[发明专利]一种醇类重整微反应器及制氢方法

说明书

本发明公开了一种醇类重整微反应器及制氢方法，旨在不影响反应器流动能力的前提下提升反应器的换热能力。为此，本发明实施例提供的醇类重整微反应器，包括从上到下依次叠合设置的蒸发板、中隔板和重整板，蒸发板与中隔板之间形成有蒸发室，中隔板与所述重整板之间形成有重整室，蒸发室的出口与重整室的入口连通，重整室上负载有制氢催化剂，蒸发板、中隔板和/或重整板上还设有加热元件，蒸发室由蛇形直微流道或蛇形波纹微流道构成，重整室由蛇形直微流道或蛇形波纹微流道构成，蛇形直微流道由若干首尾顺次相接且相互平行的直线流道段组成；蛇形波纹微流道由若干首尾顺次相接且相互平行的正弦波纹段组成，直线流道段上设有丁胞。

技术领域

本发明属于能源与动力技术领域，尤其涉及一种醇类重整微反应器及制氢方法。

背景技术

氢气是氢能的主要载体，同时也是PEMFC的消耗的直接原料，氢气具有绿色清洁、零碳排放、可再生且制备途径广泛等突出优势，但由于氢气的储运问题限制了氢气的广泛应用。为了解决氢气的储运难题，一种切实有效的解决方案即为用其他的液态氢能载体(如，甲醇、乙醇和丙三醇等醇类)取代氢气以避免其储运难题。醇类具有高能量密度、高能量转化率，同时醇类在常温常压下均为液态，更易于运输和储存，且又可通过醇类重整反应制取氢气供给PEMFC，因此也具有很广泛的应用前景。

醇类重整实时制氢技术目前存在反应器性能不佳的限制，而近来新兴的微反应器由于具有微流道结构而广受关注。但是传统微流道的换热能力与流动能力在一定程度上相互限制，进而限制了微反应器中醇类重整制氢性能，有待进一步设计优化。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种醇类重整微反应器及制氢方法，旨在不影响反应器流动能力的前提下提升反应器的换热能力。

为此，本发明实施例提供的醇类重整微反应器，包括从上到下依次叠合设置的蒸发板、中隔板和重整板，所述蒸发板与中隔板之间形成有蒸发室，所述中隔板与所述重整板之间形成有重整室；

所述蒸发室的出口与所述重整室的入口连通，所述重整室上负载有制氢催化剂，所述蒸发板、中隔板和/或重整板上还设有加热元件；

所述蒸发室由蛇形直微流道或蛇形波纹微流道构成，所述重整室由蛇形直微流道或蛇形波纹微流道构成；其中，

所述蛇形直微流道由若干首尾顺次相接且相互平行的直线流道段组成；

所述蛇形波纹微流道由若干首尾顺次相接且相互平行的正弦波纹段组成所述直线流道段上设有丁胞。

具体的，每条所述正弦波纹段上均匀设有若干丁胞。

具体的，所述丁胞在每条所述直线流道段上均匀设置多个。

具体的，所述蒸发板、中隔板和/或重整板上还设有测温热电偶。

具体的，所述制氢催化剂涂覆在所述微流道上。

具体的，所述制氢催化剂采用铜基催化剂或铜基氧载体。

一种利用上述醇类重整微反应器的制氢方法，首先，将醇类物质通入蒸发室，并在加热元件提供的热源作用下在蒸发室中汽化获得混合蒸汽；随后，混合蒸汽进入重整室；最后，在催化剂作用下发生醇类水蒸气重整反应，实现现场制氢。

具体的，所述醇类物质为甲醇、乙醇或丙三醇

本发明在研究醇类水蒸气催化重整反应的基础上，总结了其反应特点与影响因素，以“增大换热面积、增强流体扰动”两个方面为目的，基于传统蛇形直微流道(DM)，引入正弦波纹与丁胞结构，设计出了三种新型微流道微流道，分别为带丁胞的蛇形直微流道(DMD)、蛇形波纹微流道(SM)和带丁胞的蛇形波纹微流道(SMD)，与现有技术相比，本发明至少一个实施例具有如下有益效果：