[實用新型]一種高效制氫裝置及運用該裝置的甲醇水即時制氫系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2019-06-13
• 公開（公告）號: CN210103450U
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發(fā)明（設計）人: 黃文昭;羅杏宜;何國強;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所(特殊普通合伙) 45123
• 代理人: 黃南概

本實用新型提供一種高效制氫裝置及運用該裝置的甲醇水即時制氫系統(tǒng)，所述的制氫裝置包括殼體、制氫室、燃燒爐、進料管道和輸送管道；制氫室設置在殼體內(nèi)，由多個反應器和多根輸送管道組成，輸送管道連接于兩兩反應器之間，殼體內(nèi)還設有燃燒爐，燃燒爐通過金屬導熱層與制氫室、進料管道、輸送管道相隔開并傳遞熱量，可以利用反應室制備的氣體進行燃燒傳熱給制氫室進行持續(xù)供熱。本實用新型制氫裝置利用多個反應器進行反應制氫，制氫更加完全，對反應器、輸送管道和進料管道多段控溫，保證了制氫快速啟動和反應穩(wěn)定進行，啟動快、損耗低、成本低，大大提高了實用性。

技術(shù)領域

本實用新型屬于新能源技術(shù)領域，具體屬于甲醇水制氫技術(shù)領域，特別涉及一種可應用于車用燃料電池的高效制氫裝置及運用該裝置的甲醇水即時制氫系統(tǒng)。

背景技術(shù)

氫燃料電池是將氫氣和氧氣的化學能直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置。其基本原理是電解水的逆反應，把氫和氧分別供給陽極和陰極，氫通過陽極向外擴散和電解質(zhì)發(fā)生反應后，放出電子通過外部的負載到達陰極。由于氫燃料電池是經(jīng)由利用氫及氧的電化學反應，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。

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氫化合物，例如天然氣、甲醇、乙醇（酒精）、沼氣等等。甲醇重整制氫是工業(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、運氫等多方面問題，具有儲氫密度高、分裝儲運方便、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，通過反應器器壁的加熱實現(xiàn)熱能向催化劑層及反應氣體的傳導，反應溫度不易控制，存在工藝條件復雜、設備龐大、加熱不均勻、在反應器內(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)設有陶瓷膜分離器、金屬鈀膜分離器，進入分離室先經(jīng)過陶瓷膜分離器做預處理，得到較高的氣體純度的氫氣；較高純度的氫氣再進入金屬鈀膜分離器，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行，且氫氣出氣小及壓力低、制氫反應溫度不溫度，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，為制氫裝置（重整室）提供啟動熱能，從而進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，仍無法應用于車用燃料電池。

實用新型內(nèi)容

針對現(xiàn)有甲醇水制氫裝置存在啟動速度慢、反應溫度不穩(wěn)定、能耗大、氫氣出氣量少及壓力低等諸多問題導致實用性不佳的缺陷，本實用新型旨在提供一種高效制氫裝置及運用該裝置的甲醇水即時制氫系統(tǒng)。

具體的，本實用新型所述的高效制氫裝置是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種高效制氫裝置，包括殼體、制氫室、燃燒爐、進料管道和輸氣管道，所述的制氫室由若干個反應器和連接在兩兩反應器之間的若干根輸送管道組成；所述的反應器內(nèi)設有制氫催化劑；

所述的進料管道延伸至殼體外的一端與甲醇水輸送裝置連接，另一端與制氫室內(nèi)第一反應器連接；

所述的輸氣管道的一端與最末反應器連接，另一端延伸至殼體外；