一种基于激光二次加工的反应器微通道制造方法技术

一种基于激光二次加工的反应器微通道制造方法，涉及反应器微通道的加工。1)在催化剂载体板上制备微通道阵列；2)对催化剂载体板进行清洗，除去工作液残留；将催化剂载体板放置在激光加工平台上，将激光对焦在第一条微通道起始端；4)控制激光加工平台的运动轨迹，在第一条微通道底面或斜向侧壁上进行激光加工；5)将激光位置调整到第二条微通道起始端，重复步骤4)，直到加工完所有微通道阵列。利用高效的加工手段制作微通道外形结构，然后利用激光二次加工增强微通道表面结构性能。这两道加工工序的有机结合，不仅使微通道结构的加工效率大大提高，而且提高了微通道表面催化剂附着性能，从而使反应器制氢性能得到大大提高。

A micro channel fabrication method based on two laser processing of laser

A reactor microchannel manufacturing method based on laser two processing, which involves the processing of the reactor microchannel. 1) in the catalyst carrier plate prepared by micro channel array; 2) for cleaning the catalyst carrier plate, remove the liquid residue; the catalyst carrier plate is placed in the laser processing platform, the laser focus on the first micro channel starting end; 4) trajectory control laser processing platform, the first micro channel the bottom or oblique laser processing to the side wall; 5) will be adjusted to the second position of the laser micro channel starting end, repeat step 4), until all the micro channel array processing. The micro channel configuration is made by efficient processing, and then the micro channel surface structure is enhanced by two laser machining. The organic combination of these two processing processes not only greatly improves the processing efficiency of the microchannel structure, but also improves the adhesion performance of the catalyst on the surface of the microchannel, so that the hydrogen production performance of the reactor is greatly improved.

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光二次加工的反应器微通道制造方法
本专利技术涉及反应器微通道的加工，尤其是涉及一种基于激光二次加工的反应器微通道制造方法。
技术介绍
在能源资源短缺和环境污染日趋严重的大背景下，减少汽车对环境的负面影响，降低汽车对不可再生能源的过度依赖，在全球范围内已达成共识。大力发展氢能燃料电池汽车对于发展汽车产业和开发替代能源是不可多得的机遇。由于车载现场制氢系统必须满足体积小、重量轻、制造成本低以及在有限的反应体积内实现高催化反应速率的特殊要求，将常规尺度的燃料催化重整设备小型化是不现实的，采用具有微通道结构的制氢反应器成为未来发展的趋势。微通道反应器催化反应速率和催化转化率主要受到催化反应载体(由载体板内负载催化剂涂层构成)的影响。载体板通常采用精密铣削、激光、化学刻蚀、线切割等加工方法加工，不同加工方法制作的微通道表面微观结构不同，这些表面结构会影响催化剂附着性能和微通道内介质流动性能，对反应器效率和寿命有较大的影响。一些学者尝试改变微通道表面结构来提高反应器性能。例如在文献《Microstructuredreactorsforcatalyticreactions》(WOS:000233890900002；ISSN:0920-5861)中，作者Kiwi-Minsker,L和Renken,A设计了一种用含铝不锈钢制作的两通道微结构反应器，在表面形成5μm厚的氧化铝薄膜，这一氧化铝薄膜可极大改善催化剂层与微通道壁之间的附着力，但是，该方法仅适用于铝基微通道表面制作，而且表面微观膜不可控，应用范围和效果有限。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供通过采用激光加工方法，在原有微通道表面进行二次加工，制作出一定深度的微观结构，以增加微通道比表面积，提高反应器制氢性能的一种基于激光二次加工的反应器微通道制造方法。本专利技术包括以下步骤：1)在催化剂载体板上制备微通道阵列；在步骤1)中，所述在催化剂载体板上制备微通道阵列可采用线切割、铣削、化学刻蚀等方法，所述微通道的横截面可为矩形、三角形等形状。2)对催化剂载体板进行清洗，除去工作液残留；3)将催化剂载体板放置在激光加工平台上，将激光对焦在第一条微通道起始端；4)控制激光加工平台的运动轨迹，在第一条微通道底面或斜向侧壁上进行激光加工；在步骤4)中，所述激光加工可通过控制激光的功率及进给速度控制加工深度，加工轨迹类似于“之”字形、田字形等规律形状，将微通道底面划分为若干独立的区域，直到第一条微通道表面加工完毕。5)将激光位置调整到第二条微通道起始端，重复步骤4)，直到加工完所有微通道阵列。本专利技术采用的线切割、铣削、化学刻蚀等方法加工速度较快，能够很容易得到理想的微通道截面形状，生产效率较高。但是这些加工方法很难控制微通道表面结构，导致微通道表面催化剂附着能力差。而激光加工的光斑可以聚焦到微米级，很容易在微通道表面上加工出规则的阵列结构，增大通道的表面积，提高催化剂附着量。同时，通过设计激光加工路径，在微通道底面之间划分出独立的区域，每个区域边缘有细微的突起作为阻隔，能够增大气流通过的阻力，延长气流在催化剂载体板上的停留时间，提高反应器催化性能。此外，突起作为阻隔还能防止一部分催化剂被气流冲走，提高反应器使用寿命。本专利技术首先采用线切割、铣削、化学刻蚀等方法在催化剂载体板上制作出一定宽度、深度的微通道阵列。然后将载体板放置在激光加工平台上，利用激光对微通道底面进行二次加工，在原有微通道底面上加工出一定深度、宽度的微结构，以加大微通道的比表面积，改善微通道催化剂附着性能，提高微反应器制氢能力。本专利技术首先利用高效的加工手段制作微通道外形结构，然后利用激光二次加工增强微通道表面结构性能。这两道加工工序的有机结合，不仅使微通道结构的加工效率大大提高，而且提高了微通道表面催化剂附着性能，从而使反应器制氢性能得到大大提高。附图说明图1为微细电火花线切割加工电极丝轨迹。图2为微通道一次加工后的截面图。图3为利用激光对线切割加工后的微通道进行二次加工。图4为微细电火花线切割与激光复合加工后的示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施例作详细说明：本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。具体实施步骤为：①选用紫铜板作为催化剂载体板，利用电火花加工机床快走丝，加工出如图1所示的矩形微通道阵列，②把步骤①得到的催化剂载体板在一定浓度的稀硝酸下浸泡一段时间，去掉切削液残留。③使用激光打标机对步骤②清洗过的载体板进行加工。如图2和3所示，选定激光功率，以预定的进给速度，根据“之”字形的轨迹进行加工，每条加工路径的宽度为5μm，重复加工10次。④将催化剂用多次浸渍的方法负载在载体板上，并应用于板式甲醇水蒸气重整制氢的微反应器。微细电火花线切割与激光复合加工后的示意图参见图4。在图1～4中，标记L为电极丝走丝轨迹，A为微通道底面，M为激光器，S为激光聚焦的焦点，N为激光加工轨迹，Q为微通道。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于激光二次加工的反应器微通道制造方法，其特征在于包括以下步骤：1)在催化剂载体板上制备微通道阵列；2)对催化剂载体板进行清洗，除去工作液残留；3)将催化剂载体板放置在激光加工平台上，将激光对焦在第一条微通道起始端；4)控制激光加工平台的运动轨迹，在第一条微通道底面或斜向侧壁上进行激光加工；5)将激光位置调整到第二条微通道起始端，重复步骤4)，直到加工完所有微通道阵列。

【技术特征摘要】
1.一种基于激光二次加工的反应器微通道制造方法，其特征在于包括以下步骤：1)在催化剂载体板上制备微通道阵列；2)对催化剂载体板进行清洗，除去工作液残留；3)将催化剂载体板放置在激光加工平台上，将激光对焦在第一条微通道起始端；4)控制激光加工平台的运动轨迹，在第一条微通道底面或斜向侧壁上进行激光加工；5)将激光位置调整到第二条微通道起始端，重复步骤4)，直到加工完所有微通道阵列。2.如权利要求1所述一种基于激光二次加工的反应器微通道制造方法，其特征在于在...

【专利技术属性】
技术研发人员：褚旭阳，全学军，周伟，张利，曾湘衡，陈佑豪，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建,35