[發明專利]一種自適應的太陽能熱驅動甲醇液相重整制氫裝置及方法

在審

• 申請號: 202010931047.5
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112047301A
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 王鐵軍;何志
• 申請（專利權）人: 廣州氫動科技有限公司
• 主分類號: C01B3/32
• 分類號: C01B3/32;B01J23/72;B01J37/08
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 蔣歡妹

1.一種自適應的太陽能熱驅動甲醇液相重整制氫裝置，其特征在于，該裝置包括依次連通的甲醇/水儲罐、補給泵、密閉式高位槽、甲醇液相重整制氫反應管、吸附式高壓氫罐，所述甲醇液相重整制氫反應管內填充Cu@C催化劑內置于太陽能真空集熱管中，甲醇/水儲罐經補給泵和單向閥連通密閉式高位槽，為密閉式高位槽提供甲醇水溶液，同時密閉式高位槽連通甲醇液相重整制氫反應管軸心進料導管，此外，甲醇液相重整制氫反應管還設有氫氣出口，所述氫氣出口經密閉式高位槽和單向閥連通吸附式高壓氫罐；甲醇水溶液經補給泵連續向密閉式高位槽進料，密閉式高位槽中的甲醇水溶液在重力作用下自上向下自動流向甲醇液相重整制氫反應管的軸心進料導管，在甲醇液相重整制氫反應管底部折返后進入填充Cu@C催化劑的催化顆粒床，太陽能真空集熱管收集太陽熱能并對內置其中的甲醇液相重整制氫反應管加熱，在150-210℃的條件下發生甲醇液相重整制氫反應與變換反應，自增壓產生4.0-7.0MPa的高壓氫氣，流經高位槽后在壓差作用下進入吸附式高壓儲氫罐，用于PEMFC燃料電池的氫源。

2.根據權利要求1所述的自適應的太陽能熱驅動甲醇液相重整制氫裝置，其特征在于，太陽能真空集熱管傾斜放置。

3.根據權利要求1或2所述的自適應的太陽能熱驅動甲醇液相重整制氫裝置，其特征在于，密閉式高位槽設有液位控制計，當高位槽達到一定液位時補給泵停止，高位槽低于一定液位時補給泵啟動。

4.一種自適應的太陽能熱驅動甲醇液相重整制氫方法，其特征在于，利用權利要求1-3中任意一項權利要求所述裝置，包括以下步驟：甲醇水溶液經補給泵連續向密閉式高位槽進料，密閉式高位槽中的甲醇水溶液在重力作用下自上向下自動流向甲醇液相重整制氫反應管的軸心進料導管，在甲醇液相重整制氫反應管底部折返后進入填充Cu@C催化劑的催化顆粒床，太陽能真空集熱管收集太陽熱能并對內置其中的甲醇液相重整制氫反應管加熱，在150-210℃的條件下發生甲醇液相重整制氫反應與變換反應，自增壓產生4.0-7.0MPa且CO含量100ppm的高壓氫氣，流經密閉式高位槽后在壓差作用下進入吸附式高壓儲氫罐，用于PEMFC燃料電池的氫源。

5.根據權利要求4所述的自適應的太陽能熱驅動甲醇液相重整制氫方法，其特征在于，甲醇水溶液的濃度為40wt％-60wt％。

6.根據權利要求4所述的自適應的太陽能熱驅動甲醇液相重整制氫方法，其特征在于，所述用于甲醇低溫液相重整制氫的銅基催化劑Cu@C的制備方法，包括以下步驟：以硝酸銅為Cu源，乙酸為助劑，以殼聚糖為碳源，將硝酸銅和殼聚糖按摩爾比1：1-3：1混合配成水溶液，然后加入乙酸充分攪拌，乙酸加入量為5wt％-15wt％質量分數，程序升溫干燥，然后在氮氣保護下400-900℃高溫熱處理，得到Cu@C催化劑。

7.根據權利要求6所述的自適應的太陽能熱驅動甲醇液相重整制氫方法，其特征在于，所述程序升溫干燥件為，從常溫以5℃/min的速率升溫至60℃，于60℃恒溫5小時，從60℃以5℃/min的速率升溫至80℃，于80℃恒溫3小時，從80℃以5℃/min的速率升溫至110℃，于110℃恒溫3-5小時。