【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及车载甲醇制氢，尤其是涉及一种快速启动的甲醇制氢装置、系统及方法。
技术介绍
1、甲醇是一种国际上公认的高清洁能源。作为一种优良的燃料，甲醇完全燃烧后理论上只会生成co2和h2o。使用甲醇替代汽油做发动机的燃料，可使发动机排放的污染物减少，从而减少了发动机对空气的污染。然而，甲醇发动机存在一个致命的缺点——在环境温度低于25℃的情况下，单独依靠甲醇燃料无法实现点火启动。
2、目前，甲醇发动机的冷启动方案主要包括：汽油启动方案和燃料锅炉加热方案。这两种方案均存在弊端，汽油启动方案会增加供油系统的复杂性，发动机排放的污染物会增多；燃料锅炉加热方案会使发动机启动时间过长。为解决上述方案存在的弊端，出现了一种以甲醇制氢产生的富氢燃料启动方案——安装车载甲醇制氢装置，通过催化剂将甲醇转化成氢气等富氢气体，富氢气体作为发动机的直接燃料启动发动机。
3、甲醇制氢的过程是一个吸收热量的化学反应，因此需要解决热量的来源。现有的甲醇制氢装置冷启动时的热量来源主要有两种途径：电加热和燃烧甲醇。甲醇制氢催化剂一般为颗粒状，装填在反应室腔体内，反应室腔体结构一般由不锈钢或铝合金等金属材料制成，因此甲醇制氢装置的整体热容较高，从而导致甲醇制氢装置的加热时间较长。而且，外部热量都是通过反应室腔体壁面间接传递到催化剂，这样会降低热传递速度，进一步增加甲醇制氢装置的加热时长，同时还会存在热量分布不均匀的问题。现有的甲醇制氢加热方式，加热时长一般在20分钟左右，无法满足车载制氢快速启动的要求。
技术实
1、本专利技术的目的在于提供一种快速启动的甲醇制氢装置、系统及方法，以解决现有技术中存在的至少一个上述技术问题。
2、第一方面，为解决上述技术问题，本专利技术提供的一种快速启动的甲醇制氢装置，包括：加热室、催化反应室和微波发生器；
3、所述加热室为圆柱状的不锈钢容器，内部设置有导热体，所述导热体的外形为圆柱状，所述导热体与所述加热室的内壁紧密贴合；
4、所述导热体为蜂窝状结构，增大了甲醇溶液的受热面积；
5、所述导热体为碳化硅，碳化硅具有良好的热传导性；
6、以蜂窝状的碳化硅作为所述导热体，提高了甲醇溶液受热的均匀性及加热效率；
7、所述催化反应室为圆柱状的不锈钢容器，内部设置有催化剂载体，所述催化剂载体的外形为圆柱状，所述催化剂载体与所述催化反应室的内壁紧密贴合；
8、所述催化剂载体为蜂窝状结构的碳化硅，蜂窝状结构增大了甲醇蒸气与催化剂的反应面积，还可以防止催化剂热退化，提高了催化剂温度的均匀性及加热效率，提高催化剂的反应效率和寿命；
9、催化剂通过涂覆的方式附着在所述催化剂载体上；
10、所述微波发生器由磁控管、波导腔体、功率可调电源和散热器等组成；
11、所述波导腔体为一体铸铝矩形腔体，所述磁控管发出的微波经所述波导腔体进入不锈钢容器；
12、所述功率可调电源可调节所述微波发生器的功率；
13、所述散热器用于对所述微波发生器进行散热；
14、两个所述微波发生器分别为第一微波发生器和第二微波发生器；
15、所述第一微波发生器安装在所述加热室的底部，用于加热所述加热室内的甲醇溶液，使甲醇溶液汽化为甲醇蒸气；
16、所述第二微波发生器安装在所述催化反应室的顶部，用于加热所述催化反应室内的催化剂载体和催化剂；
17、所述微波发生器的波导腔体与所述加热室和所述催化反应室之间均设置有隔离板，用于将所述微波发生器的波导腔体与所述加热室和所述催化反应室内的气体隔离，阻止所述加热室和所述催化反应室内的气体进入所述微波发生器的波导腔体，而且隔离板不影响微波正常进入所述加热室和所述催化反应室；
18、所述隔离板不影响微波穿透、耐高温、耐甲醇、具备一定的硬度，所述隔离板通常采用石英玻璃；
19、所述第一微波发生器的波导腔体与所述加热室之间通过石英玻璃隔离密封，密封面上采用高温密封胶填充；
20、其中，石英玻璃能够将所述第一微波发生器的波导腔体与所述加热室内的甲醇蒸气隔离，阻止所述加热室内的甲醇蒸气进入所述第一微波发生器的波导腔体，而且石英玻璃不影响微波正常进入所述加热室内；
21、通过高温密封胶将石英玻璃分别与所述第一微波发生器的波导腔体和所述加热室的接触面密封，可以有效防止甲醇蒸气进入到所述第一微波发生器的波导腔体中；
22、微波穿透石英玻璃后进入所述加热室内对所述导热体和甲醇溶液进行加热，为甲醇溶液汽化提供所需的热量；
23、所述第二微波发生器的波导腔体与所述催化反应室之间通过石英玻璃隔离密封，密封面上采用高温密封胶填充；
24、其中，石英玻璃能够将所述第二微波发生器的波导腔体与所述催化反应室内的富氢气体隔离，阻止所述催化反应室内的富氢气体进入所述第二微波发生器的波导腔体，而且石英玻璃不影响微波正常进入所述催化反应室内；
25、通过高温密封胶将石英玻璃分别与所述第二微波发生器的波导腔体和所述催化反应室的接触面密封，可以有效防止富氢气体进入到所述第二微波发生器的波导腔体中；
26、微波穿透石英玻璃后进入所述催化反应室内对所述催化剂载体和催化剂进行加热，为甲醇制氢提供所需的热量；
27、所述催化反应室底部的进口，与所述加热室底部的出口连通；
28、甲醇溶液从所述加热室顶部的进口进入所述加热室内，使用所述第一微波发生器进行加热，使甲醇溶液汽化为甲醇蒸气，甲醇蒸气从所述加热室底部的出口流出，经过所述催化反应室底部的进口进入所述催化反应室内，使用所述第二微波发生器进行加热，使甲醇蒸气经催化剂催化反应生成富氢气体，富氢气体从所述催化反应室顶部的出口排出。
29、进一步地，催化剂的涂覆方法包括：
30、步骤01、将所述催化剂载体的一端在装有催化剂浆料的容器中浸渍；
31、步骤02、将浸渍后的所述催化剂载体从装有催化剂浆料的容器中取出，通过吸气设备将催化剂浆料从所述催化剂载体的另一端吸出，从而将催化剂浆料均匀地涂覆在所述催化剂载体的表面；
32、步骤03、根据催化剂涂覆量的需求，多次进行步骤01、步骤02操作。
33、进一步地，所述催化反应室顶部的出口与所述催化剂载体之间设置有空腔，起到均衡所述催化反应室出口压力的作用。
34、进一步地，所述催化反应室顶部的空腔处安装有第二温度探头，用于检测所述催化反应室内的温度。
35、在甲醇催化反应时，根据所述第二温度探头检测出的所述催化反应室出口处富氢气体的温度，调节所述第二微波发生器的功率，使所述催化反应室出口处富氢气体的温度保持在220～250℃。
36、进一步地，所述催化反应室底部的进口与所述催化剂载体之间设置有空腔，甲醇蒸气在空腔处缓冲后均匀地进入到所述催化剂载体中，使甲醇蒸气与催化剂充本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种快速启动的甲醇制氢装置，其特征在于，包括：加热室、催化反应室和微波发生器；
2.根据权利要求1所述的快速启动的甲醇制氢装置，其特征在于，催化剂的涂覆方法包括：
3.根据权利要求1所述的快速启动的甲醇制氢装置，其特征在于，所述加热室底部的出口与所述导热体之间设置有空腔。
4.根据权利要求3所述的快速启动的甲醇制氢装置，其特征在于，所述加热室底部的空腔处安装有第一温度探头，用于检测所述加热室内的温度。
5.根据权利要求1所述的快速启动的甲醇制氢装置，其特征在于，所述加热室顶部的进口设置有雾化喷头，用于将甲醇溶液雾化喷洒进所述加热室。
6.根据权利要求5所述的快速启动的甲醇制氢装置，其特征在于，所述雾化喷头与所述导热体之间设置有空腔。
7.一种快速启动的甲醇制氢系统，其特征在于，包括：甲醇供料装置、如权利要求1～6任一所述的快速启动的甲醇制氢装置；
8.根据权利要求7所述的快速启动的甲醇制氢系统，其特征在于，还包括气体缓冲罐，所述气体缓冲罐的进口与所述冷却器热流道的出口连通，所述气体缓冲罐的出口
9.根据权利要求8所述的快速启动的甲醇制氢系统，其特征在于，所述气体缓冲罐上安装有压力传感器用于检测所述气体缓冲罐内的压力。
10.一种快速启动的甲醇制氢方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种快速启动的甲醇制氢装置，其特征在于，包括：加热室、催化反应室和微波发生器；
2.根据权利要求1所述的快速启动的甲醇制氢装置，其特征在于，催化剂的涂覆方法包括：
3.根据权利要求1所述的快速启动的甲醇制氢装置，其特征在于，所述加热室底部的出口与所述导热体之间设置有空腔。
4.根据权利要求3所述的快速启动的甲醇制氢装置，其特征在于，所述加热室底部的空腔处安装有第一温度探头，用于检测所述加热室内的温度。
5.根据权利要求1所述的快速启动的甲醇制氢装置，其特征在于，所述加热室顶部的进口设置有雾化喷头，用于将甲醇溶液雾化喷洒进所述加热室。
6.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐涛，黎宏科，
申请(专利权)人：中合清能科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：
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