[发明专利]一种适用于液态氢源材料的脱氢反应的微通道反应器及其脱氢方法

说明书

本发明属于储氢催化剂技术领域，公开了一种适用于液态氢源材料的脱氢反应的微通道反应器及其脱氢方法。所述微通道反应器圆柱形，包括外壁、进液管、基板、气液分离腔、出液管和出气管；进液管上开设有若干进液孔，在进液管的垂直方向上通过进液孔与基板连接，在基板上涂有催化剂涂层，基板由若干导流板组成，基板内设置有电加热丝，基板上设置有扰流点，基板之间形成微通道，气液分离腔是基板与外壁之间的区域，出气管位于微通道反应器的顶部，出液管位于微通道反应器的底部，外壁包覆保温材料。本发明的微通道反应器具有极大的比表面积，在微通道内设置有扰乱流动的凸起，具有极好的传热和传质能力，可以实现物料的瞬间均匀混合和高效传热。

技术领域

本发明属储氢技术领域，更具体地，涉及一种适用于液态氢源材料的脱氢反应的微通道反应器及其脱氢方法。

背景技术

煤、石油、天然气等化石能源是当今社会的能源消耗主体，随着消费总量的不断提高，正面临储量减少，开采难度加大，生产边际成本上升的困境。研究认为，2020年之前，全球石油产量将到达顶点，天然气产量的顶点也将在不久之后到达，随之而来的供不应求势必导致世界范围内石油和天然气价格的飞涨。

氢能，是公认的清洁能源，被誉为21世纪最具发展前景的二次能源，它有助于解决能源危机、全球变暖以及环境污染，其开发利用得到了世界范围内的高度关注。氢具有清洁无污染、储运方便、利用率高、可通过燃料电池把化学能直接转换为电能的特点，同时，氢的来源广泛，制取途径多样。

目前使用的高压储氢瓶、固体金属储氢、多孔材料储氢存在着高压氢气易泄露，贵金属储氢成本过高，多孔材料储氢可循环次数有限等问题使得氢能源的使用受到限制。现今较为可靠的储氢放氢方式有液体化学储氢方式，将氢气以化学态的方式储存于储氢载体内，在合适的压力温度催化剂存在下，氢气由储氢载体内释放出。常规的釜式反应器存在着反应面积较小，反应速度慢，催化剂在搅拌过程中易破碎失活等问题，急需开发一种高效反应器以应对将来车用燃料电池用氢需求。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，本发明目的在于提供一种适用于液态氢源材料的脱氢反应的微通道反应器，有效提高催化剂在微通道反应器内的反应活性、抗中毒能力、抗积碳能力和寿命，并具有装置模块化、连续化生产、催化剂易于再生等优点。

本发明另一目的在于提供上述微通道反应器的脱氢方法。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种适用于液态氢源材料的脱氢反应的微通道反应器，所述微通道反应器圆柱形，包括外壁、进液管、基板、气液分离腔、出液管和出气管；所述进液管上开设有若干进液孔，在所述进液管的垂直方向上通过所述进液孔与所述基板连接，在所述基板上涂有催化剂涂层，所述基板由若干导流板组成，所述基板内设置有电加热丝，所述基板上设置有扰流点，所述基板之间形成微通道，所述气液分离腔是所述基板与所述外壁之间的区域，所述出气管位于所述微通道反应器的顶部，所述出液管位于微通道反应器的底部，所述外壁包覆保温材料。

进一步地，所述基板的数目为2～1000个，所述基板的形状为直板、波浪板或折板中的一种以上，所述导流板的数目为2～32个，所述基板的直径为所述微通道反应器直径的0.1～0.9倍。

优选地，所述保温材料为玻璃纤维、聚氨酯、岩棉、珠光砂或气凝胶中的一种以上。

进一步地，所述扰流点为圆形凸起或方块凸起。

优选地，所述微通道的厚度为50～2000微米；

优选地，所述催化剂涂层为金属层，所述金属层是先在基板上涂覆AlOOH 溶胶层，经过煅烧Ⅰ生成γ-Al₂O₃涂层，然后再在γ-Al₂O₃涂层上再涂覆金属盐层作为前驱体，在空气或者惰性气氛下，通过煅烧Ⅱ得到金属氧化物，在氢气气氛下，进行还原反应制得。