本发明专利技术公开了一种多功率需求下变催化剂粒径自适应重整反应器，包括板体、固定板、温控伸缩杆及挡板；板体分隔为填充有催化剂的多个网格状腔室，多个网格状腔室包括燃料入口腔室、多个调控腔室、多个催化反应腔室及气体出口腔室；多个网格状腔室通过多个孔道连通；其中，多个催化反应腔室包括主流腔室组、备用腔室组一以及备用腔室组二；固定板固定在多个调控腔室的底部；温控伸缩杆的一端与固定板上端固定连接，另一端穿出调控腔室一壁面上的孔道；挡板与温控伸缩杆的另一端固定连接并用于覆盖孔道。采用本发明专利技术的反应器，通过温控伸缩杆感知温度变化，可以智能调节燃料反应腔的容积与燃料的流道，自适应的满足多种功率、多种工况的需求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃料重整制氢，更具体的说是涉及一种多功率需求下变催化剂粒径自适应重整反应器。
技术介绍
1、质子交换膜燃料电池(pemfc)以其零碳排放、高能量转换效率、无噪音运行等优点成为重要的能量转换装置。然而，pemfc目前仍采用高纯氢气作为燃料。但是高纯氢气的生产成本高，体积能量密度很低，对高纯氢源的需求限制了pemfc的大规模应用，因此首要问题是获得体积能量密度高、现场容易制取的氢源。目前发展了金属氢化物储氢、低温液态储氢、高压气态储氢和液态燃料重整制氢等方式，其中利用液态燃料重整制氢是目前广泛应用的供氢手段。
2、现有的反应器一旦构型确定，只能匹配单一的功率，当燃料电池的启停或者功率需求发生变化时，重整器的制氢能力受到很大的影响。往往单一的构型设计只能满足一种工况需求，导致重整器利用效率低，在变功率时制氢能力下降。因此，固定重整器结构、固定催化剂颗粒直径难以实现变功率下高转化率调节的问题，可调功率的重整器是十分必要的。
3、如何提供一种适用于各种场合的可满足多种燃料电池功率需求下的变催化剂粒径自适应重整反应器是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种多功率需求下变催化剂粒径自适应重整反应器，解决现有技术中反应器启动慢、匹配功率单一的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种多功率需求下变催化剂粒径自适应重整反应器，包括板体、固定板、温控伸缩杆及挡板；
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p>4、所述板体内通过隔板分隔为填充有催化剂的多个网格状腔室，多个所述网格状腔室包括燃料入口腔室、多个调控腔室、多个催化反应腔室及气体出口腔室；多个所述网格状腔室通过多个孔道连通；其中，多个所述催化反应腔室包括主流腔室组、备用腔室组一以及备用腔室组二；5、所述燃料入口腔室的壁面开设有燃料进口，所述气体出口腔室的壁面开设有气体出口；
6、所述固定板固定在多个所述调控腔室的底部；所述温控伸缩杆的一端与所述固定板上端固定连接，另一端穿出所述调控腔室一壁面上的孔道；所述挡板与所述温控伸缩杆的另一端固定连接并用于覆盖所述孔道。
7、通过以上技术方案，本专利技术提供的重整反应器工作时，在正常工作状态下，燃料整体沿着反应器的主流腔室组流通。燃料在网格状腔室内与催化剂接触发生化学反应，反应后生成的气体从气体出口流出。当功率变化较小时，温控伸缩杆感知温度波动，从而伸长，带动挡板打开调控腔室一上的孔道，从而打开备用腔室组一，燃料的流程增加。当功率波动进一步增加时，温控伸缩杆感知温度波动，从而伸长，带动挡板打开调控腔室二上的孔道，打开备用腔室组二。本专利技术提供的反应器可以根据功率的变化自动调节燃料反应腔的容积与流道，可以自适应的满足多种功率需求下，多种工况的需求。
8、优选的，在上述一种多功率需求下变催化剂粒径自适应重整反应器中，多个所述调控腔室包括调控腔室一及调控腔室二，所述温控伸缩杆通过控制多个所述调控腔室一壁面上孔道的开闭来控制所述备用腔室组一及所述备用腔室组二的开闭。温控伸缩杆的设置，可以使燃料在板体内分为多个流道流通，从而满足不同功率下的重整反应器的需求。
9、优选的，在上述一种多功率需求下变催化剂粒径自适应重整反应器中，多个所述温控伸缩杆通过感知燃料温度变化来控制所述备用腔室组一和所述备用腔室组二的开闭。通过温度变化将热能转化为材料的形变，从而对燃料进行流道的智能调节，无需手动调节。
10、优选的，在上述一种多功率需求下变催化剂粒径自适应重整反应器中，所述燃料入口腔室位于所述板体的顶端，所述气体出口腔室位于所述板体底端并与所述燃料入口腔室呈对角布置。
11、优选的，在上述一种多功率需求下变催化剂粒径自适应重整反应器中，所述备用腔室组一和所述备用腔室组二呈对角布置，且所述备用腔室组一和所述备用腔室组二的对角线与所述燃料入口腔室和所述气体出口腔室对角线相互交叉。
12、优选的，在上述一种多功率需求下变催化剂粒径自适应重整反应器中，所述主流腔室组、所述调控腔室一和调控腔室二设置在所述燃料入口腔室与所述气体出口腔室对角连线的两侧，所述调控腔室二位于所述调控腔室一的斜下方。
13、优选的，在上述一种多功率需求下变催化剂粒径自适应重整反应器中，沿沿所述对角线由远及近的多个所述孔道的内径逐渐减小，相应的腔室内的催化剂的粒径也逐渐减小。由于流动过程中，燃料的浓度逐渐降低，为了提高燃料转换率，沿着流动方向的催化剂颗粒逐渐降低，通道上孔道半径也逐渐减低。结合变催化剂粒径的催化剂布置方案和变孔道直径的分隔板，可以提高燃料重整转换率。
14、优选的，在上述一种多功率需求下变催化剂粒径自适应重整反应器中，所述温控伸缩杆采用形状记忆合金制作，挡板在正常转态下盖住所述调控腔室一和所述调控腔室二上的通孔，燃料只在板体燃料入口腔室和气体出口腔室对角线及其两侧的腔室内流通。
15、优选的，在上述一种多功率需求下变催化剂粒径自适应重整反应器中，所述温控伸缩杆通过感知燃料温度变化从而控制所述备用腔室组一及所述备用腔室组二的开闭。功率变化时，温控收缩杆可以感知温度变化，进而沿调控腔室的内腔向外伸长，此时调控腔室的侧板通孔是打开状态，燃料可以由通孔进入而流入备用腔室一和备用腔室二中，从而适应功率的波动，完成变功率下重整反应器的自动调节。
16、优选的，在上述一种多功率需求下变催化剂粒径自适应重整反应器中，在正常工作状态下，燃料整体沿着反应器的对角线方向流动。当功率变化较小时，温控伸缩杆感知温度波动，从而打开备用腔室组一，燃料的流程增加。当功率波动进一步增加时，备用腔室组二也相应打开。
17、优选的，在上述一种多功率需求下变催化剂粒径自适应重整反应器中，所述重整反应器可应用但不限于甲醇、天然气或柴油燃料。能够满足多种燃料电池的需求。
18、经由上述的技术方案可知，本专利技术公开提供了一种多功率需求下变催化剂粒径自适应重整反应器，与现有技术相比，具有以下有益效果：
19、1、本专利技术采用形状记忆合金制作而成的温控伸缩杆感知反应器中温度变化，将温度变化转换为温控伸缩杆的形变量，从而控制反应器备用腔室的开启、关闭，进而改变反应器内流道分布。温控伸缩杆的引入可以进行反应器功率的智能调节，不需要手动调节，将热能转换为材料的形变，可以根据燃料电池的工况变化对反应器的流道进行自适应调节，从而满足不同的功率需求，增加反应器的适用范围，提高反应器的制氢效率。
20、2、本专利技术在不同腔体之间设置了不同直径大小的孔道，可以加强扰流，可有效削弱边界层效应，有利于提高燃料转换率。
21、3、本专利技术沿着流动方向燃料的浓度逐渐降低，为了使反应器后半段也具有较快的化学反应速率，催化剂颗粒逐渐降低，为了防止催化剂的移动，局部堆积，腔室上的孔道半径也逐渐减低。
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【技术保护点】
1.一种多功率需求下变催化剂粒径自适应重整反应器，其特征在于，包括：板体(8)、固定板(9)、温控伸缩杆(10)及挡板(11)；
2.根据权利要求1所述的一种多功率需求下变催化剂粒径自适应重整反应器，其特征在于，多个所述调控腔室包括调控腔室一(1)及调控腔室二(3)，所述温控伸缩杆(10)通过控制多个所述调控腔室一壁面上孔道的开闭来控制所述备用腔室组一(5)及所述备用腔室组二(6)的开闭。
3.根据权利要求2所述的一种多功率需求下变催化剂粒径自适应重整反应器，其特征在于，多个所述温控伸缩杆(10)通过感知燃料温度变化来控制所述备用腔室组一(5)和所述备用腔室组二(6)的开闭。
4.根据权利要求1所述的一种多功率需求下变催化剂粒径自适应重整反应器，其特征在于，所述燃料入口腔室(2)位于所述板体(8)的顶端，所述气体出口腔室(7)位于所述板体(8)底端并与所述燃料入口腔室(2)呈对角布置。
5.根据权利要求1所述的一种多功率需求下变催化剂粒径自适应重整反应器，其特征在于，所述备用腔室组一(5)和所述备用腔室组二(6)呈对角布置，且所述备用腔室组一(5)和所述备用腔室组二(6)的对角连线与所述燃料入口腔室(2)和所述气体出口腔室(7)对角连线相互交叉。
6.根据权利要求1所述的一种多功率需求下变催化剂粒径自适应重整反应器，其特征在于，所述主流腔室组(4)、所述调控腔室一(1)和调控腔室二(3)设置在所述燃料入口腔室(2)与所述气体出口腔室(7)对角连线的两侧，所述调控腔室二(3)位于所述调控腔室一(1)的斜下方。
7.根据权利要求1所述的一种多功率需求下变催化剂粒径自适应重整反应器，其特征在于，沿燃料流通方向的多个所述孔道(12)的内径逐渐减小。
8.根据权利要求7所述的一种多功率需求下变催化剂粒径自适应重整反应器，其特征在于，沿燃料流通方向的多个所述网格状腔室内的催化剂粒径逐渐减小。
9.根据权利要求1所述的一种多功率需求下变催化剂粒径自适应重整反应器，其特征在于，所述温控伸缩杆(10)采用形状记忆合金制作。
10.根据权利要求1所述的一种多功率需求下变催化剂粒径自适应重整反应器，其特征在于，所述重整反应器可应用于甲醇、天然气或柴油燃料。
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【技术特征摘要】
1.一种多功率需求下变催化剂粒径自适应重整反应器，其特征在于，包括：板体(8)、固定板(9)、温控伸缩杆(10)及挡板(11)；
2.根据权利要求1所述的一种多功率需求下变催化剂粒径自适应重整反应器，其特征在于，多个所述调控腔室包括调控腔室一(1)及调控腔室二(3)，所述温控伸缩杆(10)通过控制多个所述调控腔室一壁面上孔道的开闭来控制所述备用腔室组一(5)及所述备用腔室组二(6)的开闭。
3.根据权利要求2所述的一种多功率需求下变催化剂粒径自适应重整反应器，其特征在于，多个所述温控伸缩杆(10)通过感知燃料温度变化来控制所述备用腔室组一(5)和所述备用腔室组二(6)的开闭。
4.根据权利要求1所述的一种多功率需求下变催化剂粒径自适应重整反应器，其特征在于，所述燃料入口腔室(2)位于所述板体(8)的顶端，所述气体出口腔室(7)位于所述板体(8)底端并与所述燃料入口腔室(2)呈对角布置。
5.根据权利要求1所述的一种多功率需求下变催化剂粒径自适应重整反应器，其特征在于，所述备用腔室组一(5)和所述备用腔室组二(6)呈对角布置，且...
【专利技术属性】
技术研发人员：秦江，哈婵，王聪，冷爽，于彬，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
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