[發明專利]一種燃燒反應模塊及其填裝方法和應用

在審

• 申請號: 202111215186.9
• 申請日: 2021-10-19
• 公開（公告）號: CN115995578A
• 公開（公告）日: 2023-04-21
• 發明（設計）人: 王昊;童鳳丫;宋磊;張濤;田豪
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
• 主分類號: H01M8/04082
• 分類號: H01M8/04082;C01B3/00
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;鄧樹山

本發明公開了一種燃燒反應模塊，包括：模塊外殼、模塊中柱、催化燃燒催化劑、多個內部絲網；模塊外殼具有內部空間，模塊外殼的上部和下部設有開孔，用于供催化燃燒燃料和空氣進入燃燒反應模塊或從燃燒反應模塊排出；模塊中柱與模塊外殼之間形成燃燒室；內部絲網設置在燃燒室內，每個內部絲網中心鏤空以供模塊中柱貫穿，多個內部絲網沿模塊外殼軸向分布；催化燃燒催化劑填充在燃燒室內且被多個內部絲網分隔。

技術領域

本發明涉及一種燃燒反應模塊及其填裝方法和應用。

背景技術

燃料電池是一種非常有吸引力的技術，其效率高且無污染排放的優勢，使其成為很有希望可以被集成到能源系統中。盡管燃料電池具有諸多優點，但儲氫問題通常被認為是實現氫能源系統的瓶頸。目前，物理存儲設備，如低溫液體H₂儲罐或高度壓縮氣體H₂儲罐是最成熟的技術，技術指標接近美國能源部(2020年氫的存儲容量為5.5wt％和40g/L)和歐盟(2020年氫的存儲容量為5wt％和22g/L)的要求，但它們也有一些缺點：壓縮氫氣需要大容量的儲罐(取決于壓力)，儲罐壓力越高，儲罐壁越厚，從而導致成本、重量和安全問題的增加。低溫液體H₂適合大規模儲存，但對于便攜式和車載應用，氫氣的蒸發損失和液化過程成本成為重要的不利因素。因此，由于低溫液氫和壓縮氫系統的重大技術問題和體積限制，在便攜式電子設備和車輛中使用燃料電池需要進一步研究儲存氫氣的方法。

氫的化學儲存受到越來越多的重視；多種金屬和復合氫化物正在研究中，但目前在這些儲存技術中氫氣儲存/釋放的熱力學和動力學在極端條件下才可以實現足夠的容量。因此，液態有機氫載體(LOHC)的使用似乎是目前該領域最成熟的技術。經過近十年的不斷深入研究，基于LOHCs的儲氫體系已經成為一種非常有前途的氫氣儲存和輸運技術。這些體系由一對有機化合物組成：脫氫態為不飽和化合物(通常為芳香族或雜環芳香族化合物)，而富氫態通常為環狀或雜環化合物。由于大多數低碳氫比化合物在環境條件下是液體，并且具有類似于汽油或柴油的物理性質，因此它們相對安全且易于處理。為運輸和儲存化石燃料而建立的現有基礎設施可以很容易地兼容。使用LOHCs的H₂循環所需的脫氫和氫化過程是眾所周知的，并且催化劑已經經過多輪優化。世界范圍內大型加氫裝置的存在是LOHCs在能源系統中集成的另一個優勢。

盡管在技術、環境和經濟方面具有優勢，但液態有機載體中的儲氫概念在商業上仍然沒有得到廣泛的發展，主要是因為從富氫有機液體中提取氫所需的能量限制。現在最常用的熱源時電加熱，然而氫能轉化為電能過程中也會有能量損耗，導致最終儲能系統的能量效率很低，因此化學反應的反應熱是更加理想的熱源。

CN112265961A公開了一種基于醇類燃料重整反應的在線供氫系統，包括原料箱、通過原料計量泵與原料箱相連的換熱器、通過燃料計量泵與原料箱相連的制氫-純化一體化反應器、制氫-純化一體化反應器上連接的空氣泵、冷卻器以及冷卻器上連接的氫氣儲罐，制氫-純化一體化反應器包括汽化腔室、重整反應腔室、催化燃燒腔室、氫氣純化腔室、溫度傳感器、重整產物氣輸送盤管，重整反應腔室、催化燃燒腔室、氫氣純化腔室為圓柱形套筒式結構，依次從外向里排列；本發明的供氫系統具有儲氫密度高、體積重量小、原料來源廣泛、適用范圍廣、氫氣即制即用等優點。

CN112174089A公開了一種用于密閉環境的有機液體供氫系統，包括儲料單元、水解制氫單元、有機液體脫氫單元和產物處理單元，水解制氫單元以金屬氫化合物和水為原料，經水解制備氫氣與水蒸氣的混合氣，氧氣與混合氣進入有機液體脫氫單元發生安全催化燃燒反應，有機液體在一定溫度下發生催化脫氫反應，燃燒尾氣水蒸氣在產物處理單元經冷卻后循環使用；本系統采用氫氣與水蒸氣的混合氣作為燃料，水蒸氣作為惰性氣體能夠降低氫氧反應速率，確保系統安全，具有無需外界供熱、儲氫密度高、安全可靠、無副產物氣體排放等優點，適用于密閉環境，如水下航行器、深海裝備等。