[发明专利]硼氢化钠醇解制氢多床层反应装置

说明书

本发明揭示了一种硼氢化钠醇解制氢多床层反应装置，所述反应装置包括：硼氢化钠储液罐、流量控制器、喷雾器、催化剂反应床、热交换器、产物回收槽；硼氢化钠储液罐用来存储碱性的硼氢化钠甲醇溶液；流量控制器用以调节溶液的流速和流量；喷雾器设置于制氢反应罐顶端；催化反应床包括至少两层催化剂反应床层；热交换器用以调控反应罐的温度；所述产物回收槽置于反应罐的底部，收集反应产物四甲基硼化钠，后续回收再利用。本发明可提高反应物的利用率，实现了产氢量精确可控；扩大了反应物同催化剂的接触，液固分离更彻底，消除了浓差梯度的影响；同时提高催化剂利用率，降低了贵金属成本。

技术领域

本发明属于燃料电池反应装置技术领域，涉及一种多床层反应装置，尤其涉及一种硼氢化钠醇解制氢多床层反应装置。

背景技术

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是将燃料与氧化剂中化学能直接转化为电能一种新型发电装置，具有能量转换效率高，启动温度低，安静无噪音、结构简单、清洁环保等优点，是电动汽车、可移动电子设备及通讯基站的优选的动力电源。

目前燃料电池车的性能已接近传统汽油车的水平，世界各大汽车公司争相推出商业化的燃料电池汽车，抢占电动汽车的未来市场，至今世界上已有近千辆燃料电池车在世界各地示范运行。在科技部与各级政府的支持下，我国自主研发的燃料电池轿车与客车也成功在2008年北京奥运会与2010年上海世博会上运行。氢气是燃料汽车理想的燃料，燃料电池汽车的普及应用不仅需要大量的铂金等贵金属催化剂，更需要众多的加氢站和储氢设施。但是氢气是小分子气体，常态下体积能量密度非常低，而且缺乏高效安全的供氢和储氢技术及装置，制约着燃料电池汽车的推广。因此，采用富氢燃料现场制氢成为提供燃料电池汽车氢源的优选技术方案。

硼氢化钠的含氢质量高达10.8wt.％，同催化剂接触即可快速产生氢气，反应过程可控性好、反应条件温和，而且产生高纯氢气，不含其他污染性的杂质。同时，由于甲醇的冰点低至-97℃，寒冷环境中硼氢化钠的醇解制氢装置可正常工作，这极大提高了燃料电池动力系统的环境适应性，也拓宽了燃料电池汽车使用区域。因此，硼氢化钠醇解制氢被认为高效安全、实用性强的现场制氢技术，成为近年来研究的热点。从已有的研究报道和专利可知，硼氢化钠水解制氢的反应装置相对较多，如CN103253631A、CN203741035U、CN203402923U、CN201268575Y、CN203238030U、CN1O1353155A、CN201305456Y、CN201305457Y、CN101330152A、CN1O2101645A、CN101049907B、CN103552982A等专利。专利CN203741035U设计的主反应器有多个子反应器构成，通过开启子反应器的个数来控制氢气产量；专利CN103253631A通过多个微小流化床反应器的串联实现连续、可控产氢；专利CN103552982A设计了具有两段催化剂床层的硼氢化钠水解/醇解反应器，很好地解决反应后期溶液粘度增加致使传质阻力增加的问题。其余的制氢装置多采用单一固定床反应器，存在产氢反应不完全、液固分离难、产氢不连续的问题。另外，硼氢化钠水解(醇)制氢是放热反应，持续反应所累积的大量热量会导致反应溶液温度升高或沸腾(甲醇沸点：64.7℃,水:100℃),增加了可控产氢的难度，而且随之增加的容器内压力，严重影响设备及人身安全。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种硼氢化钠醇解制氢多床层反应装置，可提高反应物的利用率，实现了产氢量精确可控；扩大了反应物同催化剂的接触，液固分离更彻底，消除了浓差梯度的影响；同时提高催化剂利用率，降低了贵金属成本。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种硼氢化钠醇解制氢多床层反应装置，所述反应装置包括：硼氢化钠储液罐、流量控制器、喷雾器、催化剂反应床、热交换器、副产物收集槽；