一种基于波浪结构的用于醇类重整制氢反应的柔性微反应器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于波浪结构的用于醇类重整制氢反应的柔性微反应器，依次设置有进料腔、蒸发腔、反应腔和出料腔；所述反应腔包括壳体、加热丝、金属纤维载体和催化剂；所述壳体具有波纹结构；所述加热丝紧贴于壳体的内壁；所述金属纤维载体为三维立体网状结构，填充于壳体内；所述催化剂包括颗粒型催化剂和负载型催化剂。本发明专利技术利用具有波纹结构的外壳及其内部复合梯度多孔金属纤维载体以实现整体弯折特征，可在制氢反应保持稳定的情况下实现在复杂空间内弯曲、伸缩等位移变形，并在多次循环下能保持安全、良好的制氢效果。在实现弯折特征的同时还兼具轻量化、便携式、抗冲击等多种特点，有效提高了甲醇重整制氢微反应器在便携式领域的应用。式领域的应用。式领域的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于波浪结构的用于醇类重整制氢反应的柔性微反应器


[0001]本专利技术属于醇类制氢微反应器
，具体涉及一种基于波浪结构的用于醇类重整制氢反应的柔性微反应器。

技术介绍

[0002]化石能源是当前世界能源结构的主体，然而化石燃料的燃烧极大地增加了大气中的碳，加剧了气候变化，造成了严重的环境问题。氢气被认为是实现全球能源碳中和的关键途径。氢气具有清洁高效，能量密度大，可持续发展，用途广泛等诸多优势，是一种理想的能源载体。然而，氢气也面临着低沸点、易燃性、爆炸性和运输困难等严峻挑战。特别是储氢技术的不成熟，在很大程度上阻碍了氢能的发展。醇类重整制氢可以有效解决之一问题，其中甲醇具有能量密度高、资源广泛、可再生、氢碳比高、等突出优势，并且与其他醇类相比，甲醇可以在较低的温度下转化为氢气，甲醇重整制氢反应器主要有膜反应器，微通道反应器，固定床反应器等。其中微通道反应器由于其具有极高的传热传质特性，比表面积高等诸多优势成为实现甲醇重整制氢的重要途径。
[0003]然而随着目前便携式电子产品的发展，对于能源设备有了更高的要求，灵活的能源设备成为未来小型化设备的关键。现有甲醇重整制氢反应器，均存在空间适应性较差、灵活性低等诸多问题，无法满足各种工况的动态要求，因此有必要设计一种，满足高效、稳定安全的灵活制氢需求的醇类制氢微反应器。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种基于波浪结构的用于醇类重整制氢反应的柔性微反应器，解决了上述
技术介绍
中的问题。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种基于波浪结构的用于醇类重整制氢反应的柔性微反应器，依次设置有进料腔、蒸发腔、反应腔和出料腔；
[0006]所述反应腔包括壳体、加热丝、金属纤维载体和催化剂；所述壳体具有波纹结构；所述加热丝紧贴于壳体的内壁；所述金属纤维载体为三维立体网状结构，填充于壳体内；所述催化剂通过所述金属纤维载体设置于壳体内。
[0007]在本专利技术一较佳实施例中，所述金属纤维载体的孔隙率为60％至95％，且孔隙率沿壳体的弯折方向、反应物流动方向呈梯度变化。
[0008]在本专利技术一较佳实施例中，所述催化剂包括颗粒型催化剂或负载型催化剂，所述负载型催化剂设置于金属纤维载体上，所述颗粒型催化剂设置于金属纤维载体形成的孔隙内。
[0009]在本专利技术一较佳实施例中，所述金属纤维载体的催化剂负载量呈梯度变化。
[0010]在本专利技术一较佳实施例中，所述金属纤维载体由一种或多种金属纤维冷压而成，所述金属纤维包括铜纤维、铝纤维。
[0011]在本专利技术一较佳实施例中，所述进料腔包括设有进口管的进料盖板，所述进料盖
板设置加热槽，加热棒通过加热槽由进料腔向蒸发腔的方向插接，所述进料腔还设置有热电偶，所述热电偶与温控器连接。
[0012]在本专利技术一较佳实施例中，所述蒸发腔沿腔体轴线方向设有通槽，所述通槽内沿通槽长度方向平行设置有若干多孔金属载体板。
[0013]在本专利技术一较佳实施例中，所述多孔金属载体板包括铜纤维烧结板、泡沫铜金属板、泡沫镍金属板中的一种或几种组合，所述多孔金属载体板的孔隙率为60％至90％。
[0014]在本专利技术一较佳实施例中，所述出料腔包括设有出口管的出料盖板。
[0015]在本专利技术一较佳实施例中，所述进料腔、蒸发腔、反应腔和出料腔之间设有通孔数量、大小及位置一致的石墨密封片，通过压紧螺栓螺母进行固定和密封。
[0016]本专利技术公开了一种可弯折型用于醇类制氢的微反应器，可在制氢反应保持基本稳定的情况下实现在复杂空间内弯曲、扭转等位移变形，并可以保证在多次循环下的正常运行。同时具有轻量化、便携式、抗冲击等多种特点，满足高效、稳定安全的可弯折制氢需求，有效提高了甲醇重整制氢微反应器在便携式领域的应用。本技术方案与
技术介绍
相比，它具有如下优点：
[0017]1)利用可弯折型醇类制氢微反应器的特殊波纹状结构单元在空间内所具有的优异折叠特性，同时管内部填充可弯曲伸缩的三维网状柔性多孔金属纤维载体，能有效地配合外部波纹结构壳体的弯折动作，利用局部波纹结构单元空间伸缩折叠，实现0
‑
接近180
°
的弯曲；
[0018]2)内部使用的具有柔韧性极佳的多孔金属纤维作为反应载体，其柔性能更好地协同反应器外壳的弯曲动作，同时载体内部复杂的空间结构为催化剂的负载提供了丰富可靠的负载位点，保证了催化剂的负载质量，实现重整反应在可弯折特征下高转化率进行。
[0019]3)反应过程中，进料腔的加热棒将原料加热达到醇类重整制氢反应的温度范围，来自蒸发腔的混合气体于反应腔内进行反应；反应器的金属波纹结构壳体、多孔金属纤维反应载体、石墨密封片、螺栓等部件采用耐高温材料，以满足醇类制氢反应所需要的高温环境对于反应器的耐高温需求，保证反应安全、稳定地进行。
[0020]4)反应器集成程度高，与传统反应器相比，具有结构紧凑小巧、便携方便、制造简单等优势，利于轻量化、批量化制造，拓宽了甲醇重整制氢微反应器的应用领域，为反应器轻量化道路提供了一种新的应用。
附图说明
[0021]图1为微反应器结构示意图。
[0022]图2为进料腔结构示意图。
[0023]图3为蒸发腔结构示意图。
[0024]图4为出料腔结构示意图。
[0025]图5为微反应器的内部结构示意图。
[0026]图6为微反应器弯折状态下的内部结构示意图。
[0027]图7为微反应器的内部催化剂负载示意图。
[0028]图8为微反应器弯折状态下的内部催化剂负载示意图。
[0029]图9为微反应器的弯折变形示意图。
[0030]其中：
[0031]1为进口管，2为螺栓，3为热电偶，4为进料腔，5为第一石墨密封片，6为第二石墨密封片，7为第三石墨密封片，8为出料腔，9为(气体)出口管，10为反应腔，11为蒸发腔，12为多孔金属载体板，13为加热棒，14为加热丝，15为(波纹结构)壳体，16为金属纤维载体，17为负载型催化剂。
具体实施方式
[0032]下述实施例中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0033]实施例
[0034]本实施例的一种基于波浪结构的用于醇类重整制氢反应的柔性微反应器，包括设有进口管1的进料盖板、设有(气体)出口管9的出料盖板，以及密封在进料盖板和出料盖板之间依次设置的进料腔、蒸发腔11、反应腔10和出料腔8；所述进口管1和出口管9为通孔，焊接于进料盖板和出料盖板上；进料腔出口、整蒸发腔11入口和出口、反应腔10入口和出口、出料腔8入口之间通过石墨密封片进行固定，且各腔体设有的通孔数量、大小及位置与石墨密封片上的通孔相同，通过压紧螺栓2螺母以实现固定和密封。
[0035]如图2，所述进料盖板设置四个加热槽入口，加热棒13通过加热槽入口本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于波浪结构的用于醇类重整制氢反应的柔性微反应器，其特征在于：依次设置有进料腔、蒸发腔、反应腔和出料腔；所述反应腔包括壳体、加热丝、金属纤维载体和催化剂；所述壳体具有波纹结构；所述加热丝紧贴于壳体的内壁；所述金属纤维载体为三维立体网状结构，填充于壳体内；所述催化剂通过所述金属纤维载体设置于所述壳体内。2.根据权利要求1所述的一种基于波浪结构的用于醇类重整制氢反应的柔性微反应器，其特征在于：所述金属纤维载体的孔隙率为60％至95％，且孔隙率沿壳体的弯折方向、反应物流动方向呈梯度变化。3.根据权利要求1所述的一种基于波浪结构的用于醇类重整制氢反应的柔性微反应器，其特征在于：所述催化剂包括颗粒型催化剂或负载型催化剂，所述负载型催化剂设置于金属纤维载体上，所述颗粒型催化剂设置于金属纤维载体形成的孔隙内。4.根据权利要求2所述的一种基于波浪结构的用于醇类重整制氢反应的柔性微反应器，其特征在于：所述金属纤维载体的催化剂负载量呈梯度变化。5.根据权利要求1所述的一种基于波浪结构的用于醇类重整制氢反应的柔性微反应器，其特征在于：所述金属纤维载体由一种或多种金属纤维冷压而成，所述金属纤维包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：周伟，周姝判，钟雨晨，周可升，吴粦静，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：