[实用新型]一种层叠式微凸台阵列型重整制氢微反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种醇类重整制氢微反应器，尤其是一种层叠式微凸台阵列型重整制氢微反应器。 

背景技术

随着社会经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，汽车已逐步融入人们的生活当中。然而，日益增多的汽车在改善人们生活的同时，也消耗着大量的石油等化石燃料，造成了严重的环境污染。据世界能源组织统计：按目前需求速率增长，世界所有已探明的石油蕴藏量将在2054年左右枯竭，到时汽车靠什么动力驱动将是人类面临的一个重大难题。因此，为了保证汽车工业、人类生态环境的可持续发展，非化石燃料驱动的新能源汽车的研发与推广势不可挡。我国“九五”、“十五”、“十一五”科学技术发展规划都将新能源汽车的发展作为重要的科技攻关项目，这加速了我国对新能源汽车及其相关领域的研究与开发。 

新能源汽车主要包括三类：纯电动汽车、混合动力汽车及燃料电池汽车。纯电动汽车电池能量效率较低，蓄电池还有充放电循环寿命、一次充放运行距离等技术限制尚未突破，同时，电池寿命终止时将造成环境污染，这些都限制了纯电动汽车的普及；混合动力汽车仍需依赖化石燃料，同时还受到卡诺循环的限制，只能作为传统内燃机汽车与电动汽车的过渡产品；燃料电池汽车由于其具有低排放、高效与高性能而受到了研究者的广泛关注。尤其是氢燃料电池动力汽车，其采用氢气作为燃料，基本实现了“零排放”（氢气燃烧产物为水），成为新能源汽车理想的发展方向。然而，为了实现氢燃料电池动力汽车的大量推广，必须解决汽车的供氢问题。采用醇类燃料现场重整产生氢气，为车用燃料电池提供氢能是解决上述问题的有效办法。 

实现醇类现场重整制氢的核心部件为反应器。近些年来，世界各国的不少相关单位开展了对重整制氢反应机理的研究并已制造出不同的重整制氢反应器，可用于军事、航空航天、交通等不同领域。 

中国发明专利（申请号 200510033759.0）公开了一种电启动叠板式自动热重整器。重整器集水蒸气重整反应和部分氧化重整反应于一体，部分氧化重整反应释放出的能量用于水蒸气重整反应，实现反应器自热运行。同时，通过电加热方式启动重整器，减少重整器的启动时间。该重整器结构紧凑，拆装方便。 

中国发明专利（申请号 200610073173.1）公开了一种集成式微型重整制氢反应器。此反应器在集成燃烧与重整的同时，设置了燃烧尾气换热与重整尾气换热装置，实现了反应器对尾气的热回收利用，提高了整体热效率。这种反应器的催化燃烧反应和重整反应温度易于控制，运行稳定，适用于500W以下的燃料电池微型电源的氢源系统，具有较大的应用范围。该反应器采用管式结构，在扩大规模方面存在局限性。 

中国发明专利（申请号 200820079472.0）公开了一种层叠式自热微制氢反应器。该反应器集成了吸热反应芯片和放热反应芯片，采用半定位销孔定位。该反应器结构简单、紧凑，结构形式易于扩大，便于安装。然而，在微通道芯片制造成本与效率方面存在局限性。 

中国发明专利（申请号 200910100100.0）公开了一种微凸台阵列结构的自热型醇类重整制氢微通道反应器。该反应器包含催化重整制氢通道和燃烧通道，重整制氢所需的热量由燃烧通道提供，实现反应器的自热运行。通过采用微凸台阵列结构作为反应载体，进一步提高了反应器能量效率。然而，该反应器只设计了两层微通道反应器，尚未进行反应器的层叠设计。 

综上所述，现有的传统制氢反应器体积较为庞大，燃料设备中储存大量能量，具有很大危险性。而且，重整制氢反应受到传热传质效率的限制，无法获得最优反应器性能。而微型层叠式制氢反应器虽然具有比表面积大，传热传质效率高等优点，但在微通道反应载体制备与设计方面仍存在问题。因此，有必要设计一种高效，低成本的重整制氢微反应器。 

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种层叠式微凸台阵列型重整制氢微反应器，该反应器采用微凸台阵列结构金属板作为反应载体，较微通道反应载体板具有更高的表面积体积比，可获得较大的体积能量效率；通过层叠设计，提高了反应器催化剂的负载量，可有效地增加氢气产率。同时，反应载体采用适合大批量生产的效率高、成本低的半固态微触变成形技术加工，有效降低制造成本。与中国发明专利（申请号：200910100100.0）相比，该反应器引入层叠结构，改进了流道出入口布置形式，反应器结构更加紧凑，传热传质效率更高，可用于中、小功率制氢场合。 

本实用新型采用的技术方案是： 

本实用新型从上至下依次包括上盖板组件，蒸发单元，第一加热板，重整反应制氢部件，第二加热板和下盖板组件；其中：