[实用新型]一种叠片式醇类重整制氢反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种叠片式醇类重整制氢反应器，属于氢能源及微加工技术领域。属于制氢技术领域。

背景技术

目前，20世纪所建立起来的庞大能源系统已无法适应未来社会对高效、清洁、安全的能源体系的要求，能源发展正面临着巨大的挑战。能源的生产与消费和全球性的气候变化，同地球上的温室效应有密切的关系。因此，提高能源的利用率和发展替代能源将成为21世纪的主要议题。汽车排放的上述污染物对人体健康产生很大影响，造成环境的严重污染。据有关部门统计，汽车尾气污染占大气污染的42％。因此，研究清洁汽车(零排放汽车)已引起各国学者的广泛重视。据报道，燃料电池总的工作效率比传统内燃机要高出1倍左右，且没有任何污染物排放。目前，燃料电池技术的研究和开发倍受各国政府与大公司的重视，20世纪90年代，质子交换膜燃料电池(PEMFC)技术取得了高速发展。在21世纪，质子交换膜燃料电池必将迅速走向应用，成为新兴产业。燃料电池的最佳原料为氢，自从燃料电池诞生起，供氢与燃料电池本身都是同样重要的核心技术。目前PEMFC氢源技术有两类：一是燃料电池携带纯氢；二是液体燃料现场制氢。因为纯氢价格高、安全性差、输送储存及加注困难，限制了燃料电池的规模应用。液相醇类、烃类重整现场制氢技术具有能量密度高、能量转换效率高，液体燃料容易运输、补充和储存，在经济性、安全性等方面也具有很明显的优势，是最现实的燃料电池的氢能源技术。燃料电池要应用于移动电源，制氢燃料处理系统必须满足体积小、质量轻、启动和负荷响应时间短、可靠性高和成本低的特殊要求，而将常规尺度的燃料重整系统小型化是不现实的。将微通道引入制氢燃料处理系统，不但可以减小反应系统的体积和质量，还可以优化复杂的反应过程，提高反应效率。相对于其他的微通道引入技术，薄片层叠技术使吸热反应和放热反应整合在一个部件内成为可能，不但节约了空间，还加强了能量的循环利用，减少了热损失。

申请号为200710159028.X的中国发明专利公开了一种微型化的甲醇自热重整制氢集成装置和制氢方法。它介绍集成系统由四大模块组成：一组甲醇自热重整/换热模块；一组催化燃烧/汽化模块，两组CO选择氧化/换热模块，四组模块均为整体式催化反应器与微通道换热器焊接集成方式。但是由于该反应器大多部件为焊接方式，所以不方便拆装组成，微加工方式为化学刻蚀技术，成本较高。

申请号为200910100100.0中国发明专利公开了一种带微凸台陈列结构的自热型醇类重整制氢微通道反应器。它介绍的自热系统，由三层板状反应载体叠加组成，三层上均带有微凸台结构，上下层为单面微凸台阵列，中间为双面微凸台阵列。三层叠加后形成两个腔室，上层为催化重整通道，下层为燃烧通道。该发明增大了反应器的比体积，提高了重整制氢的产率。但是该反应器结构较单一，换热方面没有重点考虑，同时反应器的组装需要多次的扩散焊过程，组装不方便，焊接的反应器对于拆卸又会带来很大困难。

发明内容

本实用新型目的是提出一种叠片式醇类重整制氢反应器，使反应器能实现换热、重整、燃烧、CO选择性氧化四个步骤同时运行，又能保证多种功能之间不发生冲突，反应器属于自热运行模式，运行状态下无需外部热量。

本实用新型提出的叠片式醇类重整制氢反应器，包括左端盖板、第一换热器、重整燃烧室、第二换热器和右端盖板；所述的左端盖板上开有一个空气进口和一个燃烧物料入口；所述的第一换热器、重整燃烧室和第二换热器依次重叠后置于左端盖板和右端盖板之间；所述的第一换热器由多个隔板和多个换热板组成，多个隔板和多个换热板重复交替排列；所述的第二换热器由多个隔板、多个换热板和一个氧化板组成，多个隔板和多个换热板重复交替排列，所述的氧化板置换多个换热板中的一个；所述的重整燃烧室由多个隔板和多个重整燃烧板组成，多个隔板和多个重整燃烧板重复交替排列；所述的右端盖板上开有一个重整物料进口、一个重整尾气出口、一个燃烧尾气出口和一个空气进口。

上述反应器中，所述的换热板的正面的中部设有多组冷流体通道，每相邻两组冷流体通道之间通过折流槽形成蛇形流场，蛇形流场的一端设有冷流体进口，和冷流体进口相对的蛇形流场另一端开有冷流体出口，蛇形流场的四周里侧开有气体通道，外侧开有螺栓槽；换热板反面的中部设有热流体通道，热流体通道的一端设有热流体进口，和热流体进口相对的热流体通道另一端开有热流体出口。