CN114162782A - 一种制氢设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种制氢设备及方法，设备包括：供液装置，用于输出原料液；汽化装置，与所述供液部件连通，用于使所述原料液汽化；反应装置，与所述汽化装置连通，用于对汽化的所述原料液进行重整反应生成包含氢气的混合气体；加热装置，与所述反应装置连接，用于对所述反应装置进行加热；以及燃烧装置，与所述反应装置连通，且与所述汽化装置的位置相对设置，用于燃烧所述反应装置输出的混合气体，并为所述汽化装置供热；使得本发明的所述制氢设备与燃烧甲醇供热的制氢设备相比较，本发明的制氢设备对能源的利用效率高，而且能够在较短的时间内从常温加热到380℃。

Description

一种制氢设备及方法

技术领域

本发明涉及制氢的技术领域，具体而言，涉及一种制氢设备和一种制氢方法。

背景技术

随着科技的进步及技术的发展，氢气逐渐作为主要的清洁能源应用于各生产制造领域中，其中，氢气制备主要技术工艺有热化学制氢和水电解制氢，热化学制氢技术主要包括化石能源制氢及化工原料制氢，化石能源制氢包括水煤气制氢和天然气重整制氢等；化工原料制氢主要包括醇类裂解制氢和醇类重整制氢等，例如甲醇水蒸气重整制氢，甲醇制氢具备规模灵活、投资成本低、碳排放低、原料易得等优势；

目前国内甲醇制氢主要采用甲醇水蒸气重整制氢工艺，即甲醇与水蒸气重整制得以H₂、CO、CO₂为主要组分的合成气，再经过提纯产出高纯氢气。

相关技术，制氢设备采用电加热方式对反应装置进行加热，加热效率低，甲醇与水蒸气重整制得以H₂、CO、CO₂为主要组分的合成气的燃烧加热效率高。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提供一种制氢设备和一种制氢方法，采用甲醇水原料液在反应装置内进行重整之后生成混合气体，通过混合气体通入到燃烧装置内进行燃烧，产生的热量对汽化装置进行加热，使得汽化装置内的原料液获取热能后升温汽化，并保持较高的温度进入到所述反应装置内进行反应，其中，甲醇燃烧的热值是19079千焦/kg，而氢气燃烧的热值为142500千焦/kg，使得本发明的所述制氢设备与燃烧甲醇供热的制氢设备相比较，本发明的制氢设备对能源的利用效率高，而且能够在较短的时间内从常温加热到380℃，以及有效地解决了相关技术中的制氢设备采用电加热将甲醇水汽化然后进行燃烧，以对反应装置进行加热，来实现对甲醇与水蒸气重整制得以H₂、CO、CO₂为主要组分的合成气，改善该设备对甲醇的利用效率较低、设备启动时间长，启动功耗大的技术问题。

为了实现上述目的，本发明的第一方面的技术方案提供了一种制氢设备，包括：

供液装置，用于输出原料液；

汽化装置，与所述供液部件连通，用于汽化所述原料液；

反应装置，与所述汽化装置连通，用于对汽化的所述原料液进行反应生成包含氢气的混合气体；

加热装置，与所述反应装置连接，用于对所述反应装置进行加热；以及

燃烧装置，与所述反应装置连通，且与所述汽化装置的位置相对设置，用于燃烧所述反应装置输出的混合气体，并为所述汽化装置供热。

在上述技术方案中，优选地，还包括：

第一测温装置，设于所述汽化装置与所述反应装置之间，用于检测汽化装置输出的原料液的温度。

在上述任一项技术方案中，优选地，所述反应装置还包括：

微通道汽化室，与所述汽化装置相连通；

重整室，与所述微通道汽化室相连通，用于对汽化的所述原料液进行重整反应生成包含氢气的混合气体；

导热部件，与所述加热装置连接，所述微通道汽化室与所述重整室设于所述导热部件内；

第二测温装置，设于所述导热部件上，用于检测所述导热部件的温度；

催化剂，设于所述重整室内，其中，所述催化剂的工作范围为350-400℃。

在上述任一项技术方案中，优选地，所述供液装置包括：

储液容器，所述储液容器用于存储原料液；

进液泵，连通所述储液容器与所述汽化装置；

流量计，设于所述进液泵与所述汽化装置之间或所述进液泵与所述储液容器之间。

在上述任一项技术方案中，优选地，还包括：

控制部件，电连接所述进液泵和所述流量计，用于根据所述流量计测得的数值及设定的预置时间生成控制信号，并将所述控制信号发送至所述进液泵执行。

在上述任一项技术方案中，优选地，所述燃烧装置包括：

燃烧室，与所述重整室连通，用于燃烧所述反应装置输出的混合气体；

点火部件，与所述燃烧室的位置相对应设置，用于点燃所述混合气体；

鼓气部件，与所述燃烧室连通，用于为所述燃烧室提供燃烧的氧气；

第三测温装置，设于所述燃烧室上，用于检测所述燃烧室的温度。

在上述任一项技术方案中，优选地，还包括：

节流阀，设于所述反应装置与所述燃烧装置之间。

在上述任一项技术方案中，优选地，还包括：

过滤器，设于所述反应装置和所述燃烧装置之间，用于过滤所述混合气体中的固体颗粒。

本发明的第二方面的技术方案提供了一种制氢方法，应用于如上所述的制氢设备，包括以下步骤：

获取重整室的温度，并判断所述重整室的温度是否大于等于350℃；

若所述重整室的温度大于等于350℃，则对原料液进行反应制氢或进入热待机状态；

若所述重整室的温度小于所述350℃，则启动加热装置对所述反应装置进行加热，至导热部件的温度大于等于350℃时，启动供液装置进行供液以及燃烧装置燃烧混合气体为汽化装置供热，至所述原料液的温度大于等于700℃时，关闭所述燃烧装置，并判断所述汽化装置输出的原料液的温度是否大于等于380℃，

若所述汽化装置输出的原料液的温度小于380℃时，则重新启动所述燃烧装置，至所述汽化装置输出的原料液的温度大于等于380℃；

若所述汽化装置输出的原料液的温度大于等于380℃时，则判断所述重整室的温度是否大于等于380℃，

若所述重整室的温度大于等于380℃时，则对原料液进行反应制氢或进入热待机状态。

在上述技术方案中，优选地，所述判断所述重整室的温度是否大于等于380℃中，若所述重整室的温度小于380℃时，则关闭所述加热装置，并判断所述导热部件的温度是否小于350℃，

若所述导热部件的温度小于350℃时，则重新启动所述加热装置对所述导热部件进行加热，且重新判断所述汽化装置输出的原料液的温度是否大于等于380℃；

若所述导热部件的温度大于等于350℃时，则重新判断所述汽化装置输出的原料液的温度是否大于等于380℃。

本发明提出的一种制氢设备及方法具有以下有益技术效果：

本实施例中所述制氢设备中，一方面燃烧装置中燃烧产生的热能远比通过直接燃烧汽化的甲醇蒸汽要高十几倍，提高了对能源的利用效率，将所述制氢设备的反应装置在较短的时间内从常温加热到380℃，有效地解决了相关技术中的制氢设备采用电加热方式进行加热实现对甲醇与水蒸气重整制得以H₂、CO、CO₂为主要组分的合成气并改善设备对甲醇的利用效率较低的技术问题；另一方面，也能够有效地将在重整反应中生成的有害气体或影响环保的气体，如一氧化碳等，在燃烧装置中进行燃烧，从而生成无害的二氧化碳和水；在充分利用了产物中的热量，热量利用率高，以及降低了能耗的同时，也有利于环保。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了根据本发明的实施例的一种制氢设备的结构示意图；

图2示出了根据本发明的实施例的一种制氢方法的示意流程图

其中，图1附图标记与部件之间的对应关系为：

100、供液装置；101、储液容器；102、进液泵；103、流量计；104、阀门；105、安全阀；200、汽化装置；300、第一测温装置；400、反应装置；401、微通道汽化室；402、重整室；403、导热部件；404、第二测温装置；500、加热装置；600、燃烧装置；601、燃烧室；602、打火部件；603、鼓风部件；604、第三测温装置；700、节流器；800、过滤器；900、控制部件。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，根据本发明的实施例的本发明的第一方面的技术方案提供了一种制氢设备，包括：

供液装置100，用于输出原料液；

汽化装置200，与所述供液部件连通，用于使所述原料液汽化；

反应装置400，与所述汽化装置200连通，用于对汽化的所述原料液进行反应生成包含氢气的混合气体；

加热装置500，与所述反应装置400连接，用于对所述反应装置400进行加热；以及

燃烧装置600，与所述反应装置400连通，且与所述汽化装置200的位置相对设置，用于燃烧所述反应装置400输出的混合气体，并为所述汽化装置200供热。

在本实施例中，供液装置100内的原料液经由汽化装置200至反应装置400内，通过加热装置500对反应装置400进行加热，使得在反应装置400内的原料液能够发生重整反应，反应方程式为：(1)CH3OH→CO+2H2、(2)H2O+CO→CO2+H2、(3)CH3OH+H2O→CO2+3H2，重整反应生成的H2和CO2，在发生重整反应的过程中，也可能会发生反应方程为：(1)CO+3H2→H2O+CH4、(2)CO2+4H2→2H2O+CH4的反应，生成水蒸气和甲烷，反应装置400内生成包含氢气的混合气体，混合气体包括氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷和甲醇蒸汽等气体，其中氢气为混合气体中的主要成分；通过将氢气的混合气输入到燃烧装置600内点燃，其中，氢气、甲烷、一氧化碳和甲醇蒸汽均可以被点燃发生燃烧，并将燃烧装置600燃烧生成的热能为汽化装置200供热，从而使得汽化装置200能够对通过其内的原料液进行高温汽化，使得汽化够的原料液直接进入到反应装置400内进行反应，由于甲醇燃烧的热值是19079千焦/kg，而氢气燃烧的热值为142500千焦/kg，使得燃烧装置600燃烧产生的热能远比通过直接燃烧汽化的甲醇蒸汽要高十几倍，一方面能够有效地提高对能源的利用效率，而且能够在较短的时间内从常温加热到380℃，以及有效地解决了相关技术中的制氢设备采用电加热将甲醇水汽化然后进行燃烧，对反应装置400进行加热，来实现对甲醇与水蒸气重整制得以H₂、CO、CO₂为主要组分的合成气并改善设备对甲醇的利用效率较低的技术问题；；另一方面，也能够有效地将在重整反应中生成的有害气体或影响环保的气体，如一氧化碳等，在燃烧装置600中进行燃烧，从而生成无害的二氧化碳和水。

供液装置100可以为直接进行存储并能够输出原料液的装置，其中，原料液为甲醇与去离子水按照固定比例混合而成的混合物，混合物中可包含其他杂质，在此不做赘述。

供液装置100与汽化装置200是通过的第一管道进行连接的，第一管道的一端连接供液装置100，另一端连接汽化装置200，从而使得供液装置100可与为汽化装置200供液。

汽化装置200为盘旋设置的，或者是螺旋设置的管道，其中，为了使得燃烧装置600能够更好地为汽化装置200进行供热，汽化装置200可以盘旋或者螺旋缠绕在燃烧装置600上，从而增加换热面积来达到更好的换热效果，使得所述燃烧装置600能够更好地为汽化装置200供热，其中，当然汽化装置200也可以通过多层扭曲紧贴在所述燃烧装置600上，以达到换热升温，使得汽化装置200内的原料液汽化且携带高温进入到所述反应装置400内。

所述汽化装置200通过第二管道连接所述反应装置400，其中，所述第二管道的一端与连接汽化装置200，另一端连接反应装置400，所述汽化装置200通过第二管道将汽化后并携带高温的蒸汽原料液输入到所述反应装置400内进行反应。

反应装置400为重整反应主要发生的区域，反应装置400的内部设有高温制氢催化剂，该催化剂属于高温催化剂使用温度范围为350℃-420℃，其温度与钯膜使用温度范围一致；反应方程式为：(1)CH3OH→CO+2H2、(2)H2O+CO→CO2+H2、(3)CH3OH+H2O→CO2+3H2，重整反应生成的H2和CO2，从而生成富含氢气的混合气体。

加热装置500是用来对所述反应装置400进行加热的，第一次的原料液进入到所述汽化装置200时，由于燃烧装置600尚没有可点燃的燃料进行燃烧，因此，所述液态的原料液会进入到所述反应装置400内，此时就需要先通过加热装置500先将所述反应装置400加热到一定的温度，如(350℃即为所述催化剂能够进行工作的温度)，使得液态的原料液进入到所述反应装置400内时，能够迅速地汽化并在催化剂的辅助下，快速地发生重整反应，产生混合气体，混合气体在进入到所述燃烧装置600内进行燃烧，产生大量热能对所述汽化装置200进行供热，以使得汽化装置200内的原料液能够迅速汽化并携带高温进入到所述反应装置400内，此时可以降低所述加热装置500进行加热的效率，或当所述汽化装置200输出的原料液的温度能够达到预置温度，如380℃时，关闭所述加热装置500，从而达到节省电能或者是节约其他的能源的效果，起到环保和节约能耗的效果；其中，所述加热装置500可以为电加热棒或者是高温的蒸汽换热的气炉等，能够实现在一定时间内将所述反应装置400的温度上升到要求的温度范围内的装置即可；加热装置500可包覆于反应装置400的内部，非反应空间内，也可通过软性导热材料与反应装置400相连接或固定放置于反应装置400上，其连接形式不限，其能够实现对反应装置400加热即可。

燃烧装置600通过第三管道与反应装置400连通，其中，第三管道的一端连接反应装置400，另一端连接燃烧装置600，从而使得反应装置400内反应后生成的混合气体流入到燃烧装置600内，在燃烧装置600内进行点燃，其中，氢气、甲烷、一氧化碳和甲醇蒸汽均可以被点燃发生燃烧，并将燃烧装置600燃烧生成的热能为汽化装置200供热同时给制氢的重整室供热，从而使得汽化装置200能够对通过其内的原料液进行高温汽化，使得汽化够的原料液直接进入到反应装置400内进行反应，由于甲醇燃烧的热值是19079千焦/kg，而氢气燃烧的热值为142500千焦/kg，使得燃烧装置600燃烧产生的热能远比通过直接燃烧汽化的甲醇蒸汽要高十几倍，从而能够起到为汽化装置200提供高温热能的效果，同时，也能够有效地将在重整反应中生成的有害气体或影响环保的气体，如一氧化碳等，在燃烧装置600中进行燃烧，从而生成无害的二氧化碳和水，使得制氢设备输出的气体能够较高的环保效益。

本实施例的所述燃烧装置600，能够有效地满足了甲醇重整制氢系统启动需求参考国标《GB/T 34872-2017质子交换膜燃料电池供氢系统技术要求》启动时间应小于45分钟的需求，与之前的采用400瓦加热棒，需要8-10小时将制氢机加热到380℃相比较，使用本实施例的所述制氢装置的反应装置400从常温加热到380℃仅远远小于国家标准，效果显著，缩短启动时间之后，在满足国标的前提下，相比其余厂商同类型产品启动时间短，利于市场推广，能扩大市场份额；以及解决了现在市场上的同类型设备冷启动时间长、燃烧废气不环保等问题。

进一步地，还包括：

第一测温装置300，设于所述汽化装置200与所述反应装置400之间，用于检测汽化装置200输出的原料液的温度。

第一测温装置300设在所述第二管道的另一端的位置上，即为设在第二管道靠近所述反应装置400侧的一端地附近，所述第一测温装置300优选为温度传感器，所述第一测温装置300用于测量经过汽化装置200后输出的原料液的温度，根据温度来判断是否采用所述加热装置500对所述反应装置400进行加热，其中，若所述原料液的温度小于350℃，则其需要启动所述加热装置500对所述反应装置400进行加热，如在刚开启所述制氢设备时，所述汽化装置200还没被所述燃烧装置600进行加热的状态下，所述第一温控装置测得的温度会小于350℃，则可以直接启动所述加热装置500对所述反应装置400进行加热，使得反应装置400内能够进行重整反应；若第一温控装置测得的温度大于等于350℃时，则关闭所述加热装置500，直接通过原料液的温度即可以在所述反应空间内在催化剂的作用下进行重整反应。

进一步地，所述反应装置400还包括：

微通道汽化室401，与所述汽化装置200相连通；

重整室402，与所述微通道汽化室401相连通，用于对汽化的所述原料液进行重整反应生成包含氢气的混合气体；

导热部件403，与所述加热装置500连接，所述微通道汽化室401与所述重整室402设于所述导热部件403内；

第二测温装置404，设于所述导热部件403上，用于检测所述导热部件403的温度；

催化剂，设于所述重整室402内，其中，所述催化剂的工作范围为350-400℃。

所述微通道汽化室401与所述第二管道的另一端连接，所述微通道汽化室401可以很直接与所述重整室402连通，也可以通过第四管道与所述重整室402连通，当然，也可以为所述微通道汽化室401和所述重整室402均为导热部件403的内腔，所述微通道汽化室401和所述重整室402之间设有连接的通道，其中，原料液从所述汽化装置200通过微通道汽化室401再到重整室402，以使得在原料液的温度不能够满足重整反应要求的温度(350℃)时，能够在所述微通道汽化室401内进行加热后，使得其满足重整反应要求的温度(350℃)后，在进入到所述重整室402内，避免了直接对重整室402内进行加热，使得其不能够马上进入到重整状态，尤其是在液体状的原料液进入到所述重整室402内时，可能会导致原料液与所述催化剂的接触面积较小，导致重整反应效率及效果降低的问题，实现了快速高效对所述原料液进行换热，使得原料液能够快速地进入到重整室402内进行反应，而且汽化的原料液与所述催化剂的接触面积更大，从而实现了更加高效快速以及全面的重整反应。

通过加热装置500对导热部件403进行加热时，所述微通道汽化室401能够在所述加热装置500的作用下，对从所述汽化装置200的并进入到所述微通道汽化室401内的未达到重整反应要求的温度(350℃)的原料液进行加热，使得所述原料液能够达到重整反应要求的温度(350℃)，从而使得重整室402内能够进行重整反应。

重整室402内部装填有催化剂，用于燃烧用的甲醇重整制氢催化剂，催化剂设在所述重整室402内，该催化剂属于高温催化剂使用温度范围为350℃--420℃，其温度与钯膜使用温度范围一致；反应方程式为：(1)CH3OH→CO+2H2、(2)H2O+CO→CO2+H2、(3)CH3OH+H2O→CO2+3H2，重整反应生成的H2和CO2，从而生成富含氢气的混合气体。本实施例中催化剂采用的高温催化剂，制氢机正常制氢时完全避免了高温导致催化剂失去活性问题。

所述导热部件403可是铝合金、铝镁合金以及铜等材料制成，具有较好的导热能力，使得加热装置500进行加热的时候，能够使得所述微通道汽化室401以及重整室402能够更好地获取到热能；

所述第二测温装置404优选为温度传感器，用于检测所述导热部件403的温度，即可以得到所述微通道汽化室401的温度。

其中，所述加热装置500可以通过可包覆于导热部件403内部，也可通过软性导热材料与导热部件403相连接或固定放置于导热部件403的表面，其形式不限。

第一测温装置300与微通道汽化室401相连接，当第一测温装置300测得的温度低于催化剂反应温度，控制加热装置500启动加热，当第二测温装置404测得的温度达到催化剂反应的最高反应温度时，控制加热装置500停止加热工作。

进一步地，所述供液装置100包括：

储液容器101，所述储液容器101用于存储原料液；

进液泵102，连通所述储液容器101与所述汽化装置200；

流量计103，设于所述进液泵102与所述汽化装置200之间或所述进液泵102与所述储液容器101之间。

所述储液容器101可以为储液箱、储液罐或者是储液瓶等用于存储原料液的容器，所述进液泵102可以为水泵等，能够对将所述储液容器101内的抽取的泵；

所述储液容器101通过第五管道与所述进液泵102的进液口连接，所述进液泵102的出液口通过第一管道与所述汽化装置200连接，原料液能够在所述进液泵102的作用下，从所述储液容器101抽取到第五管道内经过进液泵102进入到所述汽化装置200内；

所述流量计103可以设在所述第五管道上，也可以设在所述第一管道上，流量计103用于测量第五管道内或者是第一管道的原料液的流量，一般而言，第五管道的流量与第一管道的流量是一致的，因此，流量计103设在第五管道或者是第一管道上都可以。

为了便于控制，所述供液装置100还可以包括：

阀门104，该阀门104优选为电磁阀，也可以为其他的阀门104，设于所述进液泵102与所述汽化装置200之间或所述进液泵102与所述储液容器101之间，用于控制通过该管道内的原料液的通断，其中，所述阀门104开启时，则接通并使得原料液可在所述进液泵102与所述汽化装置200之间或所述进液泵102与所述储液容器101之间，当阀门104关闭时，则关闭并使得原料液不可在所述进液泵102与所述汽化装置200之间或所述进液泵102与所述储液容器101之间流通，优选为，所述阀门104与所述流量计103相连。

所述供液装置100还包括：

安全阀105，一端连接于所述储液容器101和所述进液泵102之间，另一端连接于所述进液泵102与所述汽化装置200之间；

所述安全阀105能够有效地保护在所述进液泵102前后发生问题时，通过并联在进液泵102上的安全阀105将所述原料液进行疏导。

进一步地，控制部件900，电连接所述进液泵102和所述流量计103，用于根据所述流量计103测得的数值及设定的预置时间生成控制信号，并将所述控制信号发送至所述进液泵102执行。

所述控制部件900优选为控制器，如单片机或PLC等，控制器能够读取流量计103测得的流量，使用者可通过客户端设定冷启动时间作为预置时间，然后控制部件900自动读取流量计103的流量，通过计算达到该启动时间需经过流量计103的流量，然后控制部件900发送给进液泵102相应的控制信号，进液泵102为执行机构，进液泵102根据所述控制信号来执行工作中，例如控制抽取原料液的流量；控制部件900可通过控制部件900设定启动时间，然后进液泵102根据流量计103的流量自动调节进液量以满足设定的启动时间，从而实现智能化自动化的控制。

其中，所述控制部件900还可以电连接第一测温装置300和第二测温装置404，用于根据第一测温装置300的温度和第二测温装置404的温度来控制所述加热装置500，从而来实现智能化的自动对进行制氢工作。

进一步地，所述燃烧装置600包括：

燃烧室601，与所述重整室402连通，用于燃烧所述反应装置400输出的混合气体；

点火部件，与所述燃烧室601的位置相对应设置，用于点燃所述混合气体；

鼓气部件，与所述燃烧室601连通，用于为所述燃烧室601提供燃烧的氧气；

第三测温装置604，设于所述燃烧室601上，用于检测所述燃烧室601的温度。

所述燃烧室601通过第三管道与所述重整室402连通，所述燃烧室601可以为燃烧炉，通过将重整室402内的混合气体通入到燃烧室601内，点火部件进行点火，其中，氢气、甲烷、一氧化碳和甲醇蒸汽均可以被点燃发生燃烧，并将燃烧生成的热能为汽化装置200供热，从而使得汽化装置200能够对通过其内的原料液进行高温汽化，使得汽化够的原料液直接进入到反应装置400内进行反应。

燃烧室601的主要作用是将从重整室402出来的气体均匀分散，使其完全燃烧；

所述点火部件可以为点火器，点火部件位于燃烧室601上方3毫米处，当检测到混合气体出来之前点火部件处于工作状态，将混合气体点燃，使得燃烧室601内的混合气体燃烧；

所述鼓风部件603优选为鼓风机，燃烧室601与鼓风机相连，其形状可以是管道连接或者蛇形通道。其形式不限，鼓风机用于为燃烧室601提供燃烧用的氧气。

进一步地，还包括：

节流阀，设于所述反应装置400与所述燃烧装置600之间。

所述节流阀具体设在所述第三管道上，节流阀主要是给重整室402内部提供一定的压力，有利用催化剂的反应，通过节流阀能够一定程度为所述重整室402的进行加压，在压力升高的时候，能够提升重整反应的反应速率，以提升制氢设备的工作效率。

进一步地，还包括：

过滤器800，设于所述反应装置400和所述燃烧装置600之间，用于过滤所述混合气体中的固体颗粒。

所述过滤器800具体设在第三管道上，对从反应装置400流向所述燃烧装置600的混合气体进行过滤，将其中的固定颗粒过滤完成，在进行汽化或者重整反应之后，有可能会生成一些固体颗粒，其可能长期堆积在所述第三管道上，容易造成堵塞等问题。

如图2所示，本实施例提供了一种制氢方法，应用于如上所述的制氢设备，括以下步骤：

S201：获取重整室402的温度；

S202：判断所述重整室402的温度是否大于等于350℃；

S203：若所述重整室402的温度大于等于350℃，则对原料液进行反应制氢或进入热待机状态；

S204：若所述重整室402的温度小于所述350℃，则启动加热装置500对所述反应装置400进行加热，至导热部件403的温度大于等于350℃时，启动供液装置100进行供液以及燃烧装置600燃烧混合气体为汽化装置200供热，至所述原料液的温度大于等于700℃时，关闭所述燃烧装置600；

S205：判断所述汽化装置200输出的原料液的温度是否大于等于380℃，

S206：若所述汽化装置200输出的原料液的温度小于380℃时，则重新启动所述燃烧装置600，至所述汽化装置200输出的原料液的温度大于等于380℃；

S207：若所述汽化装置200输出的原料液的温度大于等于380℃时，则判断所述重整室402的温度是否大于等于380℃，

S208：若所述重整室402的温度大于等于380℃时，则对原料液进行反应制氢或进入热待机状态。

在本实施例中，通过控制部件900的启动按钮，先点击启动制氢设备，读取控制部件900设定的启动时间，以及其他参数，然后进入S201步骤；

通过温度传感器可以测得所述重整室402内的温度，该催化剂属于高温催化剂使用温度范围为350℃--420℃，因此需要所述重整室402的温度只有大于等于350℃时，重整室402内才能进行正常的重整反应，即可以直接进行制氢流程，或在进行一段时间的热待机状态，以使得重整室402能够更加稳定之后，在进行制氢；若重整室402的温度小于350℃时，则重整室402内不能进行正常的重整反应，此时需要启动加热装置500对重整室402进行加热，其中加热装置500对重整室402进行加热是通过对导热部件403进行加热，使得重整室402和微通道汽化室401均可以换热升温；

此时获取第二测温装置404测得的温度，并判断该温度是否大于等于350℃，当该温度小于350℃时，则继续通过加热装置500对导热部件403进行加热，直至第二测温装置404测得的导热部件403的温度大于等于350℃，即此时即便是重整室402内没有达到350℃，但是也可以很快接近到达350℃了，则通过调节进液泵102、阀门104、点火部件和鼓风部件603，使得原料液能够从储料容器内出来进入管道中经过汽化装置200到达反应装置400时，先经过微通道汽化室401，由于所述导热部件403的温度大于等于350°，经过微通道汽化室401内的原料液进行换热汽化，并携带高温进入到所述重整室402内，在重整室402内进一步换热，并进行重整反应，生成的混合气体排入到燃烧室601内，通过点火部件打开，则可以直接点燃混合气体，同时鼓风部件603朝燃烧室601内鼓风，混合气体燃烧产生高温热能，此时，高温热能作用在所述汽化装置200上，使得汽化装置200内的原料液能够换热之后汽化并携带高温经过微通道汽化室401进入重整室402内；

同时通过第三测温装置604检测燃烧室601内的温度是否大于等于700℃，当第三测温装置604得到的温度小于700℃，则重新检查并打开点火部件，重新进行打火，确保燃烧室601内的混合气体进行燃烧，直至第三测温装置604测得的温度大于等于700℃，通过该过程来确定燃烧室601内的混合气体是否被点燃，若被点燃，则能够在一定的时间内使得燃烧室601内的温度大于等于700℃，若小于等于700℃时，则可能时间不够或者是混合气体未被点燃，则重新检查点火部件并重新打开点火部件，使得其能够确定燃烧室601内的混合气体被点燃。

在确定第三测温装置604检测燃烧室601内的温度大于等于700℃时，则关闭点火部件，确定燃烧室601内的混合气体被点燃燃烧后，就无需进行点火，后续进入的混合气体能够被原有的火焰点燃，关闭点火部件从而节省点火部件的燃气或者是电能消耗；

通过第一测温装置300对汽化装置200输出的原料液的温度进行检测，判断所述汽化装置200输出的原料液的温度是否大于等于380℃，如果所述汽化装置200输出的原料液的温度小于380℃，就要重新循环回到对第二测温装置404测得的温度是否大于350℃进行判断，若该温度小于等于350℃时，则通过加热装置500对导热部件403进行加热，使得第二测温装置404的温度大于等于350℃，若该温度大于等于350℃，则重新启动点火部件，使得其在燃烧室601内点燃所述混合气体，重新判断第三测温装置604测得的温度是否大于700℃的步骤，直至所述第一测温装置300测得的温度大于等于380℃；从而确定进入到重整室402的原料液的温度大于等于380℃，此时再判断所述重整室402的温度是否大于等于380℃，若该温度大于等于380℃，则可以直接进入到制氢过程或者是热待机的过程；

通过本实施例的所述制氢方法，能够有效地降低对所述重整室402加热的能源的消耗，同时也能够提升对所述与原料液的利用，通过汽化的原料液进行燃烧所才能生的热量远不及重整后产生的以氢气为主的混合气体燃烧产生的能量，能够有效地提升原料液的利用率，而且能够将混合气体中存在的有害的一氧化碳等通过燃烧室601进行燃烧处理后，环保的排出；同时能够在较短的时间内从常温加热到380℃，以及有效地解决了相关技术中的制氢设备采用电加热将甲醇水汽化然后进行燃烧，以对反应装置400进行加热，来实现对甲醇与水蒸气重整制得以H₂、CO、CO₂，该设备对甲醇的利用效率较低的技术问题。

进一步地，所述判断所述重整室402的温度是否大于等于380℃中，

S209：若所述重整室402的温度小于380℃时，则关闭所述加热装置500，

S210：判断所述导热部件403的温度是否小于350℃，

S211：若所述导热部件403的温度小于350℃时，则重新启动所述加热装置500对所述导热部件403进行加热，且重新判断所述汽化装置200输出的原料液的温度是否大于等于380℃；

若所述导热部件403的温度大于等于350℃时，则重新判断所述汽化装置200输出的原料液的温度是否大于等于380℃。

当所述重整室402的温度还是小于380℃时，通过关闭加热装置500，再判断第二测温部件测得的导热部件403的温度是否小于等于350℃，如果该温度大于350℃时，则可以判断所述重整室402内的温度依然可以进行重整反应，此时，可以重新判断所述汽化装置200输出的原料液的温度是否大于等于380℃，若该温度大于等于380°，此时已经关闭了加热装置500，是通过原料液在汽化装置200内带来的大于等于380℃温度进入到重整室402内进行反应(满足催化剂的温度条件)，如果重整室402内的温度依然在380℃，则可以不需要采用加热装置500进行加热，既可以实现自动循环地启动制氢过程，能够有效地节省加热装置500耗费的电能或者是其他的产热的能源，通常是在重整室402进行重整反应后的一段时间后，就能进入到该模式中，关闭加热装置500，以降低能源的消耗。

若所述导热部件403的温度小于350℃时，则重新启动所述加热装置500对所述导热部件403进行加热，同样是重新判断所述汽化装置200输出的原料液的温度是否大于等于380℃，此时可能是在启动的一定时间内，燃烧室601和原料液的温度虽然到了一定的温度，但是重整室402内的温度下降，使得所述导热部件403的温度均下降到小于350℃，此时可能重整室402内的温度不能够达到催化剂工作的温度，因此，需要通过重新启动加热装置500来实现制氢设备重新启动的过程。

本发明方法中的步骤可根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。

在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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单元必须具有特定的方向、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。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种制氢设备，其特征在于，包括：

供液装置，用于输出原料液；

汽化装置，与所述供液部件连通，用于使所述原料液汽化；

反应装置，与所述汽化装置连通，用于对汽化的所述原料液进行重整反应生成包含氢气的混合气体；

加热装置，与所述反应装置连接，用于对所述反应装置进行加热；以及

燃烧装置，与所述反应装置连通，且与所述汽化装置的位置相对设置，用于燃烧所述反应装置输出的混合气体，并为所述汽化装置供热。

2.根据权利要求1所述的制氢设备，其特征在于，还包括：

第一测温装置，设于所述汽化装置与所述反应装置之间，用于检测汽化装置输出的原料液的温度。

3.根据权利要求1中所述的制氢设备，其特征在于，所述反应装置还包括：

微通道汽化室，与所述汽化装置相连通；

重整室，与所述微通道汽化室相连通，用于对汽化的所述原料液进行重整反应生成包含氢气的混合气体；

导热部件，与所述加热装置连接，所述微通道汽化室与所述重整室设于所述导热部件内；

第二测温装置，设于所述导热部件上，用于检测所述导热部件的温度；

催化剂，设于所述重整室内，其中，所述催化剂的工作范围为350-400℃。

4.根据权利要求1所述的制氢设备，其特征在于，所述供液装置包括：

储液容器，所述储液容器用于存储原料液；

进液泵，连通所述储液容器与所述汽化装置；

流量计，设于所述进液泵与所述汽化装置之间或所述进液泵与所述储液容器之间。

5.根据权利要求4所述的制氢设备，其特征在于，还包括：

控制部件，电连接所述进液泵和所述流量计，用于根据所述流量计测得的数值及设定的预置时间生成控制信号，并将所述控制信号发送至所述进液泵执行。

6.根据权利要求3所述的制氢设备，其特征在于，所述燃烧装置包括：

燃烧室，与所述重整室连通，用于燃烧所述反应装置输出的混合气体；

点火部件，与所述燃烧室的位置相对应设置，用于点燃所述混合气体；

鼓气部件，与所述燃烧室连通，用于为所述燃烧室提供燃烧的氧气；

第三测温装置，设于所述燃烧室上，用于检测所述燃烧室的温度。

7.根据权利要求1所述的制氢设备，其特征在于，还包括：

节流阀，设于所述反应装置与所述燃烧装置之间。

8.根据权利要求1所述的制氢设备，其特征在于，还包括：

过滤器，设于所述反应装置和所述燃烧装置之间，用于过滤所述混合气体中的固体颗粒。

9.一种制氢方法，应用于权利要求1-8任一所述的制氢设备，其特征在于，包括以下步骤：

获取重整室的温度，并判断所述重整室的温度是否大于等于350℃；

若所述重整室的温度大于等于350℃，则对原料液进行反应制氢或进入热待机状态；

若所述重整室的温度小于所述350℃，则启动加热装置对所述反应装置进行加热，至导热部件的温度大于等于350℃时，启动供液装置进行供液以及燃烧装置燃烧混合气体为汽化装置供热，至所述原料液的温度大于等于700℃，关闭所述燃烧装置，并判断所述汽化装置输出的原料液的温度是否大于等于380℃，

若所述汽化装置输出的原料液的温度小于380℃时，则重新启动所述燃烧装置，至所述汽化装置输出的原料液的温度大于等于380℃；

若所述汽化装置输出的原料液的温度大于等于380℃时，则判断所述重整室的温度是否大于等于380℃，

若所述重整室的温度大于等于380℃时，则对原料液进行反应制氢或进入热待机状态。

10.根据权利要求9所述的制氢方法，其特征在于，所述判断所述重整室的温度是否大于等于380℃中，若所述重整室的温度大于380℃时，则关闭所述加热装置，并判断所述导热部件的温度是否小于350℃，

若所述导热部件的温度小于350℃时，则重新启动所述加热装置对所述导热部件进行加热，且重新判断所述汽化装置输出的原料液的温度是否大于等于380℃；

若所述导热部件的温度大于等于350℃时，则重新判断所述汽化装置输出的原料液的温度是否大于等于380℃。

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