[發(fā)明專利]一種自適應的太陽能熱驅(qū)動甲醇液相重整制氫裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010931047.5
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112047301A
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王鐵軍;何志
• 申請（專利權(quán)）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

本發(fā)明公開了一種自適應的太陽能熱驅(qū)動甲醇液相重整制氫裝置及方法，通過太陽能真空集熱管內(nèi)置填充Cu@C催化劑的甲醇液相重整制氫反應管、制氫反應器與密閉式高位槽連通的創(chuàng)新設(shè)計，實現(xiàn)了制氫反應器與高位槽的壓力平衡，保障了高位槽中的甲醇水溶液在重力作用下自動向制氫反應器進料、制氫速率隨太陽能波動自適應調(diào)節(jié)實現(xiàn)自適應智能控制，在野外環(huán)境下方便安全智能高效連續(xù)地利用太陽能熱驅(qū)動甲醇液相重整制氫、儲氫、用氫，用于PEMFC燃料電池的氫源，無需人力值守，解決了野外環(huán)境無人值守無法連續(xù)智能制氫的問題。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及氫能技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自適應的太陽能熱驅(qū)動甲醇液相重整制氫裝置及方法。

背景技術(shù)：

氫能是公認的21世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?，氫燃料電池分布式電站、野外通訊基站氫燃料電池備用電源等產(chǎn)業(yè)正在孕育形成，各地均制定了產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，打造千億市場規(guī)模的氫能經(jīng)濟。

如何在野外環(huán)境下方便安全高效地制氫、儲氫及用氫，成為最具挑戰(zhàn)性的技術(shù)之一。目前已有的儲氫技術(shù)，如35-70MPa氣態(tài)高壓儲氫、超低溫液態(tài)儲氫、金屬氫化物儲氫、多孔介質(zhì)儲氫、有機液體儲氫等，均存在或壓力過高、或超低溫保溫困難、或儲氫密度較低、或脫氫溫度較高等諸多問題，而難以規(guī)?；茝V應用。

甲醇(氫含量12.5wt％)作為氫載體，被認為是最有前景的液態(tài)陽光燃料，具有工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模大、廉價易得等優(yōu)勢。目前已有的甲醇重整制氫技術(shù)主要包括甲醇蒸汽重整制氫和甲醇高溫裂解制氫。

甲醇蒸汽重整制氫需先將甲醇及無鹽水汽化為蒸汽，然后在250-350℃的較高溫度下發(fā)生氣相重整反應，產(chǎn)生H₂、CO、CO₂等混合氣，不僅反應裝置體積較大、甲醇與水的汽化所需能耗也較大，而且產(chǎn)生的氣體中CO濃度遠超PEMFC燃料電池的耐受極限，需要增加復雜而昂貴的氫氣純化單元，使得其應用受到極大的限制。甲醇高溫裂解制氫同樣存在上述難點問題，難以推廣應用。

甲醇液相重整制氫是近年來剛報道的制氫新技術(shù)，在單個反應器中于190℃的低溫下及鉑等貴金屬催化劑的作用下，一步法將甲醇-水轉(zhuǎn)化為僅含痕量CO的高壓氫氣。中國專利申請CN201610462928.0公開了一種鉑負載量在0.2-2％的Pt/α-MoC-x負載型單原子分散催化劑在190℃下進行甲醇重整制氫的催化劑制備方法。但制備過程復雜，成本高，在實際應用中局限性大。

但貴金屬的高成本與低儲備量限制了工業(yè)化應用。使用非貴金屬替代貴金屬鉑催化劑進行水相重整制氫這一方向具有極大的實際意義。非貴金屬中鎳催化劑由于產(chǎn)氫性能可觀而廣受關(guān)注，但其往往生成更多的烷烴，降低氫氣純度，常需與其他金屬進行摻雜；開發(fā)其他非貴金屬催化劑(例如銅基催化劑)，實現(xiàn)高效制氫和氫氣純化，具有十分重要的意義。

商業(yè)CuZnAl催化劑在甲醇水蒸氣重整制氫反應中，表現(xiàn)出較好的活性、穩(wěn)定性及H2選擇性。但在甲醇液相重整制氫反應中，由于高溫液態(tài)水的腐蝕作用而快速失活。

因此，商業(yè)CuZnAl催化劑在甲醇液相重整制氫反應中性能較差，尚不能替代貴金屬催化劑成為了本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

與此同時，如何在野外環(huán)境下，無人值守方便安全高效地制氫、儲氫及用氫，成為最具挑戰(zhàn)性的技術(shù)之一。

發(fā)明內(nèi)容：