[发明专利]一种基于激光二次加工的反应器微通道制造方法

说明书

一种基于激光二次加工的反应器微通道制造方法，涉及反应器微通道的加工。1)在催化剂载体板上制备微通道阵列；2)对催化剂载体板进行清洗，除去工作液残留；将催化剂载体板放置在激光加工平台上，将激光对焦在第一条微通道起始端；4)控制激光加工平台的运动轨迹，在第一条微通道底面或斜向侧壁上进行激光加工；5)将激光位置调整到第二条微通道起始端，重复步骤4)，直到加工完所有微通道阵列。利用高效的加工手段制作微通道外形结构，然后利用激光二次加工增强微通道表面结构性能。这两道加工工序的有机结合，不仅使微通道结构的加工效率大大提高，而且提高了微通道表面催化剂附着性能，从而使反应器制氢性能得到大大提高。

技术领域

本发明涉及反应器微通道的加工，尤其是涉及一种基于激光二次加工的反应器微通道制造方法。

背景技术

在能源资源短缺和环境污染日趋严重的大背景下，减少汽车对环境的负面影响，降低汽车对不可再生能源的过度依赖，在全球范围内已达成共识。大力发展氢能燃料电池汽车对于发展汽车产业和开发替代能源是不可多得的机遇。由于车载现场制氢系统必须满足体积小、重量轻、制造成本低以及在有限的反应体积内实现高催化反应速率的特殊要求，将常规尺度的燃料催化重整设备小型化是不现实的，采用具有微通道结构的制氢反应器成为未来发展的趋势。

微通道反应器催化反应速率和催化转化率主要受到催化反应载体(由载体板内负载催化剂涂层构成)的影响。载体板通常采用精密铣削、激光、化学刻蚀、线切割等加工方法加工，不同加工方法制作的微通道表面微观结构不同，这些表面结构会影响催化剂附着性能和微通道内介质流动性能，对反应器效率和寿命有较大的影响。一些学者尝试改变微通道表面结构来提高反应器性能。例如在文献《Microstructured reactors for catalyticreactions》(WOS:000233890900002；ISSN:0920-5861)中，作者Kiwi-Minsker,L和Renken,A设计了一种用含铝不锈钢制作的两通道微结构反应器，在表面形成5μm厚的氧化铝薄膜，这一氧化铝薄膜可极大改善催化剂层与微通道壁之间的附着力，但是，该方法仅适用于铝基微通道表面制作，而且表面微观膜不可控，应用范围和效果有限。

发明内容

本发明的目的在于提供通过采用激光加工方法，在原有微通道表面进行二次加工，制作出一定深度的微观结构，以增加微通道比表面积，提高反应器制氢性能的一种基于激光二次加工的反应器微通道制造方法。

本发明包括以下步骤：

1)在催化剂载体板上制备微通道阵列；

在步骤1)中，所述在催化剂载体板上制备微通道阵列可采用线切割、铣削、化学刻蚀等方法，所述微通道的横截面可为矩形、三角形等形状。

2)对催化剂载体板进行清洗，除去工作液残留；

3)将催化剂载体板放置在激光加工平台上，将激光对焦在第一条微通道起始端；

4)控制激光加工平台的运动轨迹，在第一条微通道底面或斜向侧壁上进行激光加工；

在步骤4)中，所述激光加工可通过控制激光的功率及进给速度控制加工深度，加工轨迹类似于“之”字形、田字形等规律形状，将微通道底面划分为若干独立的区域，直到第一条微通道表面加工完毕。

5)将激光位置调整到第二条微通道起始端，重复步骤4)，直到加工完所有微通道阵列。