[发明专利]一种燃料处理器以及一种生成氢气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料处理器以及利用其生成氢气的方法，更具体而言，涉及一种类似于中冷器结构的燃料处理器以及利用其生成氢气的方法。

背景技术

目前，有用氢燃料电池替代常规能源的需求。为此，有必要采用一种燃料处理器，对燃料进行处理，进而向燃料电池提供较纯的氢气。如采用天然气、甲醇、丙烷和乙醇等容易获取和运输的燃料来获取氢元素，并用来驱动燃料电池，能很好地避免氢的存储和运输问题。其中，燃料处理器对所述燃料的处理主要包括燃料重整步骤(生成氢气)和氢气除杂步骤(尤其是去除一氧化碳)。

燃料处理器对所述燃料的处理过程中，所述燃料重整步骤(例如，甲醇的重整反应及其水汽置换反应：CH₃OH+H₂O→3H₂+CO₂，CO+H₂O→CO₂+H₂)整体为吸热反应，其需要的热量通常通过燃烧一部分燃料重整反应的生成物或电池堆阳极出口带有部分未反应燃料的尾气来提供。所述氢气除杂步骤包括，例如，一氧化碳的优先甲烷化反应(促进CO+3H₂→CH₄+H₂O，抑制CO₂+4H₂→CH₄+2H₂O)和优先氧化反应(促进2CO+O₂→2CO₂，抑制2H₂+O₂→2H₂O)，这些反应为放热反应。为此，由于燃料重整步骤与氢气除杂步骤的反应温度不同，燃料处理器中应至少包含一个热交换器。

然而，这类燃料处理器使用寿命短、结构臃肿且成本高。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中的上述问题，提供一种结构简单、成本低且使用寿命长的类似于中冷器结构的燃料处理器以及一种生成氢气的方法。

本发明的燃料处理器结构类似于中冷器的结构。目前，中冷器多为铝合金制造的双向结构且散热功能良好，并且其生产已完全实现工业自动化。因此，本发明的类似于中冷器结构的燃料处理器同样易于实现产品化。

本发明提供一种燃料处理器，包括：

一个汽化混合室，用于燃料的汽化与混合；

一个燃料重整室，用于燃料的重整以生成含有氢气及杂质的反应产物；

一个降温室，用于使反应产物的温度下降；以及

一个氢气除杂室，用于去除燃料重整中生成的反应产物中的杂质；

其中燃料重整室和氢气除杂室中含有催化剂，并且汽化混合室、燃料重整室、降温室和氢气除杂室依次串联连接，

其特征在于，

所述燃料处理器配备有对应于所述燃料重整室和氢气除杂室设置的热交换室，可以将燃料重整室和氢气除杂室的温度分别控制在220-290℃和240℃以下。

在本发明的一个优选实施方案中，该燃料处理器还包括一个设置在降温室和氢气除杂室之间的氧化物(例如空气、氧气)混合室。

在本发明的一个优选实施方案中，该燃料处理器还包括分别对应于所述汽化混合室和降温室设置的热交换室。

在本发明的一个优选实施方案中，其中所述汽化混合室、燃料重整室、降温室和氢气除杂室通过焊接方法连接在一起。

在本发明的优选实施方案中，其中所述焊接方法包括盐浴钎焊、真空钎焊和惰气钎焊。

在本发明的另一优选实施方案中，其中所述汽化混合室、燃料重整室、降温室和氢气除杂室通过使用隔热垫圈并借由紧固件固定连接在一起。

在本发明的优选实施方案中，其中所述隔热垫圈是石墨或高温硅胶垫圈。

在本发明的优选实施方案中，其中分别包含在燃料重整室和氢气除杂室中的所述催化剂为颗粒催化剂或涂层催化剂或二者的组合。优选地，所述颗粒催化剂通过使用金属网状物进行固定，所述涂层催化剂附着在燃料重整室和氢气除杂室内。

在本发明的优选实施方案中，所述燃料重整室中的催化剂是铜锌催化剂，为颗粒催化剂或涂层催化剂或二者的组合。如果为颗粒催化剂，则特别优选Cu-Zn/载体催化剂，其中Cu和Zn的重量比基于载体分别为1-80重量％，优选为5-45重量％，但是Cu和Zn的重量比之和大于80重量％，并且优选其颗粒直径为20-200微米，更优选为50-150微米；载体为活性炭、氧化铝、氧化硅和/或氧化钛等。