[发明专利]热催化水分解反应器、热催化水分解制氢系统及方法

权利要求书

1.一种热催化水分解反应器，其特征在于，包括反应管、温度调节装置和压力监测装置，所述反应管的一端为进气端，所述反应管的另一端为出气端，所述进气端和所述出气端均密封设置，所述压力监测装置设置在所述进气端，所述温度调节装置设置在所述反应管的管体外周，所述反应管的管体内部设置有催化层，所述催化层内装载有等离激元热催化剂，所述催化层的两侧沿所述反应管的轴向方向均依次设置有散流层和气流缓冲层，所述进气端进入的气流依次流经其中一侧的所述气流缓冲层和所述散流层、所述催化层、另一侧的所述散流层和所述气流缓冲层，经所述出气端流出。

2.根据权利要求1所述的热催化水分解反应器，其特征在于，所述热催化水分解反应器还包括外壳，所述反应管的管体和所述温度调节装置均设置在所述外壳内，且所述进气端和所述出气端均伸出至所述外壳的外部。

3.根据权利要求2所述的热催化水分解反应器，其特征在于，所述热催化水分解反应器还包括防火层，所述防火层设置在所述外壳内，且所述防火层设置于所述温度调节装置的外周侧。

4.根据权利要求1所述的热催化水分解反应器，其特征在于，所述温度调节装置包括多根加热电阻丝，所述加热电阻丝设置于所述反应管的管体的外周侧，多根所述加热电阻丝沿所述反应管的轴向方向均布设置。

5.根据权利要求1所述的热催化水分解反应器，其特征在于，所述散流层内填充有石英砂，所述气流缓冲层内填充有石英棉。

6.根据权利要求1所述的热催化水分解反应器，其特征在于，所述催化层、所述散流层和所述气流缓冲层均设置在所述反应管的中部。

7.根据权利要求1所述的热催化水分解反应器，其特征在于，所述进气端和所述出气端各设置有一个三通阀。

8.一种热催化水分解制氢系统，其特征在于，包括依次连接的蒸汽供应装置、制氢反应器、换热器、气液分离装置和气体分离装置，其中，所述蒸汽供应装置用于提供热蒸汽，所述制氢反应器是如权利要求1－7任一项所述的热催化水分解反应器，用于对所述热蒸汽进行催化解离，生成氢气、氧气和水蒸汽的混合气体，所述换热器用于对所述混合气体进行冷却，以使所述水蒸汽液化为液态水，所述气液分离装置用于对所述液态水和氢气、氧气分离，所述气体分离装置用于对氢气和氧气进行分离。

9.根据权利要求8所述的热催化水分解制氢系统，其特征在于，所述气液分离装置还与所述蒸汽供应装置连接。

10.一种如权利要求8所述的热催化水分解制氢系统的制氢方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，利用蒸汽供应装置提供热蒸汽；

步骤S2，将所述蒸汽供应装置产生的热蒸汽加入热催化水分解反应器中，热蒸汽在等离激元热催化剂的催化作用下，水分子解离生成氢气和氧气，氢气、氧气和水蒸汽的混合气体自热催化水分解反应器中流出；

步骤S3，经所述热催化水分解反应器流出的混合气体进入换热器中进行冷却，水蒸汽经冷却液化为液态水；

步骤S4，液态水、氢气、氧气的混合物进入气液分离装置中，经所述气液分离装置分别分离出液态水、氢气与氧气的混合气体；

步骤S5，氢气与氧气的混合气体进入气体分离装置中，经所述气体分离装置分别分离出氢气和氧气。