CN108232253A - 一种燃料重整反应器 - Google Patents

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Abstract

一种燃料重整反应器，所述重整反应器包括燃料罐、燃料汽化室和燃料重整室；所述燃料罐出口与燃料汽化室进口相连通；所述燃料汽化室出口与燃料重整室入口相连通；所述燃料罐和/或燃料汽化室具有磁性。与现有技术相比，本发明通过将磁性材料引入燃料罐、燃料汽化室及二者的连接管路上，改变了燃料及水中氢键的强度，降低了燃料及水在汽化过程中吸收的热量，提高了燃料重整过程中热量的合理分配，提升了重整效率。

Description

一种燃料重整反应器
技术领域
本发明属于燃料电池领域，具体涉及一种高效的燃料重整反应器。
背景技术
燃料电池是一类将燃料化学能直接转换为电能的能量转化装置，具有效率高、无污染、噪音低等诸多优势，在动力电源、备用电源及移动电源领域应用前景广阔。
氢气是最理想的燃料，然而其储运不便，在携行电源领域推广受限。甲醇是最简单的小分子醇，重整制氢温度低，选择性高，是较为理想的氢源。甲醇催化重整主要类型有：蒸汽重整、部分氧化、自热重整。其中蒸汽重整产氢浓度最高，其反应为：
CH3OH+H2O→CO2+3H2
该反应为吸热反应，除此之外，甲醇、水汽化亦需要大量热量，近乎是反应吸热的二倍。
减少汽化吸热量是提升重整效率的有效手段。水的汽化热较高是因为有氢键的存在，而经磁场处理后，水的氢键会减弱甚至断裂。基于此，本发明提出一种磁场强化甲醇水溶液汽化过程的甲醇重整器。
发明内容
针对以上问题，本发明目的在于提供一种高效的燃料重整反应器，本发明采用的技术方案为：
一种燃料重整反应器，所述重整反应器包括燃料罐、燃料汽化室和燃料重整室；所述燃料罐出口与燃料汽化室进口相连通；所述燃料汽化室出口与燃料重整室入口相连通；还包括一可产生磁性的物质源，用于对所述燃料罐内的流体、或燃料汽化室内的流体、或燃料罐与燃料汽化室连接管路内的流体中的一种或二种以上进行磁化。
所述产生磁性的物质源具体为燃料罐、燃料汽化室或它们间的连接管路中的一种或二种以上为磁性材料制造而成；或，于所述燃料罐、燃料汽化室或它们间的连接管路中的一种或二种以上外部包覆有磁性材料层；或，于所述燃料罐、燃料汽化室或它们间的连接管路中的一种或二种以上内部或外部设置有磁性部件。
所述磁性材料为金属及合金磁性材料、铁氧体磁性材料中的一种或是二种及以上。
所述燃料重整反应器还包括燃烧室，所述燃烧室通过燃烧反应为燃料汽化室和/或燃料重整室提供热量。
所述磁性部件为空心筒体，所述的空心筒体可以是整体磁性材料制成，也可由多块磁性材料拼接而成，亦可是柔性薄片/带磁性材料卷绕而成。
所述燃料重整反应器的重整反应燃料为甲醇、乙醇、二甲醚、异丙醇中的任一一种或两种以上的水溶液。
所述的燃料为燃料水溶液中燃料的体积分数为40-70％。所述燃料重整室中设置有重整催化剂，所述重整催化剂为壁载型催化剂，即附着在重整腔室内壁上，亦可以是催化剂颗粒填充于重整室内。
所述重整催化剂是Cu基、PdZn基、Pt基、Ni基、Co基的一种。
所述的燃烧室燃烧方式可以是火焰燃烧或催化燃烧中的一种。
所述的燃烧室采用火焰燃烧方式时，在其燃料进口位置有电打火装置。
所述的燃烧室采用催化燃烧方式时，在其腔室内有催化燃烧催化剂，同时还有电加热装置。
所述的燃烧催化剂为Pt基蜂窝陶瓷状燃烧催化剂或是由涂覆Pt基催化剂的金属波纹板堆叠而成的整体催化剂。
与现有技术相比，本发明通过将磁性材料引入燃料罐、燃料汽化室及二者的连接管路上，改变了燃料及水中氢键的强度，降低了燃料及水在汽化过程中吸收的热量，提高了燃料重整过程中热量的合理分配，提升了重整效率。
附图说明
图1为甲醇重整器示意图，
其中，101为燃料罐；102为包覆的磁性材料；103为汽化室；104为催化燃烧室；105为蒸汽重整室。
图2为甲醇重整器示意图，
其中，102为包覆的磁性材料；103为汽化室；104为催化燃烧室；106为包覆在管路上的磁性材料
图3为汽化甲醇水溶液功率在有磁场和无磁场条件下的对比图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作详细的描述。当然本发明并不仅限于下述具体的实施例。
实施例1：
重整器由铝合金6082雕铣而成，重整催化剂采用平均粒径为1.5mm的CuAlZn甲醇重整催化剂，燃烧催化剂使用平均粒径为1mm的Pt/Al2O3催化剂，燃料罐四周包覆有NdFeB磁铁块，磁铁块的尺寸为50mm*10mm*2mm。
汽化室周围贴有电加热片，启动时，先将汽化室加热至110℃，之后通入2mL/min的甲醇，调节电加热功率，维持汽化室温度在110℃，甲醇水溶液汽化消耗的功率见图3。
对比例：
重整器和操作条件同实施例1，不同的是燃料罐外围没有磁铁，该条件下醇水溶液汽化消耗的功率见图3，从中看出其消耗的功率要比有磁场条件下高逾10％。
实施例2：
燃料处理器材质选用铝合金6082。燃烧室与重整室紧密贴接，二者长宽一致。汽化室为独立组件。重整室内流道形式为单蛇形，通道宽为8mm，其内填充有平均粒径为1.5mm的CuAlZn甲醇重整催化剂。燃烧室为平行沟槽式，其内填充有0.6-1mm颗粒状的0.5％Pt/Al2O3燃烧催化剂。燃料罐及进入汽化室的管路四周包覆有NdFeB磁铁块。
重整器运行前，先将重整催化剂还原，条件为250℃，还原气为5％H2与N2混合气，时间为2h。运行时，先用加热棒将燃烧室加热至120℃，通入1mL/min的甲醇水溶液(65％volMeOH)，与此同时向燃烧室通入空气，甲醇与空气在燃烧室内发生催化燃烧，逐渐将整个重整室温度提升。待重整室的温度升至250℃，向重整室内通入1mL/min的甲醇水溶液(65％volMeOH)。

Claims (6)

1.一种燃料重整反应器，其特征在于：所述重整反应器包括燃料罐、燃料汽化室和燃料重整室；所述燃料罐出口与燃料汽化室进口相连通；所述燃料汽化室出口与燃料重整室入口相连通；还包括一可产生磁性的物质源，用于对所述燃料罐内的流体、或燃料汽化室内的流体、或燃料罐与燃料汽化室连接管路内的流体中的一种或二种以上进行磁化。
2.如权利要求1所述燃料重整反应器，其特征在于：所述产生磁性的物质源具体为燃料罐、燃料汽化室或它们间的连接管路中的一种或二种以上为磁性材料制造而成；或，于所述燃料罐、燃料汽化室或它们间的连接管路中的一种或二种以上外部包覆有磁性材料层；或，于所述燃料罐、燃料汽化室或它们间的连接管路中的一种或二种以上内部或外部设置有磁性部件。
3.如权利要求1或2所述燃料重整反应器，其特征在于：所述磁性材料为金属及合金磁性材料、铁氧体磁性材料中的一种或是二种及以上。
4.如权利要求1所述燃料重整反应器，其特征在于：所述燃料重整反应器还包括燃烧室，所述燃烧室通过燃烧反应为燃料汽化室和/或燃料重整室提供热量。
5.如权利要求2所述燃料重整反应器，其特征在于：所述磁性部件为空心筒体，所述的空心筒体可以是整体磁性材料制成，也可由多块磁性材料拼接而成，亦可是柔性薄片/带磁性材料卷绕而成。
6.如权利要求1-5任一所述燃料重整反应器，其特征在于：所述燃料重整反应器的重整反应燃料为甲醇、乙醇、二甲醚、异丙醇中的任一一种或两种以上的水溶液。
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