一種反應載體表面多孔化的自熱型醇類制氫微重整器的制造方法
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種醇類制氫微重整器，尤其是一種反應載體表面多孔化的自熱型醇類制氫微重整器。
【背景技術】
[0002]當前，化石燃料減少，環(huán)境污染加劇，成為各方關注的嚴重問題。在不同的可再生能源裝置中，燃料電池提供了清潔高效的能量輸出，而氫能由于其高效、零污染等優(yōu)勢，被廣泛地應用于燃料電池。然而，現(xiàn)有的制氫技術還遠沒有達到商業(yè)化的目標，其中最實用的方法為碳氫燃料重整法，該方法有三種常用的方法:水汽重整反應，部分催化氧化和自熱重整反應。在這些方法中，水汽重整法具有氫氣產(chǎn)量高、長期穩(wěn)定性好等優(yōu)勢。
[0003]醇類自熱重整制氫是目前進行水汽重整制氫的有效方式，它是通過醇類或氫氣等燃料的燃燒，釋放出大量的熱量，為醇類重整反應提供合適的溫度，以實現(xiàn)醇類自熱重整制氫。最近，世界范圍內(nèi)的很多相關單位開展了對自熱型重整制氫微重整器的研宄。微重整器的溫度分布均勻性、催化劑的附著力和附著面積、微通道的結(jié)構(gòu)尺寸、反應載體板的拓撲結(jié)構(gòu)、加工方法等眾多因素，均對微重整器的制氫性能有很大的影響。設計性能更好、易于加工、可批量生產(chǎn)和易于催化劑附著的微重整器，從而提高醇類的轉(zhuǎn)化效率、氫氣的產(chǎn)生速度、較低的CO濃度等，是自熱型制氫微重整器技術的重要方面。
[0004]中國實用新型專利(申請?zhí)?00610104598.4)公開了一種金屬泡沫催化重整反應器。該反應器采用管式結(jié)構(gòu)，使用金屬泡沫作為催化劑載體，外層催化燃燒釋放的熱量，傳遞到內(nèi)管中間的金屬泡沫進行催化重整，高效清潔地制取氫氣，但是采用金屬泡沫作為反應載體板，熱傳遞效率低，壓降較大，并且采用管式結(jié)構(gòu)，不易擴大反應規(guī)模。
[0005]中國實用新型專利(申請?zhí)?01310554712.3)公開了一種自熱錯排微凸臺陣列型醇類重整器，包括氫氣提純部件、重整制氫部件和催化燃燒部件，可以實現(xiàn)醇類重整制氫的自熱運行，同時通過氫氣提純，可以得到氫氣濃度較高的氣體產(chǎn)物，但是表面負載的催化劑易脫落，導致反應速率的降低和醇類轉(zhuǎn)化率的下降。
[0006]雖然各國研宄者已對自熱型醇類重整制氫微重整器進行了大量深入的研宄，但是目前的自熱型微重整器在醇類轉(zhuǎn)化率、反應器比表面積、壓降、傳熱等方面還有待提高，有必要設計一種具備傳熱傳質(zhì)效率更高、比表面積更大、壓降更低等優(yōu)勢的微重整器。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]為了達到【背景技術】中提到的技術要求，本實用新型提出了一種反應載體表面多孔化的自熱型醇類制氫微重整器。
[0008]本實用新型采用的技術方案是:
[0009]本實用新型包括上蓋板、下底板以及密封安裝在上蓋板與下底板之間的左引流板、右引流板和反應載體板；左引流板、右引流板分別安裝在反應載體板的兩側(cè)，反應載體板兩側(cè)分別與左引流板和右引流板之間均設有柔性石墨墊，反應載體板、左引流板和右引流板組成的整體與上蓋板之間設有柔性石墨墊，左引流板和右引流板均為矩形板，上下表面均開有三角形引流槽；反應載體板上表面開有多排平行間隔均布的梯形的微通道，微通道沿左右方向，微通道梯形的三個表面上均開有均勻分布的微孔，所有微通道按照排列的順序依次分為奇數(shù)微通道和偶數(shù)微通道的兩組通道。
[0010]所述的左引流板:左引流板上表面靠近反應載體板的一側(cè)開有與各個奇數(shù)微通道或者偶數(shù)微通道相連通的引流口，左引流板下表面靠近反應載體板的一側(cè)開有與各個偶數(shù)微通道或者奇數(shù)微通道相連通的引流口 ；左引流板上表面遠離反應載體板的一側(cè)設有用于重整混合氣體流出的重整出口，重整出口與左引流板上表面的各個引流口通過三角形引流槽連通，重整出口為盲孔結(jié)構(gòu)；左引流板下表面遠離反應載體板的一側(cè)設有用于燃料混合氣體流入的燃料入口，燃料入口與左引流板下表面的各個引流口通過三角形引流槽連通，燃料入口為通孔結(jié)構(gòu)，不與左引流板上表面的三角形引流槽連通；
[0011]所述的右引流板:右引流板上表面靠近反應載體板的一側(cè)開有與各個奇數(shù)微通道或者偶數(shù)微通道相連通的引流口，右引流板下表面靠近反應載體板的一側(cè)開有與各個偶數(shù)微通道或者奇數(shù)微通道相連通的引流口 ；右引流板上表面遠離反應載體板的一側(cè)設有用于重整混合氣體流入的重整入口，重整入口與右引流板上表面的各個引流口通過三角形引流槽連通，重整入口為盲孔結(jié)構(gòu)；右引流板下表面遠離反應載體板的一側(cè)設有用于燃料混合氣體流出的燃料出口，燃料出口與右引流板下表面的各個引流口通過三角形引流槽連通，燃料出口為通孔結(jié)構(gòu)，不與右引流板上表面的三角形引流槽連通。
[0012]若所述的左引流板上表面的引流口與反應載體板的各個奇數(shù)微通道連通，則右引流板上表面的引流口與反應載體板的各個奇數(shù)微通道連通，左引流板和右引流板下表面的引流口與反應載體板的各個偶數(shù)微通道連通；若所述的左引流板上表面的引流口與反應載體板的各個偶數(shù)微通道連通，則右引流板上表面的引流口與反應載體板的各個偶數(shù)微通道連通，左引流板和右引流板下表面的引流口與反應載體板的各個奇數(shù)微通道連通。
[0013]所述的左引流板和右引流板上表面的引流口與所對應微通道梯形的上側(cè)區(qū)域連通，左引流板和右引流板下表面的引流口與所對應微通道梯形的下側(cè)區(qū)域連通。
[0014]所述的左引流板和右引流板上表面的引流口為梯形槽結(jié)構(gòu)，其梯形形狀與所對應微通道梯形上側(cè)區(qū)域的形狀相同。
[0015]所述的左引流板和右引流板下表面的引流口為燕尾槽結(jié)構(gòu)，其梯形形狀與所對應微通道梯形下側(cè)區(qū)域的形狀相同。
[0016]所述的微通道的梯形截面的短底邊的長度為0.5-1_，高為0.7-1.3_，斜邊與短底邊的夾角為120-130°。
[0017]所述的左引流板和右引流板上表面的引流口梯形槽截面中，高度均為0.3-0.6mm，斜邊與短底邊的夾角均為120-130°，短底邊的長度為0.9-1.3mm;所述的左引流板和右引流板下表面的引流口燕尾槽截面中，高度均為0.3-0.6mm，斜邊與短底邊的夾角均為120-130°，短底邊的長度為0.5-lmm。
[0018]所述的微通道上的微孔形狀為半球形，直徑為50-200 μ m。
[0019]所述的相鄰兩個微通道之間的距離為l_2mm，微通道的數(shù)量為15_30。
[0020]本實用新型的微重整器通過引流板的設計，在反應載體板的第奇數(shù)個和偶數(shù)個微通道上分別進行醇類燃燒和重整反應，醇類燃燒反應產(chǎn)生的熱量直接傳遞給相鄰重整微通道進行醇類重整反應，從而實現(xiàn)醇類自熱重整制氫。
[0021]本實用新型具有的有益效果是:
[0022]I)本實用新型通過引流板的設計，在一塊反應載體板的相鄰微通道上分別進行醇類燃燒和重整反應，從而實現(xiàn)醇類的自熱重整制氫，同時，燃燒氣體與重整氣體逆向流動，相鄰微通道間進行傳熱，可以顯著提高重整器的傳熱傳質(zhì)效率和燃料利用率；
[0023]2)本實用新型與多孔材料反應載體微反應器相比，可以顯著降低反應的壓降，減小泵入反應物所需的能量，同時改善了反應載體板的傳熱能力，利于反應載體板溫度的均勻分布，利于醇類重整制氫反應的高效均勻；
[0024]3)本實用新型與傳統(tǒng)的微通道重整器相比，有效提高了反應載體板的比表面積，改善了催化劑的附著，從而有利于提高醇類重整制氫過程中的醇類轉(zhuǎn)化率和反應速率；
[0025]4)本實用新型通過引流板的設計，實現(xiàn)了在一塊反應載體板上自熱進行醇類重整制氫，整體結(jié)構(gòu)簡單緊湊，可以方便應用于中小功率的制氫場合，為氫燃料電池供氫；重整器壓降較小，利于反應載體板規(guī)模的層疊擴大，應用于大功率的制氫場合；
[0026]5)本實用新型的核心部件為表面多孔化的微通道反應載體板，可以通過表面燒結(jié)溶解法制備，加工成本低，可實現(xiàn)多尺度結(jié)構(gòu)的一次成型。
【附圖說明】
[0027]圖1是本實用新型的整體三維結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖2是本實用新型上蓋板的二維結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖3是本實用新型反應載體板的三維結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖4是本實用新型下底板的三維結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖5是本實用新型第一引流板的結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0032]圖6是本實用新型第一引流板的結(jié)構(gòu)仰視圖。
[0033]圖7是本實用新型第一引流板的結(jié)構(gòu)前視圖。
[0034]圖8是本實用新型第二引流板的結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0035]圖9是本實用新型第二引流板的結(jié)構(gòu)仰視圖。
[0036]圖10是本實用新型第二引流板的結(jié)構(gòu)后視圖。
[0037]圖11是位于第一引流板和反應載體板之間的柔性石墨墊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]圖12是本實用新型反應載體板的二維結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]圖13是本實用新型的反應載體板上的氣體流動簡圖。
[0040]圖14是本實用新型的整體制氫工作原理圖。
[0041]圖中:1、下底板，2、反應載體板，3、左引流板，4、微通道，5、上蓋板，6、柔性石墨墊，
7、右引流板，8、燃料進口管，9、重整出口管，10、燃料出口管，11、重整進口管，12、引流口，13、引流槽，14、