CN109037735B - 重整制氢类燃料电池重整室催化剂加注更换方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种重整制氢类燃料电池重整室催化剂加注更换方法，涉及重整制氢类燃料电池技术领域，解决了现有重整制氢类燃料电池重整室更换催化剂需对原有密封的工作环境进行破拆的技术问题。该重整制氢类燃料电池重整室催化剂加注更换方法包括控制阀口开关的电磁阀、防吸出装置和抽吸设备。在取出催化剂颗粒时，所述抽吸设备能够吸出重整室中的催化剂颗粒；在导入催化剂颗粒时，所述抽吸设备能够把催化剂颗粒吸入重整室中，此时防吸出装置发挥作用防止进入重整室的催化剂颗粒被吸出。本发明用于在密封环境下更换小型燃料电池的催化剂颗粒。

Description

重整制氢类燃料电池重整室催化剂加注更换方法
技术领域
本发明涉及重整制氢类燃料电池技术领域，尤其是涉及一种重整制氢类燃料电池重整室催化剂加注更换方法。
背景技术
重整制氢类燃料电池其原理是一种电化学装置，其组成与一般电池类似。其单体电池包含双极板、气体扩散层、催化层、膜电极等组成。不同的是一般电池的活性物质贮存在电池内部，因此，限制了电池容量。而燃料电池的双极板作为电子循环的渠道，膜电极质子通过，电子不能通过，电子经膜电极提供外部电路，经极板回到系统，行成发电。催化层本身不包含活性物质，只是个催化转换元件。因此燃料电池是名符其实的把化学能转化为电能的能量转换机器。电池工作时，燃料和氧化剂由外部供给，进行反应。原则上只要反应物不断输入，反应产物不断排出，燃料电池就能连续地发电。重整制氢重整室的催化剂就是为含氢燃料气体(醇类、烯烃、炔烃、醛类)裂解成为氢气，源源不断提供氢燃料，保障燃料电池持续发电的装置。但是在含氢燃料气体重整过程中，促进裂解反应进行的催化剂在使用过程中因使用寿命及温度交变环境会存在失效现象，重整室内部的催化剂失效后会导致氢气的产出率降低，供氢量不能满足燃料电池需求，造成燃料电池发电效率降低，这里以甲醇重整制氢类燃料电池为例。
甲醇重整制氢类燃料电池的催化剂位于密封的重整室内，在使用过程中重整室中催化剂的制氢效率和寿命对整个电池组的发电效率、寿命有着重要的影响。为了解决催化剂失效引起的问题，传统方法是打开模组，对重整室进行整体更换，或把重整室焊接盖破拆，以实现更换催化剂的目的。因为重整室内部导流结构设计，以及有利于催化剂均匀催化的设计，加工成本相对较高，所以，采用整体更换重整室，生产成本高；采用破拆重整室来更换催化剂，保护工艺相对复杂，且工作效率低、更换完成后还要再次进行焊接，工作复杂，生产成本高，在实现燃料电池高效利用的道路上带来诸多不便，也不利于批量化应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种重整制氢类燃料电池重整室催化剂加注更换方法的装置设备，以解决现有重整制氢类燃料电池重整室更换催化剂需对原有密封的工作环境进行破拆的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的重整制氢类燃料电池重整室催化剂加注更换方法，包括以下步骤：
第一步：在重整室的第二阀口和抽吸设备之间连接上第一通气管路；
第二步：打开重整室的第一阀口和第二阀口，随后启动抽吸设备将重整室内的催化剂抽出；
第三步：抽吸完成后，关闭抽吸设备，随后关闭第一阀口和第二阀口；
第四步：将第一阀口与催化剂储存设备之间通过第二通气管路连接，在第二阀口与抽吸设备间的第一通气管路中安装防吸出装置；
第五步：打开第一阀口和第二阀口，随后启动抽吸设备将催化剂储存设备中的催化剂抽入到重整室内；
第六步：关闭抽吸设备，随后关闭第一阀口和第二阀口，最后断开与第一阀口和第二阀口连接的设备。
优选地，第一阀口和第二阀口上均设有电磁阀以打开或关闭第一阀口或第二阀口。
优选地，第一阀口和第二阀口上分别连接一延伸管路，延伸管路末端延伸到燃料电池的外壳外部，第一通气管路和第二通气管路分别与一延伸管路连接。
优选地，第一阀口设置在重整室远地端，第二阀口设置在重整室近地端。
优选地，第二阀口的数量为两个，两个第二阀口分别位于重整室的远地端和近地端，两个第二阀口之间通过第三通气管路连通，抽吸设备与第三通气管路之间还设置有三通阀，防吸出装置安装在远地端的第二阀口与抽吸设备之间。
优选地，在第一步和第二步间还包括如下步骤：抽吸设备还连接有储纳箱，储纳箱用于收纳从重整室中吸出的失效催化剂。
优选地，防吸出装置为金属网式装置。
优选地，催化剂储存设备上设置有可视窗口，可视窗口用于观察催化剂储存设备中所收纳催化剂的体积变化量。
优选地，可视窗口上设置有刻度线。
优选地，催化剂储存设备上还设置有重量检测装置；重量检测装置用于反映催化剂储存设备中所收纳催化剂的重量变化量。
本发明提供的重整制氢类燃料电池重整室催化剂加注更换方法，利用抽吸设备抽取重整室内部的催化剂颗粒、把催化剂颗粒吸入重整室内。解决了现有重整制氢类燃料电池重整室更换催化剂需对原有密封的工作环境进行破拆的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的重整制氢类燃料电池重整室催化剂加注更换方法的示意图；
图2是本发明提的双第二阀口对应的本发明提供的重整制氢类燃料电池重整室催化剂加注更换方法的示意图。
图中1、重整室；2、第一阀口；3、第二阀口；4、抽吸设备；5、催化剂储存设备；6、防吸出装置；7、三通阀。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种重整制氢类燃料电池重整室催化剂加注更换方法，包括以下步骤：第一步：在重整室1的第二阀口3和抽吸设备4之间连接上第一通气管路；第二步：打开重整室1的第一阀口2和第二阀口3，随后启动抽吸设备4将重整室1内的催化剂抽出；第三步：抽吸完成后，关闭抽吸设备4，随后关闭第一阀口2和第二阀口3；第四步：将第一阀口2与催化剂储存设备5之间通过第二通气管路连接，在第二阀口3与抽吸设备4间的第一通气管路中安装防吸出装置6；第五步：打开第一阀口2和第二阀口3，随后启动抽吸设备4将催化剂储存设备5中的催化剂抽入到重整室1内；第六步：关闭抽吸设备4，随后关闭第一阀口2和第二阀口3，最后断开第一阀口2和第二阀口3连接的设备。
作为本发明可选地一种实施方式，第一阀口2和第二阀口3上均设有电磁阀以打开或关闭第一阀口2或第二阀口3。本发明采用的电磁阀能够保障重整室1在高温工作的状态下具有良好的密封效果。
作为本发明可选地一种实施方式，第一阀口2和第二阀口3上分别连接一延伸管路，延伸管路末端延伸到燃料电池的外壳外部，第一通气管路和第二通气管路分别与一延伸管路连接。通过延伸管路把连接端接引至燃料电池的外壳外部，无需打开电池外壳即可对重整室1内部催化剂颗粒进行更换，使更换催化剂颗粒的过程更加简便。
作为本发明可选地一种实施方式，第一阀口2设置在重整室1远地端，第二阀口3设置在重整室1近地端。在重整室1吸入催化剂颗粒的过程中，催化剂颗粒由第一阀口2进入重整室1，把第一阀口2设置在重整室1远地端能够避免在第一阀口2堵塞；在重整室1吸出催化剂颗粒的过程中，催化剂颗粒由第二阀口3流出重整室1，把第二阀口3设置在重整室1近地端有利于催化剂颗粒流出重整室1。
如图2所示，作为本发明可选地一种实施方式，第二阀口3的数量为两个，两个第二阀口3分别位于重整室1的远地端和近地端，两个第二阀口3之间通过第三通气管路连通，抽吸设备4与第三通气管路之间还设置有三通阀7，防吸出装置6安装在远地端的第二阀口3与抽吸设备4之间。第二阀口3具备抽出催化剂颗粒和吸入催化剂颗粒的作用，设置在重整室1远地端的第二阀口3，能够在抽吸设备4把催化剂吸入重整室1的过程中，不会因为重整室内部催化剂颗粒升高而堵住；设置在重整室1近地端的第二阀口3，在抽吸设备4把催化剂吸出重整室1的过程中，有利于催化剂颗粒流出重整室1。三通阀7能够切换第三通气管路的连通状况，在重整室1排出催化剂颗粒的过程中把近地端的第二阀口3与抽吸设备4连通，在重整室1吸入催化剂颗粒的程中把远地端的第二阀口3与抽吸设备4连通。
作为本发明可选地一种实施方式，在第一步和第二步间还包括如下步骤：抽吸设备4还连接有储纳箱，储纳箱用于收纳从重整室1中吸出的失效催化剂，方便对失效催化剂的收纳存放。
作为本发明可选地一种实施方式，防吸出装置6为金属网式装置，催化反应中综合考虑反应的稳定性和经济性优先选用铜制作防吸出装置6具有显著优势。
作为本发明可选地一种实施方式，催化剂储存设备5上设置有可视窗口，可视窗口用于观察催化剂储存设备5中所收纳催化剂的体积变化量。综合内部催化剂的填充进程无法观察，以及重整室1内部填满催化剂量的体积一定，可以通过观察催化剂储存设备5中催化剂颗粒的体积变化量来判定重整室1是否已填充满。
作为本发明可选地一种实施方式，可视窗口上设置有刻度线，便于观储备的察催化体积变化情况。
作为本发明可选地一种实施方式，催化剂储存设备5上还设置有重量检测装置；重量检测装置用于反映催化剂储存设备5中所收纳催化剂的重量变化量。综合内部催化剂的填充进程无法观察，以及重整室1内部填满催化剂量的质量一定，可以通过观察催化剂储存设备5中催化剂颗粒的质量变化量来判定重整室1是否已填充满。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种重整制氢类燃料电池重整室催化剂加注更换方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：用第三通气管路，将近地端的第二阀口（3）与远地端第二阀口（3）连接，抽吸设备（4）与第三管路之间设置有三通阀（7）；用第一通气管路连接三通阀（7）和抽吸设备（4）；
第二步：打开第一阀口（2）和近地端的第二阀口（3），随后启动抽吸设备（4）将重整室内的催化剂抽出；
第三步：抽吸完成后，关闭抽吸设备（4），随后关闭第一阀口（2）和近地端的第二阀口（3）；
第四步：将第一阀口（2）与催化剂储存设备（5）之间通过第二通气管路连接，在远地端的第二阀口（3）与三通阀（7）之间安装有防吸出装置（6）；
第五步：打开第一阀口（2）和远地端的第二阀口（3），随后启动抽吸设备（4）将催化剂储存设备（5）中的催化剂抽入到重整室（1）内；
第六步：关闭抽吸设备（4），随后关闭第一阀口（2）和远地端的第二阀口（3），最后断开与第一阀口（2）和第二阀口（3）连接的设备。
2.根据权利要求1所述的重整制氢类燃料电池重整室催化剂加注更换方法，其特征在于，所述第一阀口（2）和所述第二阀口（3）上均设有电磁阀以打开或关闭所述第一阀口（2）或所述第二阀口（3）。
3.根据权利要求1所述的重整制氢类燃料电池重整室催化剂加注更换方法，其特征在于，所述第一阀口（2）和所述第二阀口（3）上分别连接一延伸管路，所述延伸管路末端延伸到燃料电池的外壳外部，所述第一通气管路和所述第二通气管路分别与一所述延伸管路末端连接。
4.根据权利要求1所述的重整制氢类燃料电池重整室催化剂加注更换方法，其特征在于，在第一步和第二步中间还包括如下步骤：所述抽吸设备（4）连接有储纳箱，所述储纳箱用于收纳从重整室（1）中吸出的失效催化剂。
5.根据权利要求1所述的重整制氢类燃料电池重整室催化剂加注更换方法，其特征在于，所述防吸出装置（6）为金属网式装置。
6.根据权利要求1所述的重整制氢类燃料电池重整室催化剂加注更换方法，其特征在于，所述催化剂储存设备（5）上设置有可视窗口，所述可视窗口用于观察所述催化剂储存设备（5）中所收纳催化剂的体积变化量。
7.根据权利要求6所述的重整制氢类燃料电池重整室催化剂加注更换方法，其特征在于，所述可视窗口上设置有刻度线。
8.根据权利要求1所述的重整制氢类燃料电池重整室催化剂加注更换方法，其特征在于，所述催化剂储存设备（5）上还设置有重量检测装置；所述重量检测装置用于反映所述催化剂储存设备（5）中所收纳催化剂的重量变化量。
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