[发明专利]一种电加热甲醇制氢反应系统和方法

说明书

本发明属于清洁能源制备技术领域，涉及一种电加热甲醇制氢反应系统和方法，包括：甲醇通道、催化剂、热电阻和温度控制装置，甲醇通道包括甲醇入口段、反应段和富氢气体出口段，反应段中充满催化剂，热电阻平行于甲醇的流动方向设置，并插入在催化剂中，热电阻的一端与温度控制装置连接，用于控制反应温度。其结构紧凑，能量利用率高，工作可靠，制氢原料来源广泛，成本较低，反应产物无污染。

技术领域

本发明涉及一种电加热甲醇制氢反应系统和方法，属于清洁能源制备技术领域，特别是氢能源制备领域。

背景技术

随着经济发展和人民生活水平的提高,我国汽车保有量也呈现逐年上升的趋势,随着汽车数量的增加，我国能源紧缺问题也日益突出。为了降低车用内燃机的能耗及排放,近年来国内外都纷纷开展了新型能源清洁燃料动力系统的研究和开发，其对缓解世界能源危机、减轻环境污染具有重要意义。

氢气是目前广泛关注的清洁能源氢气的自燃温度较高,而且氢气的火焰传播速率高,因而可以使得柴油掺氢火焰可以获得更高的混合气均匀程度,降低柴油机的循环变动,减少燃烧持续期。同时,氢气还有较宽的着火界限,掺氢可以提高其他燃料的着火界限。但现有的氢气制备装置结构复杂、提纯成本高，且氢气在输运过程中易燃易爆，输送成本很高，严重限制了氢气的应用。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供用于一种电加热甲醇制氢反应系统和方法，其结构紧凑，能量利用率高，工作可靠，制氢原料来源广泛，成本较低，反应产物无污染。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种电加热甲醇制氢反应系统，包括：甲醇通道、热电阻和温度控制装置，甲醇通道包括甲醇入口段、反应段和富氢气体出口段，反应段中充满催化剂，热电阻平行于甲醇的流动方向设置，并插入在催化剂中，热电阻的一端与温度控制装置连接，用于控制反应温度。

进一步，甲醇入口段设有甲醇入口，甲醇入口为喷淋口，用于将甲醇雾化，形成甲醇蒸汽。

进一步，富氢气体出口段设有富氢气体出口，富氢气体出口在富氢气体出口段内的部分为一喇叭口，伸出富氢气体出口段的部分为直管，直管能够直接与发动机连接。

进一步，反应系统还包括温度检测装置，温度检测装置用于实时监控甲醇通道内的反应温度，并将反应温度传输至温度控制装置，温度控制装置根据反馈的反应温度对加热温度进行调整。

进一步，温度检测装置设置在甲醇通道的侧壁上，且温度检测装置为温度传感器或热电偶。

进一步，温度控制装置中设有报警器，当温度检测装置检测到的反应温度超过阈值时，发出声音或视觉信息进行警报。

进一步，反应温度为30℃-700℃。

进一步，热电阻为至少两个，各个热电阻贯穿反应段，且在反应段中均匀排布，热电阻为PTC热敏电阻。

进一步，催化剂为：以CuO、ZnO为活性组分，以Al₂O₃为载体的固体催化剂。

本发明还公开了一种电加热甲醇制氢反应方法，采用上述任一种的电加热甲醇制氢反应系统，包括以下步骤：甲醇通过喷淋口进行雾化，经过雾化的甲醇进入甲醇通道，并与催化剂充分混合，经过热电阻加热生成包含甲醇蒸汽的富氢气体，富氢气体从气体出口段排出，并能够直接与发动机连接进行使用。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本发明中的化学反应原料为甲醇，其成本低、来源广泛、反应产物无污染、经济环保。

2、本发明中系统体积小、重量轻、性价比高。

3、本发明能够在醇类、柴油发动机冷起动时提供所需氢气，且在内燃机不工作时，不启动，不产生氢气，解决了氢气储存、运输的安全难题。

附图说明