[发明专利]一种可用于高温燃料电池的微型甲醇重整制氢反应器

说明书

本发明公开了一种可用于高温燃料电池的微型甲醇重整制氢反应器。本发明的技术方案是：包括微型甲醇重整器以及与微型甲醇重整器连接的高温燃料电池，所述微型甲醇重整器包括主体，所述主体包括上盖板、气化室、反应室以及下盖板，所述高温燃料电池包括空气进口、阳极进气口、阳极出口和燃料电池尾气出口；所述气化室包括燃烧气化室和重整气化室，所述燃烧气化室内设有气化微流道、甲醇水蒸气和空气混合腔、加热棒孔、甲醇水进口、空气进口以及和高温燃料电池连接的氢气回烧管；所述重整气化室内设有气化微流道、甲醇水进口以及甲醇水蒸气出口。本发明提供的方案结构紧凑适用于10~50W的燃料电池。

技术领域

本发明涉及重整制氢领域，特别涉及一种可用于高温燃料电池的微型甲醇重整制氢反应器。

背景技术

随着微型飞行器、微型机器人和便携式电子产品的微电源越来越受到重视，锂电池的低能量密度是目前微电源的一大难题，微燃料电池的能量密度高于锂电池的能量密度，可作为替代电源。在各种类型的燃料电池中，质子交换膜燃料电池（PEMFC）和直接甲醇燃料电池(DMFC)因使用温度低、结构简单在便携式电源中应用较广。与PEMFC相比，DMFC具有体积小、质量轻、结构简单及燃料使用便利等优点，在微电源中的研究及应用较早，但其存在甲醇渗透和甲醇氧化速率低等技术性难题。质子交换膜燃料电池因氢的储存及运输阻碍了其商业化推广，因此，甲醇水蒸气重整制氢技术得到了长足的发展。微型甲醇重整制氢反应器是一种氢气即产即用的反应器，可以很大程度解决氢气运输及储存等问题，因此微型甲醇重整制氢和燃料电池的结合必定是未来微电源的主流技术路径。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的主要目的在于提供一种结构紧凑适用于10~50W的燃料电池的微型甲醇重整制氢反应器。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种可用于高温燃料电池的微型甲醇重整制氢反应器，包括微型甲醇重整器以及与微型甲醇重整器连接的高温燃料电池，所述微型甲醇重整器包括主体，所述主体包括上盖板、气化室、反应室以及下盖板，所述高温燃料电池包括空气进气口、阳极进气口、阳极出口和燃料电池尾气出口；所述气化室包括燃烧气化室和重整气化室，所述燃烧气化室内设有气化微流道、甲醇水蒸气和空气混合腔、加热棒孔、甲醇水进口、空气进口以及和高温燃料电池连接的氢气回烧管；所述重整气化室内设有气化微流道、甲醇水进口以及甲醇水蒸气出口，所述气化微流道为蛇形流道；所述反应室一侧设置有蛇形的且带有燃烧催化剂的燃烧室微流道，另一侧设置有蛇形的重整室微流道。

优选的，甲醇水蒸气与燃烧进液形成逆流。

优选的，甲醇水蒸气和空气在甲醇水蒸气和空气混合腔内完混合后进入燃烧气化室。

本发明相对于现有技术具有如下优点，微型甲醇重整制氢反应器中的重整室和燃烧室采用蛇形流道，采用蛇形流道的甲醇转化率优于其他流场设计，微重整甲醇转化率提高约18~23%；蛇形流道的甲醇重整制氢和具有蛇形流道的甲醇催化燃烧室的温度分布较高；吸热的甲醇水蒸气重整反应和放热的甲醇催化燃烧反应有机耦合在反应器中。重整反应所需要的热量,完全来自甲醇（或氢气）催化燃烧释放的热量 ,整个反应器采取自热运行模式，能源利用率高。微型甲醇重整制氢反应器产氢量可供10~50W的燃料电池发电。

附图说明

图1为本发明的一种可用于高温燃料电池的微型甲醇重整制氢反应器的整体结构示意图；

图2为本发明的一种可用于高温燃料电池的微型甲醇重整制氢反应器的爆炸图；

图3为本发明的一种可用于高温燃料电池的微型甲醇重整制氢反应器的左视爆炸图；

图4为本发明的一种可用于高温燃料电池的微型甲醇重整制氢反应器的从上之下的爆炸图。