[发明专利]微型甲醇水蒸气重整室

说明书

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，涉及一种微型甲醇水蒸气重整制氢反应器所使用的重整室。

背景技术

燃料电池是一种将化学能直接转换为电能的新型高效电池，具有比传统内燃机高一倍的工作效率，同时其反应产物清洁无污染。质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC）是目前研究最广泛的燃料电池之一。PEMFC是一种电化学器件，它不是通过将燃料H₂和O₂直接燃烧的方式产生能量，而是通过燃料在催化剂催化下自身反应直接释放电能，对环境完全无污染。

使用氢气作为燃料的PEMFC相较于其他类燃料电池具有很高的质量比功率，这使得其应用前景良好，但是直接使用纯H₂作为燃料，不仅成本高，安全性差，而且氢气储存不易，供给氢气的基建设施不完善。如今最常用的方法是现场液体制氢技术，将化石能源转化为可供燃料电池使用的H₂。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氢源技术。目前，甲醇因其产量大，资源丰富；与汽油相比有较高的H/C比以及较低的重整温度，不易结碳等优点成为重整制氢最常用的原料。因此，研究开发以甲醇为原料的重整制氢技术具有重要的意义，并且实现甲醇重整制氢燃料电池的商业化对于能源结构的调整与优化，生态环境的保护与修缮具有深远而巨大的意义。

微通道甲醇水蒸气反应器具有体积小，反应效率高，响应时间短，温度分布均匀等优点，受到广大科学家的青睐。但是，由于微通道反应器的通道较小，对反应物料的纯度要求特别严格；较大的床层阻力降也将增加系统的能量消耗；目前微通道内催化剂的涂覆技术也没有很好解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种甲醇水蒸气重整室，它在重整室内部应用微弧氧化技术制备了一层多孔的氧化物陶瓷膜，从而提高了重整室微流道内的重整催化剂附着能力，并且增大反应物与催化剂的接触面积，提升了甲醇水蒸气反应的效率和甲醇转化率。

所述目的是通过如下方案实现的：

一种应用微弧氧化技术的微型甲醇水蒸气重整室，采用铝合金材料进行制作，其组成包括铝合金主体、铝合金封装端板和微流场结构，所述微流场结构作为重整室内气体流通通道，位于铝合金主体和铝合金封装端板之间、铝合金主体的表面。重整室内部微流场结构流道表面通过微弧氧化法生长一层多孔性质的陶瓷薄膜，并且通过填涂法在陶瓷薄膜上形成重整反应催化层。

本发明中，重整室内应用微流道技术设置流道结构，其深度、宽度均为0.1-0.5mm。

本发明中，反应时甲醇水溶液汽化以后到达重整室内，并在重整室内发生反应。

本发明具有以下优点：

（1）本发明甲醇水蒸气重整制氢反应器所使用的甲醇重整室的气体流道表面应用微弧氧化技术生长一层多孔氧化铝陶瓷膜，使催化剂附着能力得到明显提升，增加催化面积，进而提升反应速率；

（2）本发明甲醇水蒸气重整制氢反应器所使用的重整室采用表面微流道结构，使流道内的传热效率更高，重整反应的响应时间更短，并且使得流道内部温度分布更加均匀；

（3）本发明甲醇水蒸气重整制氢反应器所使用的重整室，由于催化剂附着表面积得到提升，使甲醇水蒸气与催化剂接触面积大大增加，提升甲醇转化率进而提升燃料的利用率。

（4）本发明具有制作过程简单、成本低廉、占用空间小，节省体积的优点，利于推广应用。

附图说明

图1是甲醇水蒸气重整室的结构分解示意图（蛇形流道）；

图2是甲醇水蒸气重整室的结构分解示意图（平行流道）。

具体实施方式

下面结合附图详细阐述本发明优选的实施方式。

具体实施方式一：本实施方式所述甲醇水蒸气重整室的结构是一个铝合金主体，其表面设计有微流场结构3，整体结构图参看图1和2，利用封装端板2和铝合金主体1组合，以此形成重整室的反应腔体，作为甲醇水蒸气的重整室，其重整室一侧具有微流场结构。

本实施方式中所述表面微流场结构，即在铝合金主体表面分别加工宽度为0.1-0.5mm的气体流道，所加工流道即作为此甲醇水蒸汽重整制氢反应器重整室内气体传输通道。