[發(fā)明專利]一種甲醇水即時制氫系統(tǒng)及其制氫方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910361470.3
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN109956450A
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃文昭;羅杏宜;何國強(qiáng);譚欣
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西氫朝能源科技有限公司
• 主分類號: C01B3/32
• 分類號: C01B3/32
• 代理公司: 南寧深之意專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 45123
• 代理人: 黃南概

本發(fā)明提供一種甲醇水即時制氫系統(tǒng)，包括液體儲存容器、原料輸送裝置、制氫設(shè)備、分離室；所述的制氫設(shè)備包括蒸發(fā)器、若干個反應(yīng)器及若干個加熱器；所述蒸發(fā)器內(nèi)置有微波加熱裝置；所述的反應(yīng)器和加熱器交錯連接，內(nèi)放置有低溫制氫催化劑或高溫制氫催化劑；還包括能控制輸出氫氣壓力的壓力緩沖裝置。本發(fā)明同時提供了該甲醇水即時制氫系統(tǒng)的制氫方法。本發(fā)明制氫系統(tǒng)及其制氫方法啟動快、出氣穩(wěn)定、損耗低、成本低，大大提供了實用性，可應(yīng)用于車用燃料電池。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新能源技術(shù)領(lǐng)域，具體屬于甲醇水制氫技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可應(yīng)用于車用燃料電池的甲醇水即時制氫系統(tǒng)，以及涉及利用該系統(tǒng)制備氫氣的方法。

背景技術(shù)

氫燃料電池是將氫氣和氧氣的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置。其基本原理是電解水的逆反應(yīng)，把氫和氧分別供給陽極和陰極，氫通過陽極向外擴(kuò)散和電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)后，放出電子通過外部的負(fù)載到達(dá)陰極。由于氫燃料電池是經(jīng)由利用氫及氧的電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生電流及水，不但完全無污染，也避免了傳統(tǒng)電池充電耗時的問題，是目前最具有發(fā)展前景的新能源方式，如能普及并應(yīng)用在車輛及其他高污染發(fā)電工具上，將能顯著減輕空氣污染及溫室效應(yīng)。

目前，氫燃料電池技術(shù)已經(jīng)較為成熟，成功應(yīng)用在航空航天、汽車等領(lǐng)域，但如何安全、便捷地制備、運(yùn)輸、使用氫氣，是一直困擾著人們的問題。對于該問題，通常的做法是利用儲氫罐；然而，儲氫罐由于存有大量的氫氣，氫氣遇火容易爆炸，安全性不高；此外，存儲、輸送氫氣的成本較高，儲量小，為氫氣發(fā)電的應(yīng)用帶來困難。

氫燃料電池所使用的“氫”燃料可以來自于水的電解所產(chǎn)生的氫氣及任何的碳?xì)浠衔铮缣烊粴狻⒓状肌⒁掖迹ň凭⒄託獾鹊取＜状贾卣茪涫枪I(yè)制氫的重要方法之一，該系統(tǒng)利用存儲甲醇水代替現(xiàn)用的儲氫罐，解決了儲氫罐在儲氫、運(yùn)氫等多方面問題，具有儲氫密度高、分裝儲運(yùn)方便、價格便宜、無壓力儲存等優(yōu)點，市場前景廣闊。常規(guī)甲醇重整制氫方法主要包括水蒸氣重整制氫、部分氧化重整制氫和自然重整制氫，大多采用熱載體循環(huán)供熱、電加熱或甲醇無焰燃燒等加熱方式，通過反應(yīng)器器壁的加熱實現(xiàn)熱能向催化劑層及反應(yīng)氣體的傳導(dǎo)，反應(yīng)溫度不易控制，存在工藝條件復(fù)雜、設(shè)備龐大、加熱不均勻、在反應(yīng)器內(nèi)部及催化劑層中易形成熱點和冷點以及耗能高等問題。

例如，發(fā)明專利ZL201210339913.7公開了一種甲醇水制氫系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括液體儲存容器、換熱器、氣化室、重整室、分離室；液體儲存容器、換熱器、氣化室、重整室、分離室通過管路依次連接；分離室內(nèi)設(shè)有陶瓷膜分離器、金屬鈀膜分離器，進(jìn)入分離室先經(jīng)過陶瓷膜分離器做預(yù)處理，得到較高的氣體純度的氫氣；較高純度的氫氣再進(jìn)入金屬鈀膜分離器，得到更高純度的氫氣。述系統(tǒng)實現(xiàn)了甲醇水現(xiàn)場制氫，現(xiàn)制現(xiàn)用，無需儲存。但該系統(tǒng)存在啟動慢、效率低的問題，冷啟動一般需要幾個小時甚至一天時間才能啟動并正常運(yùn)行，且氫氣出氣小及壓力低、制氫反應(yīng)溫度不溫度，實用性不佳。為此，發(fā)明專利ZL201310340475.0針對上述啟動慢問題，在原甲醇水制氫系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了固態(tài)氫氣儲存容器這一裝置，在系統(tǒng)啟動時，通過氣化模塊將固態(tài)氫氣轉(zhuǎn)為氣態(tài)氫氣，氫氣通過燃燒放熱，為制氫設(shè)備（重整室）提供啟動熱能，從而進(jìn)一步提高了制氫效率。但由于該系統(tǒng)待重整室升溫至400℃以上才啟動，啟動仍然需要至少1個小時左右時間，同時需要消耗大量的能量，并且持續(xù)對重整室內(nèi)催化器持續(xù)高溫加熱，催化劑損耗大，仍無法應(yīng)用于車用燃料電池。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有甲醇水制氫系統(tǒng)存在啟動速度慢、反應(yīng)溫度不穩(wěn)定、能耗大、氫氣出氣量少及壓力低等諸多問題導(dǎo)致實用性不佳的缺陷，本發(fā)明旨在提供一種甲醇水即時制氫系統(tǒng)，同時提供了該系統(tǒng)制備氫氣的方法，該系統(tǒng)可應(yīng)用于車用燃料電池。

具體的，本發(fā)明所述甲醇水即時制氫系統(tǒng)是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：