一种甲醇水即时制氢系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种甲醇水即时制氢系统，包括液体储存容器、原料输送装置、制氢设备、分离室；所述的制氢设备包括蒸发器、若干个反应器及若干个加热器；所述蒸发器内置有微波加热装置；所述的反应器和加热器交错连接，内放置有低温制氢催化剂或高温制氢催化剂；还包括能控制输出氢气压力的压力缓冲装置。本实用新型专利技术制氢系统启动快、出气稳定、损耗低、成本低，大大提供了实用性，可应用于车用燃料电池。

A kind of methanol water instant hydrogen production system

【技术实现步骤摘要】
一种甲醇水即时制氢系统
本技术属于新能源
，具体属于甲醇水制氢
，特别涉及一种可应用于车用燃料电池的甲醇水即时制氢系统。
技术介绍
氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。其基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极。由于氢燃料电池是经由利用氢及氧的电化学反应，产生电流及水，不但完全无污染，也避免了传统电池充电耗时的问题，是目前最具有发展前景的新能源方式，如能普及并应用在车辆及其他高污染发电工具上，将能显著减轻空气污染及温室效应。目前，氢燃料电池技术已经较为成熟，成功应用在航空航天、汽车等领域，但如何安全、便捷地制备、运输、使用氢气，是一直困扰着人们的问题。对于该问题，通常的做法是利用储氢罐；然而，储氢罐由于存有大量的氢气，氢气遇火容易爆炸，安全性不高；此外，存储、输送氢气的成本较高，储量小，为氢气发电的应用带来困难。氢燃料电池所使用的“氢”燃料可以来自于水的电解所产生的氢气及任何的碳氢化合物，例如天然气、甲醇、乙醇（酒精）、沼气等等。甲醇重整制氢是工业制氢的重要方法之一，该系统利用存储甲醇水代替现用的储氢罐，解决了储氢罐在储氢、运氢等多方面问题，具有储氢密度高、分装储运方便、价格便宜、无压力储存等优点，市场前景广阔。常规甲醇重整制氢方法主要包括水蒸气重整制氢、部分氧化重整制氢和自然重整制氢，大多采用热载体循环供热、电加热或甲醇无焰燃烧等加热方式，通过反应器器壁的加热实现热能向催化剂层及反应气体的传导，反应温度不易控制，存在工艺条件复杂、设备庞大、加热不均匀、在反应器内部及催化剂层中易形成热点和冷点以及耗能高等问题。例如，专利技术专利ZL201210339913.7公开了一种甲醇水制氢系统，该系统包括液体储存容器、换热器、气化室、重整室、分离室；液体储存容器、换热器、气化室、重整室、分离室通过管路依次连接；分离室内设有陶瓷膜分离器、金属钯膜分离器，进入分离室先经过陶瓷膜分离器做预处理，得到较高的气体纯度的氢气；较高纯度的氢气再进入金属钯膜分离器，得到更高纯度的氢气。述系统实现了甲醇水现场制氢，现制现用，无需储存。但该系统存在启动慢、效率低的问题，冷启动一般需要几个小时甚至一天时间才能启动并正常运行，且氢气出气小及压力低、制氢反应温度不温度，实用性不佳。为此，专利技术专利ZL201310340475.0针对上述启动慢问题，在原甲醇水制氢系统的基础上，增加了固态氢气储存容器这一装置，在系统启动时，通过气化模块将固态氢气转为气态氢气，氢气通过燃烧放热，为制氢设备（重整室）提供启动热能，从而进一步提高了制氢效率。但由于该系统待重整室升温至400℃以上才启动，启动仍然需要至少1个小时左右时间，同时需要消耗大量的能量，并且持续对重整室内催化器持续高温加热，催化剂损耗大，仍无法应用于车用燃料电池。
技术实现思路
针对现有甲醇水制氢系统存在启动速度慢、反应温度不稳定、能耗大、氢气出气量少及压力低等诸多问题导致实用性不佳的缺陷，本技术旨在提供一种甲醇水即时制氢系统，该系统可应用于车用燃料电池。具体的，本技术所述甲醇水即时制氢系统是通过以下技术方案实现的：一种甲醇水即时制氢系统，包括甲醇水存储容器、原料输送装置、制氢设备、分离室；所述的甲醇水存储容器中存储液态的甲醇和水，并通过原料输送装置与制氢设备连接；所述的原料输送装置可实现将甲醇水存储容器中的甲醇和水输送至制氢设备进行制氢；所述的分离室与制氢设备的输气端连接，内设置有膜分离装置，可实现对制氢设备输出的气体进行分离产出高纯度氢气；所述的制氢设备包括蒸发器、若干个反应器及若干个加热器；所述的反应器和加热器交错连接，反应器内放置有制氢催化剂；所述的蒸发器分别与原料输送装置、反应器连接，内置有微波加热装置；所述的甲醇水即时制氢系统启动后，微波加热装置可即时对原料输送装置输送进来的液态甲醇和水进行加热气化；还包括与制氢设备输气端连接的燃烧炉；所述的甲醇水即时制氢系统启动后，燃烧炉通过燃烧制氢设备制得的气体为蒸发器、加热器进行加热。蒸发器主要由加热室和蒸发室两部分组成。加热室向液体提供蒸发所需要的热量，促使液体沸腾汽化；蒸发室使气液两相完全分离。本技术所述制氢设备的蒸发器内置有微波加热装置（例如，微波加热管），通过内部微波加热，较常规使用燃烧炉等外部加热方式，可即时、快速对原料输送装置输送进来的液态甲醇和水进行加热气化，形成甲醇蒸气和水蒸气。本技术所述制氢设备设有多个反应器，反应器内放置有制氢催化剂，待甲醇蒸气和水蒸气经过反应器时即发生制氢反应，尚未完全反应的甲醇蒸气和水蒸气会经过多个反应器实现多次反应，较常规唯一重整室催化制氢相比，反应更充分，效率更高；而且系统运行过程中不再对反应器内的催化剂持续加热，大大降低了因高温加热对催化剂的损耗。本技术所述制氢设备还设有多个加热器，加热器设置在两两反应器中间，与反应器交错连接，通过燃烧炉的燃烧热能对经过反应器制氢反应后的甲醇蒸气和水蒸气重新补热，使其温度处于稳定的最佳反应温度范围内，保证制氢反应稳定运行，制氢系统运行更加稳定。本技术还提供了对上述甲醇水即时制氢系统进一步改进的技术方案：一种甲醇水即时制氢系统，包括甲醇水存储容器、原料输送装置、制氢设备、分离室；所述的甲醇水存储容器中存储液态的甲醇和水，并通过原料输送装置与制氢设备连接；所述的原料输送装置可实现将甲醇水存储容器中的甲醇和水输送至制氢设备进行制氢；所述的分离室与制氢设备的输气端连接，内设置有膜分离装置，可实现对制氢设备输出的气体进行分离产出高纯度氢气；所述的制氢设备包括蒸发器、若干个反应器及若干个加热器；所述的反应器和加热器交错连接，反应器内放置有制氢催化剂；所述的蒸发器分别与原料输送装置、反应器连接，内置有微波加热装置；所述的甲醇水即时制氢系统启动后，微波加热装置可即时对原料输送装置输送进来的液态甲醇和水进行加热气化；还包括与分离室输气端连接的压力缓冲装置，所述的压力缓冲装置能实现对输出氢气压力的控制；还包括与制氢设备和/或压力缓冲装置输气端连接的燃烧炉；所述的甲醇水即时制氢系统启动后，燃烧炉通过燃烧制氢设备和/或压力缓冲装置输出的气体为蒸发器、加热器进行加热。较上述甲醇水即时制氢系统相比，改进增加了与分离室输气端连接的压力缓冲装置，该压力缓冲装置能实现对输出氢气压力的控制，解决了现有制氢系统氢气输出压力不稳定或较低的问题。同时，燃烧炉通过燃烧压力缓冲装置输出的稳定压力的氢气，能有效控制为蒸发器、加热器进行加热的程度，使甲醇蒸气和水蒸气处于稳定的最佳反应温度范围内。作为本技术甲醇水即时制氢系统的进一步改进，所述的反应器数量至少为两个，所述的加热器数量至少为两个。其中至少有一个反应器内放置有低温制氢催化剂，其余反应器内放置有高温制氢催化剂。现有制氢系统启动慢主要原因在于先要加热重整室达到最佳的反应温度400～570℃，再输送甲醇本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种甲醇水即时制氢系统，包括甲醇水存储容器、原料输送装置、制氢设备、分离室；所述的甲醇水存储容器中存储液态的甲醇和水，并通过原料输送装置与制氢设备连接；所述的原料输送装置可实现将甲醇水存储容器中的甲醇和水输送至制氢设备进行制氢；所述的分离室与制氢设备的输气端连接，内设置有膜分离装置，可实现对制氢设备输出的气体进行分离产出高纯度氢气；其特征在于：/n所述的制氢设备包括蒸发器、若干个反应器及若干个加热器；所述的反应器和加热器交错连接，反应器内放置有制氢催化剂；/n所述的蒸发器分别与原料输送装置、反应器连接，内置有微波加热装置；所述的甲醇水即时制氢系统启动后，微波加热装置可即时对原料输送装置输送进来的液态甲醇和水进行加热气化；/n还包括与制氢设备输气端连接的燃烧炉；所述的甲醇水即时制氢系统启动后，燃烧炉通过燃烧制氢设备制得的气体为蒸发器、加热器进行加热；/n所述的反应器数量至少为两个，所述的加热器数量至少为两个。/n

【技术特征摘要】
1.一种甲醇水即时制氢系统，包括甲醇水存储容器、原料输送装置、制氢设备、分离室；所述的甲醇水存储容器中存储液态的甲醇和水，并通过原料输送装置与制氢设备连接；所述的原料输送装置可实现将甲醇水存储容器中的甲醇和水输送至制氢设备进行制氢；所述的分离室与制氢设备的输气端连接，内设置有膜分离装置，可实现对制氢设备输出的气体进行分离产出高纯度氢气；其特征在于：
所述的制氢设备包括蒸发器、若干个反应器及若干个加热器；所述的反应器和加热器交错连接，反应器内放置有制氢催化剂；
所述的蒸发器分别与原料输送装置、反应器连接，内置有微波加热装置；所述的甲醇水即时制氢系统启动后，微波加热装置可即时对原料输送装置输送进来的液态甲醇和水进行加热气化；
还包括与制氢设备输气端连接的燃烧炉；所述的甲醇水即时制氢系统启动后，燃烧炉通过燃烧制氢设备制得的气体为蒸发器、加热器进行加热；
所述的反应器数量至少为两个，所述的加热器数量至少为两个。


2.一种甲醇水即时制氢系统，包括甲醇水存储容器、原料输送装置、制氢设备、分离室；所述的甲醇水存储容器中存储液态的甲醇和水，并通过原料输送装置与制氢设备连接；所述的原料输送装置可实现将甲醇水存...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄文昭，罗杏宜，何国强，谭欣，
申请(专利权)人：广西氢朝能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广西;45