接的牢固程度，避免因機械攪拌造成粒子分離，采用層狀雙金屬氫氧化物LDHs為前體，制備負載型催化劑，從而干預控制活性金屬中心的粒徑尺寸。

9.如權利要求1所述的用碳材增強熱激發(fā)的氫燃料反應器，其特征在于：所述的多孔隙鎳在填裝前進行預處理，包括在密封容器內先抽真空，加熱去除鎳粉中的雜質，然后充以高壓氫，使之附有或吸收足夠氫；或用化學、冶金方法形成NiH或NiD。