[發(fā)明專利]整體型SiC基微反應器的光固化式3D打印制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110707669.4
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113336555A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設計）人: 汪延成;余世政;梅德慶;劉海宇;王越
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C04B35/565
• 分類號: C04B35/565;C04B35/622;B33Y50/00;B33Y70/00;B33Y10/00;B01J19/00;B01J19/24;C01B3/32
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發(fā)明公開了一種整體型SiC基微反應器的光固化式3D打印制造方法。首先采用一體化光固化3D打印進行反應器的固化成型，經過高溫處理，再采用流動浸漬工藝負載甲醇重整漿料和甲醇燃燒漿料，得到具有自熱啟動性能的SiC微反應器；結構上，重整氣和燃燒氣的入口和出口分別處于反應器主體頂部和底部，反應器主體內部燃燒腔室和重整腔室交替布置，通過不同層數疊加可實現功率放大。本發(fā)明可實現高精度、短周期的微反應器制造，解決了微反應器氣密性差的問題，具有催化劑負載強度高、耐高溫、抗氧化、耐腐蝕、使用壽命長的特點，同時高孔隙率載體和反應腔室壁面之間無接觸熱阻，強化了傳熱性能，有效提升了制氫性能。

技術領域

本發(fā)明涉及一種重整制氫反應器的制造領域的一種甲醇重整制氫反應器及其打印制造方法，尤其涉及一種甲醇重整制氫反應器的制造工藝和結構設計。

背景技術

中國氫能聯盟發(fā)布的《中國氫能源及燃料電池產業(yè)白皮書2020》表示在2060年我國實現碳中和情景下，氫能在我國終端能源消費中占比將達20％左右。目前采用儲氫罐體直接儲氫/輸氫的方式的過程中存在著壓縮能耗高和泄露風險。而甲醇移動制氫技術采用甲醇作為制氫燃料，常溫下處于液態(tài)的甲醇便于運輸，來源廣泛，具有高碳氫比，可實現移動制備富氫氣體供給燃料電池發(fā)電。重整制氫微反應器作為移動制氫的重要器件，近些年得到廣泛的研究。

目前制氫微反應器多選用不銹鋼或鋁合金進行制造，需要采用傳統(tǒng)的機加工工藝對復雜流道進行切削加工或沖壓成型，存在著各種微流道反應器加工工序較多，催化劑負載能力不強的問題，甚至有些設計需求要使用MEMS工藝開展微結構成型，對設備工藝要求較高。為了增大催化劑負載量，提升反應器傳熱性能，泡沫銅、泡沫鎳、SiC泡沫等被用作微反應器中的反應載體，這種微反應器的結構復雜，具有較大層間間隙、密封難度大和接觸熱阻大等問題；

3D打印技術的發(fā)展為解決以上技術問題帶來了新的思路，其中光固化3D打印具有精度高、適用于復雜成型零件的制備、表面質量好、成型速度快等優(yōu)點。

中國發(fā)明專利(申請?zhí)枺?01210448874.4)提出一種適用于中、小流量醇類重整制氫場合的微凸臺陣列型重整制氫微反應器，采用傳統(tǒng)機械加工工藝加工不銹鋼和鋁合金的板式，采用螺栓螺母的壓緊實現整體的裝配。催化劑載體使用半固態(tài)成型的鋁合金，增大了微反應器的表面積體積比，有利于催化劑負載，提升了反應器整體的能量效率，但是半固態(tài)觸變成型技術無法實現高孔隙率載體制備。

中國發(fā)明專利(申請?zhí)枺?02010014830.5)提出了一種具有蜂窩結構碳化硅陶瓷的甲醇重整制氫反應器，，反應器由端蓋、密封板、上下殼體、墊片、碳化硅載體構成，能夠實現自熱并進行甲醇重整反應。實現了增加催化劑負載能力、減少反應壓降、傳熱性能好、氫氣產量大等有益效果。但是結構上較為復雜，裝配難度大，蜂窩狀碳化硅需要精密模具進行制備，若孔隙、尺寸參數變化，研發(fā)花費成本較高。

發(fā)明內容

為了解決上述背景技術中的制氫微反應器的技術問題，本發(fā)明提出采用光固化3D打印工藝制造工藝制備重整制氫微反應器，能夠大大縮減工藝成本，提升反應器制造精度，顯著提升反應器的整體性能。

本發(fā)明實現了SiC微反應器的一體化成型并設計了相應的催化劑負載工藝，避免了微反應器裝配過程出現的串氣、接觸熱阻大，載體與基板焊接強度差等問題，能夠提升反應器整體性能。

本發(fā)明技術方案如下：

步驟1：配置可光固化成型的SiC陶瓷前驅體漿料，使用精密調速攪拌機充分攪拌，經過濾網過濾后放入固化液槽中待用；

步驟2：采用三維設計軟件對整體型SiC基微反應器結構進行設計和模型建立，經過光固化3D打印參數設置和切片后獲得打印控制數據，將打印控制數據導入光固化3D打印機中進行SiC陶瓷前驅體模型的打印，然后獲得固化后的前驅體模型；