[发明专利]基于甲醇水制氢的便携式移动制氢机

说明书

技术领域

本发明涉及一种制氢机，特别是一种基于甲醇水制氢的便携式移动制氢机。

背景技术

能源与环境是人类社会可持续发展涉及的最主要问题。氢能是理想的清洁能源之一，已引起极大重视并广泛使用。如将氢气直接用于内燃机的燃料，可获得比一般碳氢化合物燃料更高的效率，而且还具有零污染排放的优异性能；将氢气用于氢氧燃料电池则可得到高达45%～60%的化学能-电能转化效率，而一般的内燃机的热机效率仅为15%。由于质子交换膜燃料电池技术的突破，高效燃料电池动力车样车已陆续出现。随着技术的不断发展，氢能的应用范围必将不断扩大，大力开发氢能具有重大意义。

氢气是清洁能源，也是重要的化工原料，虽然氢能源具有如此众多的优点，但目前社会上还是以使用汽油、柴油等不可再生能源为主要的能源，其主要原因是因为移动和保存氢气的成本过高，大大地阻碍了氢气作为能源进入到市场生产；目前随着燃料电池等各种利用氢气的移动设备的发展，对氢气的需求越来越大，但目前氢气的移动和保存成本太高，若能设计出便携移动制氢的设备即可解决运输和储存氢气的问题，现在也有通过采用电解水的方式进行制氢，虽然该设备体积较小可移动制氢，但其必须要连通220V的交流电线和电极，一但开始制氢就不能移动，若要移动则使用需要配备体积庞大重量极重的变压器，其成本高、难以移动，不是真正意义上的移动制氢。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供能方便移动制氢、体积小、重量轻的一种基于甲醇水制氢的便携式移动制氢机。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

基于甲醇水制氢的便携式移动制氢机，包括用于将甲醇水汽化的汽化室和通过催化剂将甲醇水转化成氢气、甲烷、一氧化碳和二氧化碳混合物的重整室，还包括一个机壳，所述汽化室和重整室设置在机壳内，所述机壳上设有用于送入甲醇水的甲醇水原料入口、用于输出氢气的氢气出口；所述制氢机内还设有让氢气选择性通过的氢气纯化模块、为重整室提供化学反应必须热量的燃烧器和用于控制制氢机内各模块运行的主控制面板，所述甲醇水原料入口、汽化室、重整室、氢气纯化模块的氢气输出端和氢气出口依次相继连接；所述燃烧器与氢气纯化模块的剩余气体输出端相连，燃烧器所产生的热量热传递至重整室，燃烧器通过点火电路系统与主控制面板相连。

本发明便携式移动制氢机使用甲醇水制氢技术，根据原料及工艺的不同，目前氢气的制造方法主要有：电解法、烃类水蒸气转化法、煤气化和煤水蒸气转化法、氨或甲醇催化裂解法和石油炼制与石油化工过程中的各种副产氢等等，其中烃类水蒸气转化法是世界上应用最普遍的方法，但该方法适用于化肥及石油化工工业上大规模用氢的场合，工艺路线复杂，流程长，投资大，并不适合在移动制氢机中使用。本发明便携式移动制氢机采用甲醇水制氢，甲醇与大规模的天然气、轻油蒸汽转化制氢或水煤气制氢相比，投资省，能耗低，与电解水制氢相比，单位氢气成本较低，而且运输存储方便，操作方便，搬运灵活且安全性好，采用甲醇和水的混合物制氢，所产生的氢气纯度高、产度高，而且采用甲醇制氢不需要外接交流电或使用大型的变压器，制氢机的体积小；甲醇除了从石油等化学物质中产生，也可以从粪便、植物中产生，其来源更加环保，是可再生资源和绿色能源、来源便利且能可持续发展。

甲醇和水的混合物通过制氢机的甲醇水原料入口送入汽化室，在气化室里气化，气化后的甲醇水气体进入重整室催化重整，将甲醇水转化成氢气H₂、甲烷CH₄、一氧化碳CO和二氧化碳CO₂的混合物，该混合物产物直接导流至氢气纯化模块，该氢气纯化模块采用膜分离纯化技术，只选择性的允许氢气通过，所述过滤出的氢气从氢气出口输出至用于燃料电池和其他的一些需要消耗氢气的设备，未通过该氢气纯化模块过滤膜的残留气体包括CO、CO₂等混合气体，该残留混合气体导入燃烧器，主控制面板通过点火电路系统控制燃烧器点燃残留混合气体，燃烧器所产生的热量传输至重整室为重整室提供提供甲醇水催化重整所必须的温度，以往甲醇水催化需要额外使用天然气或石油进行加热以让重整室达到甲醇水催化所必要的温度，本设计通过采用燃烧器燃烧残留混合气体为重整室提供热量的方式，实现了自给供热。不仅去除了剩余残留气体所携带的有毒气体，而且不需使用额外的能源以位置重整室的温度，不仅环保，而且有效地减少了制氢机的体积。

优选地，燃烧器设置在重整室和汽化室的下方。该设计让燃烧器燃烧剩余残留气体时产生的热量能更好地传递至重整室和气化室，保持重整室和气化室达到甲醇水能顺利被催化的温度。