[发明专利]一种以蜂窝状SiC陶瓷为催化剂载体的制氢反应器

说明书

本发明公开了一种以蜂窝状SiC陶瓷为催化剂载体的制氢反应器。反应器包括上下盖板、蒸发板、第一第二催化燃烧板、重整腔上盖板、甲醇水汽重整板和重整腔下盖板；螺栓穿过各板紧固连接；上下盖板开有反应物进出口管；蒸发板开设有蛇形流道，作为蒸发腔；第一、第二催化燃烧板设有平行四边形槽，作为燃烧腔；重整腔上盖板和甲醇水汽重整板开有圆角矩形通槽，其中有蜂窝状SiC陶瓷；反应物交替贯穿各板并进入对应腔/槽内流动，实现制氢反应。本发明能够提高流体流动的定向性和流动均匀性，具有导热系数高、热稳定性能好、化学性能稳定、比表面积大等特点，提高反应器内传质传热性能，降低反应器内的压力损失，增强催化剂的负载能力。

技术领域

本发明涉及甲醇重整制氢反应器，具体来说是涉及一种以蜂窝状SiC陶瓷为催化剂载体的制氢反应器。

背景技术

随着社会的不断发展，人类对石油化石燃料的需求量不断增加。然而化石燃料的大量使用导致了环境污染严重及全球气候变暖，与此同时，化石燃料的储量有限，因此寻找可再生的绿色能源成为当今研究的热点。氢能具有可再生、利用率高及来源广泛等特点，是替代化石燃料的理想能源。

氢燃料电池是利用氢能的主要途径之一。目前氢燃料电池在移动场合的应用，严重受制于移动供氢技术的发展。甲醇作为一种氢源载体，具有能量密度高、来源广泛、可再生、氢碳比高、储存运输便捷等特点，其通过制氢反应器可以实现移动场合的重整制氢，是解决移动供氢技术的有效途径。

现有的甲醇重整制氢反应器存在系统动态响应慢、功率密度不高、催化剂易脱落等缺陷，严重制约了现场制氢的效率。蜂窝状SiC陶瓷具有导热系数高、热稳定性好、易于涂覆催化剂等特点，可以弥补现有重整制氢反应结构的缺陷，成为甲醇重整制氢反应器的反应腔体。

中国发明专利(申请号201810889686.2)公开了一种集换热系统一体化的碳化硅微通道反应器，利用第一换热通道和第二换热通道进行冷却液或者加热液体的换热操作，在反应通道进行反应液体的化学反应，结构简单有效，极大的提高了传导效率，节省成本。

中国发明专利(申请号201711481641.3)公开了一种碳化硅管式微反应器，包括反应器本体和碳化硅反应管，反应器本体末端通过压板密封，压板上设有反应液进口和反应液出口，反应器本体和压板之间设有导流板，导流板上设有导流孔。该反应器解决了现有反应器导热性和耐腐性差的问题，适用于高放热、高腐蚀、爆炸危险性高的化学反应。

上述两种技术方案，没有针对甲醇水汽重整制氢反应进行反应器的设计，在已公开的专利中尚未发现采用蜂窝状SiC陶瓷作为重整制氢反应载体，蜂窝状SiC陶瓷具有导热系数高、热稳定性好、易于涂覆催化剂等特点，因此有必要设计一种以蜂窝状SiC陶瓷为催化剂载体的制氢反应器，并进一步优化制氢反应器的结构，提高反应器的制氢性能。

发明内容

为了解决现有甲醇重整制氢反应器存在功率密度不高、催化剂易脱落、压降大等问题，本发明的目的在于提供一种以蜂窝状SiC陶瓷为催化剂载体的制氢反应器。通过将蜂窝状SiC陶瓷作为甲醇重整制氢反应腔体，优化反应器的结构设计，能够提高催化剂在反应腔体中的负载强度，减少反应器中的压力损失，提升甲醇制氢的转化效率。

本发明采用的技术方案是：