基于分形结构的自热型甲醇重整制氢装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于分形结构的自热型甲醇重整制氢装置及其控制方法，包括壳体、甲醇重整器、甲醇溶液调配箱、甲醇燃料箱、水箱和燃料起泡器；所述甲醇重整器通过燃料起泡器与甲醇燃料箱连接，所述甲醇重整器分别与甲醇溶液调配箱和水箱连接，所述甲醇溶液调配箱分别与甲醇燃料箱和水箱连接，所述甲醇重整器包括重整器壳体、甲醇催化燃烧单元、甲醇蒸汽重整单元和冷凝单元；控制方法包括系统调试、确定工况参数、预热启动、调配甲醇溶液、制氢作业、反应水回收、制氢工况的切换、停机和控制系统完善等步骤。有益效果：本发明专利技术基于分形网络结构设计了自热型甲醇重整器，其热质输运特性能够很好的适用于甲醇重整这类体积增加的反应。够很好的适用于甲醇重整这类体积增加的反应。够很好的适用于甲醇重整这类体积增加的反应。

【技术实现步骤摘要】
基于分形结构的自热型甲醇重整制氢装置及其控制方法


[0001]本专利技术涉及一种甲醇重整制氢装置及其控制方法，特别涉及一种基于分形结构的自热型甲醇重整制氢装置及控制方法，属于燃料电池


技术介绍

[0002]能源是国民经济的动力和生命线。能源发展以及合理有效利用是整个社会发展的源泉。当前，世界政治经济结构发生了深刻的调整，能源供求关系发生了深刻变化。能源和资源日益紧张，生态和环境问题日益突出，调整经济结构、提高能源效率、确保能源安全的压力进一步加大，能源发展面临一系列新问题和挑战。
[0003]从节能和生态保护的角度来看，燃料电池被视为最有前途的能源发电方法之一。然而高压氢气储存和运输过程因其高成本、低安全性，难以商业化等问题，阻碍燃料电池的广泛应用，因此使用储氢材料如甲醇等作为运输氢气的介质。与高温下由化石燃料产生的氢相比，最优选是在相对较低的温度下从含氧燃料如甲醇中制取氢。甲醇重整制氢技术是一种低成本的制氢手段，在工业上得到了广泛的应用。采用高能量密度的液态低碳甲醇作为氢载体，利用甲醇蒸汽重整技术进行现场制氢，成为移动氢源的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于分形结构的自热型甲醇重整制氢装置，包括壳体(1)、甲醇重整器(2)、甲醇溶液调配箱(3)、甲醇燃料箱(4)、水箱(5)和燃料起泡器(6)；所述甲醇重整器(2)、甲醇溶液调配箱(3)、甲醇燃料箱(4)、水箱(5)和燃料起泡器(6)分别位于壳体内部，所述甲醇重整器(2)通过燃料起泡器(6)与甲醇燃料箱(4)连接，所述甲醇重整器(2)分别与甲醇溶液调配箱(3)和水箱(5)连接，所述甲醇溶液调配箱(3)分别与甲醇燃料箱(4)和水箱(5)连接，其特征在于：所述甲醇重整器(2)包括重整器壳体(21)、甲醇催化燃烧单元(22)、甲醇蒸汽重整单元(23)和冷凝单元(24)；所述甲醇催化燃烧单元(22)和甲醇蒸汽重整单元(23)呈背靠背叠放结构，沿重整器壳体(21)中心轴方向安装在冷凝单元(24)内部；所述甲醇催化燃烧单元(22)内部设有中心轴向径向方向发散的点源式分形网络结构流道；所述甲醇蒸汽重整单元(23)内部设有中心轴向径向方向发散的点源式分形网络结构流道；所述甲醇催化燃烧单元(22)与甲醇蒸汽重整单元(23)内部不连通；所述甲醇催化燃烧单元(22)和甲醇蒸汽重整单元(23)的出口正对冷凝单元(24)，并且不超出冷凝单元(24)的范围；所述燃料起泡器(6)与甲醇催化燃烧单元(22)的流道入口连通；所述甲醇溶液调配箱(3)与甲醇蒸汽重整单元(23)的流道入口连通；所述重整器壳体(21)的上方设有氢气输出口(25)，所述重整器壳体(21)的底部设有回水口(26)，所述回水口(26)与水箱(5)连通。2.根据权利要求1所述的基于分形结构的自热型甲醇重整制氢装置，其特征在于：所述点源式分形网络结构为“Y”型分形网络结构。3.根据权利要求2所述的基于分形结构的自热型甲醇重整制氢装置，其特征在于，所述“Y”型分形网络结构的参数满足关系如下：l
k
＝l0α
k
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)w
k
＝w0β
k
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)其中，l
k
为分形流道第k级流道长度，l0为分形流道第0级流道长度，w
k
为分形流道第k级流道宽度，w0为分形流道第0级流道宽度，S为流道反应面积，α、β、m为分形网络结构特征参数，其分别为长度比、宽度比以及分叉级数，其中，α为第k+1级与第k级通道长度的比值，β为第k+1级与第k级通道宽度的比值，代表分形网络生长过程中的迭代参数，m则代表了分形网络的生长规模。4.根据权利要求1所述的基于分形结构的自热型甲醇重整制氢装置，其特征在于：所述甲醇催化燃烧单元(22)和甲醇蒸汽重整单元(23)为整体式圆柱体结构，所述整体式圆柱体结构沿重整器壳体(21)中心轴方向安装在冷凝单元(24)内部。5.根据权利要求1或5所述的基于分形结构的自热型甲醇重整制氢装置，其特征在于：所述甲醇催化燃烧单元(22)的入口与甲醇蒸汽重整单元(23)的入口相对设置。6.根据权利要求1所述的基于分形结构的自热型甲醇重整制氢装置，其特征在于：所述
冷凝单元(24)为螺旋状挡板结构，并且安装在重整器壳体(21)内壁上。7.根据权利要求6所述的基于分形结构的自热型甲醇重整制氢装置，其特征在于：所述冷凝单元(24)的螺旋状挡板上涂覆有CO选择性氧化催化剂。8.根据权利要求1所述的基于分形结构的自热型甲醇重整制氢装置，其特征在于：所述甲醇溶液调配箱(3)与甲醇燃料箱(4)之间的管路上分别设有甲醇伺服电机蠕动泵(41)和甲醇质量流量计(42)；所述甲醇溶液调配箱(3)与和水箱(5)之间的管路上分别设有伺服电机蠕动水泵(51)和纯水质量流量计(52)，所述甲醇溶液调配箱(3)与甲醇蒸汽重整单元(23)之间设有溶液伺服电机蠕动泵(31)和溶液质量流量计(32)。9.根据权利要求8所述的基于分形结构的自热型甲醇重整制氢装置的控制方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一、系统调试，根据制氢量预先标定甲醇水摩尔比、甲醇水体积以及反应温度对应制氢量的MAP图；步骤二、确定工况参数，根据实际制氢量的需求拟合步骤一中标定工况...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志凌，尹必峰，董非，贾和坤，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：