[發(fā)明專利]催化劑激活的裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010020562.8
• 申請(qǐng)日: 2020-01-08
• 公開（公告）號(hào): CN111185125B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉泰秀;劉啟斌;鄭志美;隋軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所
• 主分類號(hào): B01J8/02
• 分類號(hào): B01J8/02;B01J37/16;B01J37/18;B01J23/80;B01J37/08
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 吳夢(mèng)圓

本公開提供一種催化劑激活的裝置，包括：配氣單元，用于輸送濃度、溫度、流量可調(diào)的還原氣體；多組太陽能熱化學(xué)反應(yīng)器單元，固定安裝于臺(tái)架上，每組太陽能熱化學(xué)反應(yīng)器單元包括多個(gè)并聯(lián)設(shè)置的填充有催化劑的太陽能熱化學(xué)反應(yīng)器，催化劑床層中布置有電加熱絲，用于調(diào)節(jié)催化劑床層溫度；輸氣管道，用于連接所述配氣單元和多組太陽能熱化學(xué)反應(yīng)器單元，所述輸氣管道上設(shè)置有閥門，用于控制多組太陽能熱化學(xué)反應(yīng)器單元的氣路流程，使得能夠?qū)Χ鄠€(gè)太陽能熱化學(xué)反應(yīng)器中的催化劑進(jìn)行批量激活處理。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及催化劑及其還原技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于太陽能熱化學(xué)利用過程中的催化劑激活的裝置及方法。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的持續(xù)發(fā)展，化石能源的大量消耗，導(dǎo)致了能源的日益枯竭以及環(huán)境污染。大力開發(fā)可再生能源，發(fā)展清潔能源受到廣泛關(guān)注。其中太陽能燃料轉(zhuǎn)化是新興的可再生能源的重要利用技術(shù)，中低溫太陽能制備燃料，具有較高的太陽能熱化學(xué)效率并且能夠與化石燃料進(jìn)行熱化學(xué)互補(bǔ)，有著良好的應(yīng)用前景。

太陽能熱化學(xué)利用過程中需要催化劑加快熱化學(xué)反應(yīng)過程，催化劑在投入使用之前需對(duì)其進(jìn)行還原激活，且激活之后的催化劑需與氧氣進(jìn)行隔離以防止催化劑還原失效。因此，催化劑需要采用先裝填后還原激活的方式，即，將催化劑預(yù)先填充于太陽能熱化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)部，之后對(duì)其進(jìn)行還原激活。對(duì)于太陽能熱化學(xué)反應(yīng)器，為了減少其對(duì)環(huán)境的散熱損失、提升太陽能的轉(zhuǎn)化效率，常在太陽能熱化學(xué)反應(yīng)器設(shè)置真空隔熱層。

催化劑還原激活需要維持在一定溫度，對(duì)于設(shè)置有真空隔熱層的太陽能熱化學(xué)反應(yīng)器，很難通過換熱的形式對(duì)催化劑床層進(jìn)行加熱以滿足還原需求。傳統(tǒng)的催化劑激活方式是通過太陽能集熱器將太陽光線匯聚至太陽能熱化學(xué)反應(yīng)器，進(jìn)而利用太陽熱能加熱催化劑床層。但是，由于太陽能聚光集熱能流密度分布不均勻，導(dǎo)致催化劑床層溫度不均勻，無法維持在催化劑還原激活所需溫度，進(jìn)而導(dǎo)致催化劑激活不徹底，且在激活過程中容易導(dǎo)致局部溫度過高，造成催化劑的燒結(jié)失活。此外，由于太陽輻照隨著環(huán)境變化較大，集熱溫度不穩(wěn)定，催化劑激活過程難以控制，容易導(dǎo)致催化劑的還原過程中燒結(jié)失效。

公開內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

基于上述問題，本公開提供了一種催化劑激活的裝置及方法，以緩解現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)太陽能熱化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)催化劑還原常利用太陽熱能加熱催化劑床層時(shí)，因太陽能聚光集熱能流密度分布不均勻，導(dǎo)致催化劑床層溫度不均勻，無法維持在催化劑還原激活所需溫度，進(jìn)而導(dǎo)致催化劑激活不徹底，且在激活過程中容易導(dǎo)致局部溫度過高，造成催化劑的燒結(jié)；或由于太陽輻照隨著環(huán)境變化較大，集熱溫度不穩(wěn)定，催化劑激活過程難以控制，容易導(dǎo)致催化劑的還原燒結(jié)失效等技術(shù)問題。

(二)技術(shù)方案

本公開的一個(gè)方面，提供一種催化劑激活的裝置，包括：

配氣單元，用于輸送濃度、溫度、流量可調(diào)的還原氣體；

臺(tái)架，用于連接固定多組太陽能熱化學(xué)反應(yīng)器單元，每組太陽能熱化學(xué)反應(yīng)器單元包括多個(gè)并聯(lián)設(shè)置的填充有催化劑的太陽能熱化學(xué)反應(yīng)器；所述臺(tái)架包括多組電加熱絲，分別對(duì)應(yīng)布置于太陽能熱化學(xué)反應(yīng)器中催化劑床層內(nèi)部，用于調(diào)節(jié)催化劑床層溫度；

輸氣管道，用于連接所述配氣單元和多組太陽能熱化學(xué)反應(yīng)器單元，所述輸氣管道上設(shè)置有閥門，用于控制多組太陽能熱化學(xué)反應(yīng)器單元的氣路流程，使得能夠?qū)Χ鄠€(gè)太陽能熱化學(xué)反應(yīng)器中的催化劑進(jìn)行批量激活處理。

在本公開實(shí)施例中，所述配氣單元包括：

氣源，用于提供濃度、流量可調(diào)的還原氣體；以及

氣體加熱器，與所述氣源連接，用于加熱所述還原氣體。

在本公開實(shí)施例中，所述臺(tái)架，還包括：

溫度傳感器，填埋于催化劑床層內(nèi)；以及