一种甲醇水溶液重整制氢反应器及发电系统

本发明涉及甲醇制氢，特别是涉及一种甲醇水溶液重整制氢反应器及发电系统。

背景技术：

1、甲醇燃料电池作为一种新型能量源，相比于传统锂电池具有环境污染小、质量轻、储能密度高等优点，可作为移动式装备能量供给的优选。

2、目前，利用甲醇燃料发电技术已逐步走进人们的视线，但现有发电技术中，小型发电系统均是采用气压罐来存储甲醇燃料制得的氢气，通过存储氢气来用于系统的发电，一旦需要持续发电，则需要准备更多的储氢设备来提供氢气，操作和实施起来非常不方便。虽然有些大型发电站在发电系统中单独设置了甲醇制氢装置，但大部分制氢装置结构繁琐，且重量和占地面积都较大，不利于产品的普及和推广。

3、此外，传统的甲醇制氢反应器，通常是将甲醇水溶液通入反应器，通过对反应器外部加热，使得甲醇水溶液与催化剂发生化学反应，制得氢气。由于传统反应器结构较为简单，使得催化剂易粉化和高温烧结，同时外部加热容易使内部受热不均，从而使得内部化学反应不完全，制氢效率不高。

4、因此，现在市面上亟需一种结构简洁、制氢效率较高的反应器，同时，能够利用该反应器，实现总控单元控制多个反应器工作，利用现场制得的氢气进行发电过程。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种甲醇水溶液重整制氢反应器及发电系统，提高了利用甲醇水溶液制氢的效率。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、第一方面，本发明提供了一种甲醇水溶液重整制氢反应器，包括：重整制氢器、催化燃烧器、第一微流微孔通道、第二微流微孔通道、进气管和出气管；

4、在所述重整制氢器内嵌入有所述催化燃烧器，在所述催化燃烧器内嵌入有所述第一微流微孔通道，在所述第一微流微孔通道内嵌入有所述第二微流微孔通道；所述重整制氢器、所述催化燃烧器、所述第一微流微孔通道和所述第二微流微孔通道均位于同一中心轴线上；

5、所述第二微流微孔通道上均匀开设有多个进气口，所述催化燃烧器上均匀开设有多个出气口；所述多个进气口分别与所述进气管连接，所述多个出气口分别与所述出气管连接；

6、所述第二微流微孔通道用于通入混合燃烧气体；所述第二微流微孔通道与所述第一微流微孔通道之间的空隙用于放置燃烧催化剂；所述第一微流微孔通道与所述催化燃烧器之间的空隙用于排放燃烧尾气；所述催化燃烧器与所述重整制氢器之间填充有传热层；

7、在工作过程中，混合燃烧气体通过所述进气管进入到所述第二微流微孔通道中，所述混合燃烧气体从所述第二微流微孔通道扩散至所述第一微流微孔通道，并在所述燃烧催化剂的催化作用下发生化学反应；反应产生的大量热流体从所述催化燃烧器扩散至所述重整制氢器；将甲醇水溶液通入所述重整制氢器中；所述甲醇水溶液在大量热流体和所述重整制氢催化剂的催化作用下发生化学反应并制得氢气。

8、可选地，所述反应器还包括入流口和出流口；

9、所述入流口，与所述重整制氢器的顶端连接，用于通入甲醇水溶液；

10、所述出流口，与所述重整制氢器的底端连接，用于排出反应产生的氢气。

11、可选地，所述入流口与所述催化燃烧器的顶端设置有第一隔板；所述出流口与所述催化燃烧器的底端设置有第二隔板。

12、可选地，所述第一隔板和所述第二隔板用于封闭所述催化燃烧器，以使所述甲醇水溶液通入所述入流口后，直接进入所述重整制氢器中。

13、可选地，所述催化燃烧器的器壁为多孔结构或铁丝网结构。

14、可选地，所述第一微流微孔通道和所述第二微流微孔通道为多孔结构，所述多孔结构用于保证气体的扩散性和物料的流动性，提高换热效率。

15、根据本发明提供的具体实施例，所述反应器公开了以下技术效果：

16、本发明提供的一种甲醇水溶液重整制氢反应器，包括：重整制氢器、催化燃烧器、第一微流微孔通道、第二微流微孔通道、进气管和出气管；在第二微流微孔通道与第一微流微孔通道之间的空隙放置燃烧催化剂，使得催化剂不易高温烧结且反应完全；重整制氢器充分利用从催化燃烧器扩散过来的大量热流体制得氢气。因此，该反应器在结构上的设置，使得甲醇水溶液反应更完全，制氢效率更高。

17、第二方面，本发明提供了一种基于甲醇水溶液重整制氢反应器的发电系统，包括：燃料罐、配流阀、总控单元、燃料电池和第一方面所述的一种甲醇水溶液重整制氢反应器；

18、所述燃料罐，与所述甲醇水溶液重整制氢反应器连接，用于给所述甲醇水溶液重整制氢反应器提供混合燃烧气体和甲醇水溶液；

19、所述甲醇水溶液重整制氢反应器，与所述燃料电池连接，用于给所述燃料电池提供氢气；

20、所述配流阀，分别与所述燃料罐和所述甲醇水溶液重整制氢反应器连接，用于控制进入所述甲醇水溶液重整制氢反应器的混合燃烧气体和甲醇水溶液的流量；

21、所述总控单元，分别与所述配流阀和所述甲醇水溶液重整制氢反应器连接，用于控制所述配流阀的导通强度和所述甲醇水溶液重整制氢反应器的工作状态；所述工作状态为甲醇水溶液重整制氢反应器工作或不工作；

22、所述燃料电池，用于将所述甲醇水溶液重整制氢反应器提供的氢气转化为电能。

23、可选地，所述甲醇水溶液重整制氢反应器的数量为单个或多个。

24、可选地，所述发电系统还包括共轨分配管，所述共轨分配管包括单个主管道和多个分支管道，所述主管道连接所述燃料罐，当所述甲醇水溶液重整制氢反应器的数量为多个，所述多个分支管道分别连接多个所述甲醇水溶液重整制氢反应器。

25、可选地，所述配流阀包括燃烧配流阀和重整配流阀，所述燃烧配流阀用于控制进入所述甲醇水溶液重整制氢反应器的混合燃烧气体的流量，所述重整配流阀用于控制进入所述甲醇水溶液重整制氢反应器的甲醇水溶液的流量。

26、根据本发明提供的具体实施例，所述发电系统公开了以下技术效果：

27、本发明提供的一种基于甲醇水溶液重整制氢反应器的发电系统，包括：燃料罐、配流阀、总控单元、燃料电池和所述的一种甲醇水溶液重整制氢反应器；燃料罐与甲醇水溶液重整制氢反应器连接，甲醇水溶液重整制氢反应器与燃料电池连接，配流阀分别与燃料罐和甲醇水溶液重整制氢反应器连接，总控单元分别与配流阀和甲醇水溶液重整制氢反应器连接；通过总控单元控制甲醇水溶液重整制氢反应器工作，使得燃料电池能够将甲醇水溶液重整制氢反应器现场制得的氢气转化为电能，从而实现发电过程。

技术特征：

1.一种甲醇水溶液重整制氢反应器，其特征在于，包括：重整制氢器、催化燃烧器、第一微流微孔通道、第二微流微孔通道、进气管和出气管；

2.根据权利要求1所述的一种甲醇水溶液重整制氢反应器，其特征在于，所述反应器还包括入流口和出流口；

3.根据权利要求2所述的一种甲醇水溶液重整制氢反应器，其特征在于，所述入流口与所述催化燃烧器的顶端设置有第一隔板；所述出流口与所述催化燃烧器的底端设置有第二隔板。

4.根据权利要求3所述的一种甲醇水溶液重整制氢反应器，其特征在于，所述第一隔板和所述第二隔板用于封闭所述催化燃烧器，以使所述甲醇水溶液通入所述入流口后，直接进入所述重整制氢器中。

5.根据权利要求1所述的一种甲醇水溶液重整制氢反应器，其特征在于，所述催化燃烧器的器壁为多孔结构或铁丝网结构。

6.根据权利要求1所述的一种甲醇水溶液重整制氢反应器，其特征在于，所述第一微流微孔通道和所述第二微流微孔通道为多孔结构，所述多孔结构用于保证气体的扩散性和物料的流动性，提高换热效率。

7.一种基于甲醇水溶液重整制氢反应器的发电系统，其特征在于，包括：燃料罐、配流阀、总控单元、燃料电池和权利要求1-6任意一项所述的一种甲醇水溶液重整制氢反应器；

8.根据权利要求7所述的一种基于甲醇水溶液重整制氢反应器的发电系统，其特征在于，所述甲醇水溶液重整制氢反应器的数量为单个或多个。

9.根据权利要求8所述的一种基于甲醇水溶液重整制氢反应器的发电系统，其特征在于，所述发电系统还包括共轨分配管，所述共轨分配管包括单个主管道和多个分支管道，所述主管道连接所述燃料罐，当所述甲醇水溶液重整制氢反应器的数量为多个，所述多个分支管道分别连接多个所述反应器。

10.根据权利要求7所述的一种基于甲醇水溶液重整制氢反应器的发电系统，其特征在于，所述配流阀包括燃烧配流阀和重整配流阀，所述燃烧配流阀用于控制进入所述甲醇水溶液重整制氢反应器的混合燃烧气体的流量，所述重整配流阀用于控制进入所述甲醇水溶液重整制氢反应器的甲醇水溶液的流量。

技术总结
本发明公开了一种甲醇水溶液重整制氢反应器及发电系统，涉及甲醇制氢技术领域，该反应器包括：重整制氢器、催化燃烧器、第一微流微孔通道、第二微流微孔通道、进气管和出气管；在重整制氢器内嵌入有催化燃烧器，在催化燃烧器内嵌入有第一微流微孔通道，在第一微流微孔通道内嵌入有第二微流微孔通道；第二微流微孔通道用于通入混合燃烧气体；第二微流微孔通道与第一微流微孔通道之间的空隙用于放置燃烧催化剂；第一微流微孔通道与催化燃烧器之间的空隙用于排放燃烧尾气；催化燃烧器与重整制氢器之间填充有传热层。该反应器通过结构上的改进，大大提高了甲醇水溶液制氢的效率。

技术研发人员：李渊,马泽宇,崔巍,张艳锋,袁琦,宋晓文
受保护的技术使用者：内蒙古工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15