[发明专利]基于微波辐照的二甲醚重整制氢反应器

说明书

技术领域

本发明涉及反应器，尤其涉及一种基于微波辐照的二甲醚重整制氢反应器。

背景技术

能源危机与环境污染已经成为日益严峻的全球性问题。氢气具有燃点高、燃烧速度快、稀燃极限低、爆炸极限宽等特点，在燃料中添加氢气可以有效改善燃烧和排放。氢气作为汽车催化净化装置的还原气体，可以降低NO_x排放；氢气还可以作为燃料电池汽车或者燃料电池的氢源，故被认为是具有发展前景的清洁车用替代能源。

由于氢密度小，易气化、着火、爆炸，故在氢的储存、运输及使用方面带来一些不便。化石燃料重整制氢具有能量密度高、能量转化效率高，容易运输、补充和储存，在经济性、安全性等方面也有明显的优势，是最现实的氢源技术，成为研究的热点。二甲醚DME(Dimethyl Ether)是一种绿色的可再生能源，成本低、无腐蚀性、几乎无毒，具有高的能量密度、低含碳量以及运输和储存方便等优势，成为车载制氢的理想燃料。二甲醚重整制氢的方法主要包括水蒸气重整制氢，部分氧化重整制氢和自热重整制氢三种。部分氧化重整制氢与自热重整制氢，无须外部供热，缺点是产物中氢气含量低，反应器操作温度高，易在反应器中出现“热点”导致催化剂烧结。二甲醚水蒸气重整制氢反应温度低、产物中氢气含量高，能量效率高，引起广泛重视。但是，水蒸气重整反应属于强吸热反应，需要外部提供热源，壁面加热存在着“冷点温差”与动态相应滞后等技术瓶颈。

微波是一种普遍存在的电磁波，微波的电磁能以波的形式辐射到介质内部，在介质内部引起介质的介电损耗而发热。与常规加热相比，微波加热不需要热的传导和热对流，在微波的作用下，物质的介质分子在极短的时间内达到活化状态，分子的运动与碰撞加剧，大大加快了传质传热速率与反应速率，缩短了反应周期，无滞后效应；微波加热可以使物质内外同时加热，体系受热均匀，避免局部高温区和“冷点”的出现，可以提高系统的能量效率，具有节能减排的双重效果，引起了国内外学者的广泛重视，随着计算机电磁学的发展和计算机硬件的不断升级，复杂电磁场受计算机运算能力限制的瓶颈逐渐被打破。但是微波辐照下，水蒸气重整反应所蕴含的物理、化学机制更趋复杂，对其热物理与输运规律理论进行更为深入的探索对解决能源危机与环境污染具有特别重要的意义。

发明内容

本发明的目的，就是为了解决上述问题，提供一种基于微波辐照的二甲醚重整制氢反应器。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种基于微波辐照的二甲醚重整制氢反应器，包括壳体，壳体的右端分别设有水进口管和二甲醚进口管，左端设有产气出口管，壳体内由两块隔板分隔成右腔室、中间腔室和左腔室；在右腔室内设有混合器；在中间腔室内设有催化器，中间腔室的管壁上安装有连通中间腔室的波导管，波导管上设有磁电管；在左腔室内设有冷凝器；在水进口管上安装有蒸发器。

所述催化器内装填有CU/Ni/Al₂O₃催化剂。

所述CU/Ni/Al₂O₃催化剂做成1mm×1mm的圆柱体形。

所述催化器与壳体之间设有间隔，形成微波腔体。

所述蒸发器包括沿水进口管管壁设置的电控加热套。

所述混合器包括用电机带动的搅拌器，搅拌器额定转速为1000r/min。

所述催化器材料为氧化铝陶瓷。

本发明基于微波辐照的二甲醚重整制氢反应器由于采用微波辐照加热反应物，可以使物质内外同时加热，体系受热均匀，避免局部高温区和“冷点”的出现，可以提高系统的能量效率，具有节能减排的双重效果。

附图说明

图1是本发明的基本结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明基于微波辐照的二甲醚重整制氢反应器，包括壳体1，壳体的右端分别设有水进口管2和二甲醚进口管3，左端设有产气出口管4，壳体内由两块隔板分隔成右腔室、中间腔室和左腔室；在右腔室内设有混合器5；在中间腔室内设有催化器6，中间腔室的管壁上安装有连通中间腔室的波导管7，波导管上设有磁电管8；在左腔室内设有冷凝器9；在水进口管上安装有蒸发器10。

本发明中的催化器内装填有CU/Ni/Al₂O₃催化剂，该催化剂做成1mm×1mm的圆柱体形。催化器材料为氧化铝陶瓷。

本发明中的催化器与壳体之间设有间隔，形成微波腔体11。

本发明中的蒸发器包括沿水进口管管壁设置的电控加热套。