富氢提纯装置的制作方法

1.本技术属于甲醇制氢技术领域，更具体地说，是涉及一种富氢提纯装置。


背景技术：

2.随着新能源技术的普及和发展，氢燃料电池的发展越来越快，其中，甲醇重整制氢作为一种制氢方式，由于甲醇重整制氢所需设备的体积较小，便携性好，在一些新能源车上有较大的应用前景，因此，甲醇制氢技术也日渐成熟。
3.在甲醇重整反应后，会生成富氢气体。一般而言，富氢气体中含有氢气和、一氧化碳、二氧化碳、水以及其他杂质气体等，若不将除氢气外的气体杂质去除，将会影响燃料电池的正常工作，为此，需要对杂质气体进行除杂
4.在相关技术中，钯管一般是与重整装置一体化设置，例如，钯管环绕重整室设置，或者，钯管设置于重整室一侧，且二者共用同一导热模块。如此，至少存在以下问题：其一，钯管与重整装置采用一体加热的方式，当提纯与重整所需的温度不同时，二者的温度难以分别调整；其二，一体设置将导致装置集成化程度较高，装置拆卸不便，导致后期维护(例如更换钯管等)存在困难。


技术实现要素：

5.本技术实施例的目的在于提供一种富氢提纯装置，以解决现有技术中存在的模块化水平低、难以对提纯温度精细调整的技术问题。
6.为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：提供一种富氢提纯装置，包括：
7.导热模块，由金属材料制成；
8.提纯膜管，埋设于所述导热模块，所述提纯膜管上设置有富氢入口、废气排口和纯氢排口；
9.电加热装置，埋设于所述导热模块，用于对所述导热模块加热，以使所述导热模块将热量传导至所述提纯膜管；
10.温度传感器，埋设于所述导热模块，用于监测所述导热模块的温度，以及
11.保温筒，套设于所述导热模块外侧。
12.可选地，所述导热模块由铝合金制成。
13.可选地，所述富氢提纯装置还包括预热管道，所述预热管道的至少部分围设于所述导热模块侧面上，所述预热管道埋设或卡设于所述导热模块，所述预热管道一端连通所述富氢入口，另一端连通供气装置，所述预热管道用于对富氢气体预热；所述保温筒将所述预热管道包覆其中。
14.可选地，在所述导热模块的圆柱面上设置有螺旋状的卡槽，所述预热管道的至少部分设于所述卡槽中。
15.可选地，所述预热管道的至少部分沿所述导热模块的轴线方向埋设于所述导热模块。
16.可选地，所述预热管道的埋设于所述导热模块的部分穿设在所述导热模块的中部。
17.可选地，所述导热模块包括第一模块和第二模块，所述第一模块和所述第二模块可拆卸连接；在所述第一模块和所述第二模块的相对两侧面上设置有凹腔，所述第一模块和所述第二模块盖合，各所述凹腔围合形成用于容纳所述提纯膜管的安装腔。
18.可选地，所述第一模块和所述第二模块通过螺栓连接。
19.可选地，在所述第一模块和所述第二模块中均埋设有所述电加热装置。
20.可选地，在所述第一模块和所述第二模块中均埋设有所述温度传感器。
21.本技术提供的富氢提纯装置，至少具有以下有益效果：
22.将提纯膜管和电加热装置埋设于导热模块中，并且，导热模块由导热材料制成，如此，当电加热装置发热时，导热模块能够将热量均匀地传递至提纯膜管，从而使得提纯膜管上各处受热均匀，进一步提高提纯效率。如此，使得富氢提纯装置能够脱离甲醇重整装置而单独作业，模块化水平较高。
23.此外，在导热模块中还买设有温度传感器，如此，温度传感器能够实时监测发热模块的温度，从而控制电加热装置的加热效率，以实现对提纯膜管温度的精细调整，以满足不同提纯条件下的温度需求。
24.综上，本技术的富氢提纯装置，能够单独对富氢气体进行加热、提纯，且能实现对提纯温度的精细调整，因此，模块化程度较高。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本技术一些实施例中富氢提纯装置的分解图；
27.图2为本技术一些实施例中富氢提纯装置的立体图。
28.其中，图中各附图标记：
29.100、导热模块；
30.110、第一模块；
31.120、第二模块；
32.130、卡槽；
33.140、凹腔；
34.200、提纯膜管；
35.300、电加热装置；
36.400、温度传感器；
37.500、预热管道。
具体实施方式
38.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结
合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
39.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
40.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
41.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
42.需要理解的是，本技术所述的提纯膜管200，即金属钯管。金属钯管中形成有金属钯膜，钯膜对氢气有良好的选择透过性，在300
°
～500℃环境下，氢分子吸附在钯膜上，并电离为质子和电子。在浓度梯度的作用下，氢质子扩散至低氢分压侧，并在钯膜表面重新耦合为氢分子，从而实现对富氢气体的提纯。
43.请一并参阅图1至图2，现对本技术实施例提供的富氢提纯装置进行说明。
44.参考图1，所述的富氢提纯装置，包括导热模块100、提纯膜管200、电加热装置300、预热管道500和温度传感器400。
45.具体而言，导热模块100由导热材料制成，例如金属材料；提纯膜管200埋设于导热模块100，在提纯膜管200上设置有富氢入口、废气排口和纯氢排口；电加热装置300同样埋设于导热模块100，用于对导热模块100加热，以使导热模块100将热量传导至提纯膜管200。
46.首先，导热模块100由金属材料制成，如此，使得导热模块100具备较好的导热能力；而将电加热装置300及埋设于导热模块100，如此，当电加热装置300通电并发热时，热量能够传递至导热模块100上的各处，从而使得导热模块100受热。
47.同时，将提纯膜管200埋设于导热模块100，如此，导热模块100能够将提纯膜管200完全包覆其中，当导热模块100发热时，导热模块100上的热量能够充分传递至提纯膜管200，从而使得提纯膜管200均匀受热，以提高提纯膜管200对氢气的提纯效率。
48.此外，在导热模块100中还埋设有温度传感器400，温度传感器400用于监测导热模块100的温度，如此，能够实现对导热模块100温度的实时监测，从而控制电加热装置300的发热功率，以实现对富氢提纯装置中反应温度的精细调整，使得提纯膜管200始终保持在最合适的反应温度，从而提高富氢提纯装置的提纯效率。
49.最后，在导热模块100外部套设有保温层(图中未示出)。可以理解的是，保温层可以为保温棉，如此，能够对导热模块100进行保温，减少热量损失，以提高导热模块100对热量的利用率。
50.综上，本技术的富氢提纯装置，通过将提纯膜管200埋设于导热模块100，并且，在导热模块100中埋设电加热装置300和温度传感器400，相比于常规设计中富氢提纯装置与甲醇重整装置一体化设置的方式，如此，既能实现富氢提纯装置的模块化设置，以方便检修
维护，也能实现对富氢提纯温度的单独调整及控制，使其能够根据富氢提纯需要而增加或降低温度。
51.可以理解的是，导热模块100由铝合金制成。由于铝合金具备较佳的导热性能，导热模块100如此设置，能够有效保障导热模块100的导热能力，使得导热模块100能够高效地将热量传递至提纯膜管200中，从而提高导热模块100对电加热装置300所产生热量的利用率，以提高富氢提纯装置的热效率。
52.可以理解的是，参考图1和图2，在本技术的一些实施例中，富氢提纯装置还包括预热管道500，预热管道500一端连通富氢入口，另一端连通供气装置，预热管道500用于对富氢气体预热。
53.可以理解的是，此处的供气装置，为甲醇重整装置。甲醇重整装置中的甲醇液经重整反应生成富氢气体，富氢气体经预热管道500的加热后流进提纯膜管200。
54.在富氢气体由甲醇制氢装置流向富氢提纯装置时，由于甲醇制氢装置与富氢提纯装置分开设置，因此，在此过程中，当富氢气体从甲醇重整装置流动至富氢提纯装置时，富氢气体存在一定的热量损失，若热量损失较大，将导致富氢气体无法在提纯膜管200中充分进行提纯。因此，设置预热通道，使其对富氢气体进行预热，从而使得富氢气体在进入提纯膜管200之前已经完全被加热至提纯温度，从而有利于提纯的高效率进行。
55.具体而言，参考图2，预热管道500的至少部分围设于导热模块100侧面上。
56.如此，一方面，预热管道500与导热模块100可拆卸连接，预热管道500的拆装方便快捷，后期维护方便；另一方面，导热模块100在对提纯膜管200进行加热的同时，能够同时为预热管道500进行加热，从而使得富氢气体在进入提纯膜管200时，已经被充分加热至提纯所需的温度，从而有利于提高富氢气体提纯的效率。
57.同时，需要理解的是，当预热管道500卡设于导热模块100外侧壁上时，保温筒将预热管道500包覆其中，如此，能够避免预热管道500的热量损失，从而提高富氢提纯装置的热效率。
58.进一步的，参考图1和图2，在本技术的一些实施例中，导热模块100为圆柱状；预热管道500围设于导热模块100的圆柱面上
59.通过将导热模块100设置为圆柱状，并且，将预热管道500的至少部分围设于导热模块100的圆柱面上，能够方便预热管道500的成型及拆装。例如，将预热管道500设置为螺旋形或者沿导热模块100圆柱面的圆周方向阵列设置的直管道，如此，在装配时，将预热管道500沿导热模块100的轴向套设于导热模块100的圆柱面上即可，拆卸时则相反。
60.参考图1和图2，在本技术的一些实施例中，在导热模块100的圆柱面上设置有螺旋状的卡槽130，预热管道500至少包括螺旋盘管部，螺旋盘管部卡设于卡槽130。
61.通过在导热模块100的圆柱面上设置卡槽130，预热管道500卡设于卡槽130，如此，一方面，在预热管道500卡设于导热模块100的圆柱面上的情况下，能给增大导热模块100与预热管道500的接触面积，从而进一步促进二者之间的热交换效率，使得预热管道500中的富氢气体能够迅速且充分地被加热；另一方面，能够增强预热管道500与导热模块100之间的连接稳定性，在保温筒拆装时，预热管道500不易脱落。
62.进一步的，参考图1和图2，预热管道500还包括直管部，直管部一端连通螺旋盘管部，另一端与提纯膜管200上的富氢入口相连通。可选的，直管部沿导热模块100的轴线方向
埋设于导热模块100。通过设置直管部并将直管部埋设于导热模块100，如此，能够增长预热管道500的长度，使得富氢气体能够被充分预热。
63.更进一步的，埋设于导热模块100中的直管部穿设于导热模块100的中部(图中未示出)。
64.参考图1，在一些设计中，提纯膜管200包括两根钯管，两根钯管在导热模块100中间隔一定距离设置，因此，在导热模块100中、位于两根钯管之间可以设置用于穿设直管部的型腔，直管部穿设于该型腔中。如此，使得导热模块100中的空间利用率更高，从而使得富氢提纯装置的结构更加紧凑。
65.进一步的，参考图1，在本技术的一些实施例中，导热模块100包括第一模块110和第二模块120，第一模块110和第二模块120可拆卸连接。例如，可以是，第一模块110和第二模块120通过螺栓连接。
66.可以理解的是，第一模块110和第二模块120沿导热模块100的轴线对称设置，也即，第一模块110和第二模块120均为半圆柱状。同时，在第一模块110和第二模块120的相对两侧面上设置有凹腔140，如此，第一模块110和第二模块120盖合后，各凹腔140围合形成有用于容纳提纯膜管200的安装腔。
67.需要理解的是，当导热模块100中装配有提纯膜管200后，第一模块110和第二模块120上的凹腔140的侧壁与提纯膜管200相抵靠，以保障导热模块100与提纯膜管200之间的热交换效率。
68.具体而言，在装配时，先将提纯膜管200放置于第一模块110或第二模块120的凹腔140中，然后将第一模块110和第二模块120盖合并通过螺栓连接，从而完成导热模块100与提纯膜管200的装配；然后，将预热管道500沿导热模块100的轴向套设于导热模块100的圆柱面上并使螺旋盘管部卡设于卡槽130中，再将预热管道500的一端与提纯膜管200的富氢入口相连接，从而完成富氢提纯装置的装配。
69.导热模块100通过如此设置，第一模块110和第二模块120拆卸方便快捷，从而方便提纯膜管200的拆装，简化了富氢提纯装置的维护过程。
70.进一步的，参考图1，在导热模块100采用上述实施方式的基础上，在第一模块110和第二模块120中均设置有电加热装置300，并且，需要注意的是，电加热装置300在第一模块110和第二模块120中对称设置。具体而言，在第一模块110的顶部和底部，以及第二模块120的顶部和底部均插设有电加热装置300。如此，能够有效提高导热模块100受热的均匀性。
71.可以理解的是，在第一模块110和第二模块120中也同样设置有温度传感器400，如此，温度传感器400能够实时监测第一模块110和第二模块120各自的温度，进而根据温度数据调整各电加热装置300的加热功率，以保障提纯膜管200和预热管道500的温度能够满足反应需求，从而提高富氢提纯效率。
72.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。