CN109179323A - 一种甲醇重整制氢重整室和燃料电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种甲醇重整制氢重整室和燃料电池,涉及燃料电池技术领域,解决了重整室制氢效率低的技术问题。包括外壳、多个热交换管、多个隔板和多个温度传感器,安装于所述外壳内的多个所述热交换管和多个所述隔板之间形成用于填充催化剂并流通甲醇水汽体的容置空间;所述隔板的一侧形成用于甲醇水汽体流通的缺口,多个所述隔板依次间隔旋转一角度并均被多个所述热交换管穿设;加热气体流通于所述热交换管内,并与所述甲醇水汽体同向流通;所述外壳上开设有多个用于安装伸入于所述催化剂的所述温度传感器的第一孔。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域,尤其是涉及一种甲醇重整制氢重整室和燃料电池。
背景技术
在甲醇重整制氢燃料电池中,甲醇水作为原料通过装有催化剂的重整室进行催化,产生氢气、二氧化碳等混合气体提供给电堆发电。发出电的质量、功率和电堆的寿命以及重整催化剂的寿命均与重整出来的气体成份、供气的稳定性以及重整催化剂温度分布有直接的关系,而气体的成份和稳定性以及催化剂的温度均匀性均与重整室的结构和控制有直接的关系,所以在甲醇重整制氢燃料电池中,重整室的结构和控制是至关重要的。
如图10所示,其中图10是现有技术中重整室立体结构示意图。铝制重整室10的腔室内铝制焊接有多个吸热翅片101,吸热翅片101向下伸出于重整室10。高温气体经过重整室10的底部并将热量传递至吸热翅片101。吸热翅片101将热量尽可能吸收,然后通过吸热翅片101的内部传导将热量传导到装有催化剂102的重整室10的腔室中。通过腔室的热传导将催化剂102加热到230℃,温度的采集是通过安装在重整室10的侧壁上的温度传感器来采集,然后通过重整室10的侧壁温度间接判断反应催化剂102的温度,这种片面的加上间接的温度采集然后控制会造成催化温度分布更不均匀,寿命大大降低。
向重整室10的腔室内通入甲醇水汽体后,甲醇水汽体与加热后的催化剂102发生重整反应产出氢气。由于重整室10的腔室采用长方形结构,多个吸热翅片101的一端与重整室10连接,另一端为自由端,并与重整室10的对侧壁具有间距的间隔设置,在相邻两个吸热翅片101之间放置催化剂102。从而甲醇水汽体气流在腔室内呈S型流动时易造成气体流动不均匀,也就是说,腔室中部和尾部位置的气体不能够均密度的填充满腔室内空间,从而呈现气体流动不均匀的现象,进而造成产氢效率低。
另外,重整室10的所有气体的出口采用平面式设计,从而不利于管路的链接,很容易产生泄露。
重整室10的气体流道布置会因为温度的分布不均,造成催化剂局部温度过高,并产生板结现象,造成催化剂失效。
现有技术中的重整室10结构笨重、热量利用率低、价格昂贵、加热时间长、热温度分布均匀性差和余热利用率差等不利因素。再加上重整室10的所有密封采用焊接方式从而催化剂102的装入操作难度加大,而且催化剂102老化后不能更换。
发明内容
本发明第一方面的目的在于提供一种甲醇重整制氢重整室,以解决现有技术中存在问题之一的重整室制氢效率低的技术问题。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:
本发明提供的一种甲醇重整制氢重整室,包括外壳、多个热交换管、多个隔板和多个温度传感器,安装于所述外壳内的多个所述热交换管和多个所述隔板之间形成用于填充催化剂并流通甲醇水汽体的容置空间;所述隔板的一侧形成用于甲醇水汽体流通的缺口,多个所述隔板依次间隔旋转一角度并均被多个所述热交换管穿设;加热气体流通于所述热交换管内,并与所述甲醇水汽体同向流通;所述外壳上开设有多个用于安装伸入于所述催化剂的所述温度传感器的第一孔。
本发明的有益效果是催化剂可以通过第一孔加注于多个热交换管和多个隔板之间,从而能够对催化剂进行充分加热,提高热量利用率和缩短加热时间,以使催化剂达到最佳催化温度范围。温度传感器安装于第一孔并伸入于催化剂中,通过获得的催化剂的温度而能够控制加热气体的温度实现对催化剂的温度控制;同时甲醇水汽体在容置空间中与处于最佳催化温度的催化剂充分接触催化制氢,从而提高制氢效率。
在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进。
进一步的,所述的甲醇重整制氢重整室,所述外壳的外壁形成用于汽化加热甲醇水并与所述容置空间连接并连通的汽化通道;所述汽化通道沿所述外壳长度方向形成为U型。
进一步的,所述的甲醇重整制氢重整室,多个所述温度传感器沿所述外壳长度方向均布设置。
进一步的,所述的甲醇重整制氢重整室,所述第一孔与用于密封所述第一孔的封孔柱连接;所述温度传感器和所述封孔柱均套设密封圈与所述第一孔密封螺纹连接。
进一步的,所述的甲醇重整制氢重整室,所述外壳通过缓冲螺栓固定安装,所述缓冲螺栓包括螺栓、外衬有弹性层的螺纹套和弹性垫,所述螺栓与所述螺纹套螺纹连接,所述螺纹套固定穿设所述外壳,所述弹性垫嵌入所述外壳的底部并套设所述螺纹套。
进一步的,所述的甲醇重整制氢重整室,还包括控制器,多个所述温度传感器与所述控制器电性连接;所述控制器通过接收所述温度传感器的温度数据控制所述加热气体温度升高或降低。
进一步的,所述的甲醇重整制氢重整室,所述温度数据包括位于所述外壳上的所述加热气体的入口端温度T1、所述加热气体的入口端和所述加热气体的出口端之间温度T2及所述加热气体的出口端温度T3;所述温度T1〉所述温度T3,所述温度T1-所述温度T3〈30℃,所述温度T1〈260℃~320℃,所述温度T3〉230℃且所述T2〈260℃。
进一步的,所述的甲醇重整制氢重整室,还包括收发射模块和服务器端,所述控制器与所述收发射模块通讯连接,所述收发射模块与所述服务器端实时数据通讯连接将所述温度数据发送至所述服务器端并将温度处理数据发送至所述控制器以控制催化剂温度。
进一步的,所述的甲醇重整制氢重整室,位于所述外壳上的所述加热气体的出口与热交换器连接并连通;所述外壳的外壁包裹有隔热层。
本发明第二方面的目的在于提供一种甲醇重整制氢燃料电池,以解决现有技术中存在问题之一的重整室制氢效率低的技术问题。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:
本发明提供的一种甲醇重整制氢燃料电池,包括如本发明第一方面所述的甲醇重整制氢重整室。
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是本发明一实施例立体结构示意图;
图2是本发明去掉外壳后立体结构示意图;
图3是本发明隔板旋转180度结构示意图;
图4是本发明侧视结构示意图;
图5是本发明封孔柱结构示意图;
图6是本发明温度传感器结构示意图;
图7是本发明缓冲螺栓结构示意图;
图8是本发明电性连接控制框图示意图;
图9是本发明外壳包裹有隔热层结构示意图;
图10是现有技术重整室立体结构示意图。
图中10-重整室,101-吸热翅片,102-催化剂,01-外壳本体,1-外壳,2-热交换管,3-隔板,4-前封板,5-后封板,6-温度传感器,7-热交换器,11-第一孔,12-汽化通道,13-封孔柱,14-缓冲螺栓,15-安装孔,16-隔热层,31-缺口,41-加热气体入口,42-甲醇水汽体入口,51-加热气体出口,52-重整气出口,61-连接线,62-锁紧螺栓,63-探测头,64-第二密封圈,71-第一入口,72-第一出口,73-第二入口,74-第二出口,121-甲醇水注水口,122-甲醇水汽体出口,131-第一密封圈,141-螺栓,142-螺纹套,143-弹性垫,161-隔热棉,162-热缩管,1421-螺纹部,1422-弹性层。
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。
本发明第一方面提供了一种甲醇重整制氢重整室,包括外壳1、多个热交换管2、多个隔板3和多个温度传感器6。安装于外壳1内的多个热交换管2和多个隔板3之间形成用于填充催化剂并流通甲醇水汽体的容置空间。隔板3的一侧形成用于甲醇水汽体流通的缺口31。多个隔板3依次间隔旋转一角度并均被多个热交换管2穿设。加热气体流通于热交换管2内,并与甲醇水汽体同向流通。外壳1上开设有多个用于安装伸入于催化剂的温度传感器6的第一孔11。
具体的,如图1至图3所示,其中图1是本发明一实施例立体结构示意图。图2是本发明去掉外壳后立体结构示意图。图3是本发明隔板结构示意图。
外壳1包括外壳本体01、前封板4和后封板5,前封板4和后封板5分别密封安装于外壳本体01的前后两侧,可以采用焊接或其他本领域技术人员所知晓的安装方式。多个热交换管2和多个隔板3均位于外壳本体01内,第一孔11开设于外壳本体01上。外壳本体01可以采用圆筒状结构,热交换管2沿外壳本体01的长度方向安装。
多个热交换管2穿设多个隔板3,隔板3沿热交换管2的长度方向布设,而催化剂填充于热交换管2和隔板3之间的空间,从而有利于对催化剂的加热。温度传感器6伸入于催化剂中,从而有利于直接对催化剂的温度进行检测和控制,能够将催化剂的温度控制在最佳制氢温度范围内,从而提高制氢效率。
加热气体与甲醇水汽体同向流通,也就是在前封板4上形成加热气体入口41和甲醇水汽体入口42,在后封板5上形成加热气体出口51和重整气出口52。热交换管2的前后两端分别与加热气体入口41和加热气体出口51连接并连通。外壳本体01中的容置空间的前后两端分别与甲醇水汽体入口42和重整气出口52相连通。从而有利于加热气体对催化剂加热,甲醇水汽体与催化剂的反应。
为了方便管路连接,在加热气体入口41和甲醇水汽体入口42及加热气体出口51和重整气出口52处均向外伸出形成用于管路连接的管式插接口,从而简化结构、降低成本。
为了使甲醇水汽体在容置空间中与催化剂充分接触,催化剂填充于多个隔板3和热交换管2之间的空间。隔板3的一侧形成用于甲醇水汽体流通的缺口31,多个隔板依次旋转一角度。具体的,多个隔板沿外壳本体01长度方向均匀布设。以甲醇水汽体入口42侧为第一层隔板并位于第一层隔板的上部位置,缺口31位于第一层隔板的下部位置,甲醇水汽体自上向下流动并通过缺口31流入第二层隔板所在空间;第二层隔板较第一层隔板旋转180度,从缺口31位于第二层隔板的上部位置,甲醇水汽体自下而上流动并通过缺口31流入第三层隔板所在空间,以此类推,有利于甲醇水汽体与催化剂的充分混合接触,增加反应路径,提高制氢效率。
催化剂可以采用颗粒状,通过真空吸的方式经第一孔11进入容置空间中,从而实现对催化剂的加注和更换。
本发明的工作过程如下,通过第一孔11向容置空间中填充催化剂,并将温度传感器6伸入催化剂中,密封第一孔11。将加热气体通入热交换管2中以对催化剂进行加热,经温度传感器6对催化剂的温度检测,当催化剂温度达到催化温度范围时向容置空间通入甲醇水汽体。甲醇水汽体在容置空间中通过隔板3的缺口31以S型路径与催化剂充分接触进行催化反应制氢。
通过本发明的实施,催化剂可以通过第一孔11加注于多个热交换管2和多个隔板3之间,从而能够对催化剂进行充分加热,提高热量利用率和缩短加热时间,以使催化剂达到最佳催化温度范围。温度传感器6安装于第一孔11并伸入于催化剂中,通过获得的催化剂的温度而能够控制加热气体的温度实现对催化剂的温度控制;同时甲醇水汽体在容置空间中与处于最佳催化温度的催化剂充分接触催化制氢,从而提高制氢效率。
作为可选地实施方式,外壳1的外壁形成用于汽化加热甲醇水并与容置空间连接并连通的汽化通道12。汽化通道12沿外壳1长度方向形成为U型。
具体的,如图1和图4所示,其中图4是是本发明侧视结构示意图。汽化通道12形成与外壳1的外壳本体01上,位于外壳本体01内的热交换管2将热量传递至催化剂的同时,催化剂也加热了外壳主体01的侧壁。外壳主体01的温度能够达到230℃-260℃,将甲醇水注入汽化通道12中,此时汽化通道12内的温度能够达到220℃-250摄氏度,从而在甲醇水在汽化通道12中流道过程中逐步被加热汽化并形成为200℃的甲醇水汽体进入容置空间进行催化制氢。从而能够提高对催化剂热量的利用率,减少对甲醇水汽化的能量消耗。
为了提高甲醇水汽化后甲醇水汽体在汽化通道12中流动过程中的温度均匀性和可靠性,将汽化通道12形成为沿外壳1,也就是沿外壳本体01的长度方向形成为U型。U型的设置能够使汽化通道12的甲醇水注水口121与所形成的甲醇水汽体的甲醇水汽体出口122位于同侧,同时还与位于前封板4的同侧设置。甲醇水汽体出口122与甲醇水汽体入口42连接并连通。从而延长甲醇水和甲醇水汽体的流通路径,提高加热的均匀性。
作为可选地实施方式,多个温度传感器6沿外壳1长度方向均布设置。
具体的,如图1所示,外壳1也就是外壳主体01的长度方向,加热气体和甲醇水汽体的流通方向与外壳主体01的长度方向同向。将多个温度传感器6沿外壳1的长度方向均布设置,从而能够知晓填充于容置空间内的所有催化剂的温度数据。
作为可选地实施方式,第一孔11与用于密封第一孔11的封孔柱13连接。温度传感器6和封孔柱13均套设密封圈与第一孔11密封螺纹连接。
具体的,如图5所示,其中图5是本发明封孔柱结构示意图。封孔柱13可以采用螺栓并在螺栓的螺栓杆的顶部套设耐高温的第一密封圈131用于密封第一孔11。
如图6所示,图6是本发明温度传感器结构示意图。温度传感器6采用本领域技术人员所知晓的具有螺杆段的温度传感器,温度传感器6可以包括连接线61、锁紧螺栓62和探测头63,连接线61与探测头63电性连接,并将探测头63所探测的温度数据输送出去,如下文,连接线61的另一端可以与控制器电性连接。探测头63固定穿设锁紧螺栓62并伸出于锁紧螺栓62。锁紧螺栓62与外壳1的第一孔11螺纹连接。并在锁紧螺栓62的螺杆顶部套设耐高温的第二密封圈64,从而避免容置空间中的甲醇水汽体从第一孔11中泄露,并保证温度传感器6的探测头63和催化剂接触良好。
作为可选地实施方式,外壳1通过缓冲螺栓14固定安装。缓冲螺栓14包括螺栓141、外衬有弹性层的螺纹套142和弹性垫143。螺栓141与螺纹套142螺纹连接。螺纹套142固定穿设外壳1,弹性垫143嵌入外壳1的底部并套设螺纹套142。
具体的,如图1和图7所示,其中图7是本发明缓冲螺栓结构示意图。缓冲螺栓14将固定外壳1固定安装于底板上,也就是将重整室固定安装于底板上。从而将重整室用于车载时起到防震作用。沿外壳1,也就是沿外壳主体01的长度方向的两侧开设有多个安装孔15,具体可以采用六个安装孔15,每侧三个,并可以位于汽化通道12的外侧,从而方便安装。
螺纹套142包括螺纹部1421和弹性层1422,螺纹部1421采用刚性材质如铸铁件制作并与螺栓141螺纹连接,在螺纹部1421的外侧衬设有橡胶材质制作的弹性层1422。螺纹套142与安装孔15采用过盈配合,弹性层1422与安装孔15的内壁紧密配合,从而在保证连接的稳固性的前提下,通过弹性层1422的设置吸收螺栓141的周向方向的震动。弹性垫143可以采用橡胶材质制作,弹性垫143可以嵌入外壳1上的安装孔15,并套设螺纹套142,从而吸收上下方向的震动。
作为可选地实施方式,还包括控制器,多个温度传感器6与控制器电性连接。控制器通过接收温度传感器6的温度数据将加热气体温度升高或降低。进一步的,温度数据包括位于外壳1上的加热气体的入口端温度T1、加热气体的入口端和加热气体的出口端之间温度T2及加热气体的出口端温度T3。所述温度T1〉所述温度T3,所述温度T1-所述温度T3〈30℃,所述温度T1〈260℃~320℃,所述温度T3〉230℃且所述T2〈260℃。
具体的,如图8所示,其中图8是本发明电性连接控制框图示意图。温度传感器6可以采用n个,n大于或等于三。当n大于三时,第一个温度传感器安装于加热气体入口41端位置处的第一孔11中用于采集温度T1;第二至n-1个温度传感器安装于加热气体入口41端和加热气体出口51端之间位置处的等间距分布的对应的多个第一孔11中用于采集多个温度数据,并取多个温度数据中最大值作为T2;第n个温度传感器安装于加热气体出口51端位置处的第一孔11中用于采集温度T3。当n等于三时,第一个温度传感器安装于加热气体入口41端位置处的第一孔11中用于采集温度T1;第二个温度传感器安装于加热气体入口41端和加热气体出口51端之间位置处的第一孔11中用于采集温度T2;第三个温度传感器安装于加热气体出口51端位置处的第一孔11中用于采集温度T3。
加热气体中热量的来源可以是燃料电池中氧化室完全氧化完甲醇水或者氢气释放的热量。320℃的加热气体从加热气体入口41进入热交换管2将热量传递给催化剂,热平衡后的催化剂温度在230℃-260℃,而此温度区间是催化剂的最佳反应催化温度。控制器用于与温度传感器6通讯连接,以从温度传感器6接收温度数据并使温度数据同时符合温度要求T1〉温度T3,温度T1-温度T3〈30℃,温度T1〈260℃~320℃,温度T3〉230℃且T2〈260℃。
如温度T1至T3符合上述要求,则控制器对加热气体无操作;如温度T1大于320℃,可以通过控制器来控制增加需要裂解的甲醇水的进量来快速降低温度T1。甲醇裂解过程时需要将甲醇水由常温先热交换汽化,再到持续热交换升温到230-260℃才能正常进行裂解。通入甲醇水汽体入口42的甲醇水汽体温度低于温度T1依此来降低温度T1。当温度T1降下来低于230℃时,可以通过控制器来减少甲醇水汽体的进量,增加氧化室甲醇水进量,来提高温度T I检测到的加热气体入口41端的温度,用以保障催化剂始终在230℃-260℃之间,且温度T2不会溢出320℃。其中增加氧化室甲醇水进量,也就是增加甲醇水氧化释放的热量,从而增加加热气体的温度。从而使达到热平衡后的催化剂温度在230℃-260℃,提高催化制氢效率和催化剂的使用寿命,以实现自动控制。其中,控制器控制甲醇水汽体的进量和氧化室甲醇水进量的操作方法和设备及控制器的结构为本领域技术人员所知晓的,在此不再赘述。
在一实施例中进一步的,还包括收发射模块和服务器端。控制器与收发射模块通讯连接。收发射模块与服务器端实时数据通讯连接将温度数据发送至服务器端并将温度处理数据发送至控制器以控制催化剂温度。
具体的,如图8所示,甲醇重整制氢重整室在使用时可以用于车载,通过控制器实现对催化剂温度的调整,以实现自动控制。如温度T1、温度T2和温度T3均同时符合温度要求,且40分钟内控制器不能够对催化剂温度进行调整,也就是不能够实现自动控制,则可以通过收发射模块将温度数据实时输送至服务器端。可以在服务器端对温度数据进行人工比对,并通过服务器端对相应的甲醇重整制氢重整室的控制器发送处理数据以实现对催化剂温度的调整。服务器端和收发射模块之间的数据通讯方法及服务器端对相应甲醇重整制氢重整室的控制器的处理数据为本领域技术人员所知晓的,在此不再赘述。从而通过控制器的自动控制和服务器端的远程控制能够使甲醇重整制氢重整室更好的服务于整个燃料电池模块。
甲醇水汽体在容置空间中与加热的催化剂进行催化反应后,生成的重整气体包括氢气、二氧化碳、水蒸气及少量的一氧化碳,重整气体最终进入电堆发电。一氧化碳的气体体积百分比应少于2%。在重整气出口52处安装有用于检测一氧化碳含量的一氧化碳分析传感器。一氧化碳分析传感器可以采用现有技术中的结构,在此不再赘述。一氧化碳分析传感器与控制器通讯连接,以将一氧化碳含量数据发送至控制器。如一氧化碳体积百分比大于1.5%,可通过控制器实现自动调整。如40分钟内调整不到,一氧化碳含量数据发送至服务器端,人工进行数据比对后,通过服务器端通过收发射模块向相应的甲醇重整制氢重整室的控制器发送处理数据以调整一氧化碳含量。控制器对一氧化碳含量的自动调整方法及服务器端对相应甲醇重整制氢重整室的控制器发送的处理数据为本领域技术人员所知晓的,在此不再赘述。
作为可选地实施方式,位于外壳1上的加热气体的出口与热交换器7连接并连通。外壳1的外壁包裹有隔热层。
具体的,如图1所示,热交换器7可以采用板式热交换器,热交换器7上形成有第一入口71、第一出口72、第二入口73和第二出口74。第一入口71与外壳1的加热气体出口51连接并连通,第二入口73与三乙二醇液体的输出口连接并连通,第一出口72与电堆连接并连通,第二出口74与驾驶室连接通连通。加热气体从加热气体出口51流出后,温度还可以在200℃以上,为了有效利用加热气体的热量,通过热交换器7将加热气体的热量传递给三乙二醇液体。加热气体从第一入口71进入热交换器7中并从第二出口74流出可以在冬季给车辆驾驶室内输送暖风或给锂电池加热保温。外界的三乙二醇液体从第二入口73进入热交换器7中并从第一出口72流出,加热后的三乙二醇液体可以给电堆加热。
如图9所示,其中图9是本发明外壳包裹有隔热层结构示意图。整个甲醇重整制氢重整室工作处于270℃高温,为了避免温度损失,可以在外壳1的外壁包裹隔热层16,也就是在外壳主体01的外壁包裹隔热层16。隔热层16从内至外依次包裹隔热棉161和热缩管162,隔热棉161可以采用气凝胶毡隔热棉,热缩管162起到对隔热棉161的固定作用,从而能够很好的解决温度散失问题。隔热棉161和热缩管162均采用现有技术中的结构,在此不再赘述。
本发明第二方面提供了一种甲醇重整制氢燃料电池,包括如本发明第一方面所述的甲醇重整制氢重整室。
具体的,甲醇重整制氢燃料电池包括本发明第一方面所述的甲醇重整制氢重整室,甲醇重整制氢燃料电池的其他结构可以采用现有技术中的结构,在此不再赘述。从而甲醇重整制氢燃料电池也能够提高制氢效率。
这里首选需要说明的是,“向内”是朝向容置空间中央的方向,“向外”是远离容置空间中央的方向。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“横向”、“竖向”、“水平”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
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 (10)
1.一种甲醇重整制氢重整室,其特征在于,包括外壳(1)、多个热交换管(2)、多个隔板(3)和多个温度传感器(6),
安装于所述外壳(1)内的多个所述热交换管(2)和多个所述隔板(3)之间形成用于填充催化剂并流通甲醇水汽体的容置空间;
所述隔板(3)的一侧形成用于甲醇水汽体流通的缺口(31),多个所述隔板(3)依次间隔旋转一角度并均被多个所述热交换管(2)穿设;
加热气体流通于所述热交换管(2)内,并与所述甲醇水汽体同向流通。
2.所述外壳(1)上开设有多个用于安装伸入于所述催化剂的所述温度传感器(6)的第一孔(11)。根据权利要求1所述的重整室,其特征在于,所述外壳(1)的外壁形成用于汽化加热甲醇水并与所述容置空间连接并连通的汽化通道(12);所述汽化通道(12)沿所述外壳(1)长度方向形成为U型。
3.根据权利要求1所述的重整室,其特征在于,多个所述温度传感器(6)沿所述外壳(1)长度方向均布设置。
4.根据权利要求1所述的重整室,其特征在于,所述第一孔(11)与用于密封所述第一孔(11)的封孔柱(13)连接;所述温度传感器(6)和所述封孔柱(13)均套设密封圈与所述第一孔(11)密封螺纹连接。
5.根据权利要求1所述的重整室,其特征在于,所述外壳(1)通过缓冲螺栓(14)固定安装,所述缓冲螺栓(14)包括螺栓(141)、外衬有弹性层的螺纹套(142)和弹性垫(143),所述螺栓(141)与所述螺纹套(142)螺纹连接,所述螺纹套(142)固定穿设所述外壳(1),所述弹性垫(143)嵌入所述外壳(1)的底部并套设所述螺纹套(142)。
6.根据权利要求1所述的重整室,其特征在于,还包括控制器,多个所述温度传感器(6)与所述控制器电性连接;所述控制器通过接收所述温度传感器(6)的温度数据控制所述加热气体温度升高或降低。
7.根据权利要求6所述的重整室,其特征在于,所述温度数据包括位于所述外壳(1)上的所述加热气体的入口端温度T1、所述加热气体的入口端和所述加热气体的出口端之间温度T2及所述加热气体的出口端温度T3;
所述温度T1〉所述温度T3,所述温度T1-所述温度T3〈30℃,所述温度T1〈260℃~320℃,所述温度T3〉230℃且所述T2〈260℃。
8.根据权利要求6所述的重整室,其特征在于,还包括收发射模块和服务器端,所述控制器与所述收发射模块通讯连接,所述收发射模块与所述服务器端实时数据通讯连接将所述温度数据发送至所述服务器端并将温度处理数据发送至所述控制器以控制催化剂温度。
9.根据权利要求1至8任一项所述的重整室,其特征在于,位于所述外壳(1)上的所述加热气体的出口与热交换器(7)连接并连通;所述外壳(1)的外壁包裹有隔热层(16)。
10.一种甲醇重整制氢燃料电池,其特征在于,包括如权利要求1至9任一项所述的甲醇重整制氢重整室。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109950590A (zh) * | 2019-04-02 | 2019-06-28 | 中氢新能技术有限公司 | 燃料电池新型甲醇重整器 |
CN109950591A (zh) * | 2019-04-02 | 2019-06-28 | 中氢新能技术有限公司 | 燃料电池新型甲醇重整室 |
CN113620239A (zh) * | 2021-08-31 | 2021-11-09 | 北京绿钛科技有限公司 | 重整反应装置及制氢机 |
CN114345246A (zh) * | 2021-12-10 | 2022-04-15 | 中氢新能(北京)新能源技术研究院有限公司 | 一种应用于甲醇制氢的分流器 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0812303A (ja) * | 1994-07-05 | 1996-01-16 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | プレートリフォーマ |
JP2001089104A (ja) * | 1999-09-22 | 2001-04-03 | Suzuki Motor Corp | メタノール改質器 |
CN101891148A (zh) * | 2009-05-19 | 2010-11-24 | 上海工程技术大学 | 一种车载燃料电池重整制氢反应器 |
CN209081419U (zh) * | 2018-09-07 | 2019-07-09 | 中氢新能技术有限公司 | 一种甲醇重整制氢重整室和燃料电池 |
-
2018
- 2018-09-07 CN CN201811045076.0A patent/CN109179323B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0812303A (ja) * | 1994-07-05 | 1996-01-16 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | プレートリフォーマ |
JP2001089104A (ja) * | 1999-09-22 | 2001-04-03 | Suzuki Motor Corp | メタノール改質器 |
CN101891148A (zh) * | 2009-05-19 | 2010-11-24 | 上海工程技术大学 | 一种车载燃料电池重整制氢反应器 |
CN209081419U (zh) * | 2018-09-07 | 2019-07-09 | 中氢新能技术有限公司 | 一种甲醇重整制氢重整室和燃料电池 |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109950590A (zh) * | 2019-04-02 | 2019-06-28 | 中氢新能技术有限公司 | 燃料电池新型甲醇重整器 |
CN109950591A (zh) * | 2019-04-02 | 2019-06-28 | 中氢新能技术有限公司 | 燃料电池新型甲醇重整室 |
CN109950591B (zh) * | 2019-04-02 | 2020-10-16 | 中氢新能技术有限公司 | 燃料电池新型甲醇重整室 |
CN113620239A (zh) * | 2021-08-31 | 2021-11-09 | 北京绿钛科技有限公司 | 重整反应装置及制氢机 |
CN113620239B (zh) * | 2021-08-31 | 2023-12-26 | 王国经 | 重整反应装置及制氢机 |
CN114345246A (zh) * | 2021-12-10 | 2022-04-15 | 中氢新能(北京)新能源技术研究院有限公司 | 一种应用于甲醇制氢的分流器 |
CN114345246B (zh) * | 2021-12-10 | 2022-11-15 | 中氢新能(北京)新能源技术研究院有限公司 | 一种应用于甲醇制氢的分流器 |
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