CN115215294A - 制氢设备 - Google Patents
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Abstract
本申请属于加热装置技术领域，提供了一种制氢设备，包括所述外壳体内设有供热腔；所述外壳体上设有分别连通所述供热腔的第一进气口及出气口；所述制氢装置设置在所述供热腔内；所述供热装置设置在所述供热腔内；所述供热装置包括反应体及催化剂体，所述反应体内设有第一反应腔，所述反应体上设有分别连通第一反应腔的第二进气口、排热口及进料口，所述第二进气口与所述第一进气口对应连通，所述排热口与所述制氢装置对应设置，外界甲醇能够经所述进料口进入所述第一反应腔内，所述催化剂体设置在所述第一反应腔内。本申请提供的催化加热装置，能够解决现有技术中用于制氢设备在为制氢装置供热过程中的能耗大的技术问题。
Description
技术领域
本申请属于加热装置技术领域，更具体地说，是涉及一种制氢设备。
背景技术
随着国内新能源系统的普及和发展，氢燃料电池的发展越来越快。其中，甲醇制氢技术也在不断发展，甲醇制氢的化学反应需要一个重整制氢的重整室，重整室内需要放入用于生成副氢的催化剂和甲醇水，甲醇水和催化剂在特定的温度下发生化学反应可以生成副氢，所以这个制氢的过程需要一个提供热量的装置，从而使得重整室能够达到发生重整化学反应的高温条件。
现很多的制氢设备通过燃烧加热或者蒸汽加热的方式为制作氢气的重整室提供反应温度，但是上述的加热方式都是分别将供热装置和重整室分开设置，然后在供热的时候，将待加热的重整室放到供热装置的热源位置进行供热，这样的供热方法，在热量传输的过程中会有大量的热量损耗在周围的环境中。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种制氢设备，以解决现有技术中用于制氢设备在为制氢装置供热过程中的能耗大的技术问题。
为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种制氢设备，包括：外壳体，所述外壳体内设有供热腔；所述外壳体上设有分别连通所述供热腔的第一进气口及出气口；制氢装置，所述制氢装置设置在所述供热腔内；供热装置，所述供热装置设置在所述供热腔内；所述供热装置包括反应体及催化剂体，所述反应体内设有第一反应腔，所述反应体上设有分别连通第一反应腔的第二进气口、排热口及进料口，所述第二进气口与所述第一进气口对应连通，所述排热口与所述制氢装置对应设置，外界甲醇能够经所述进料口进入所述第一反应腔内，所述催化剂体设置在所述第一反应腔内，用于催化所述第一反应腔内的甲醇与氧气发生化学反应。
本申请提供的制氢设备的有益效果在于：与现有技术相比，本申请的制氢设备工作时，外界空气依次经第一进气口及第二进气口进入第一反应腔内，甲醇经进料口进入第一反应腔内，与空气混合，且甲醛与空气中的氧气在催化剂体的催化作用下快速发生化学反应，并产生大量的热量，热量随气流经排热口排至供热腔内，以对制氢装置进行供热，随后气流经出气口排出，通过将制氢装置和加热装置一并设置在外壳体的供热腔内，加热装置产生的热量能够充分对制氢装置进行加热，有效提高热量的利用率，即有利于减少热量的损耗，同时加热装置产生的热量排出至供热腔内还能对自身加热，以加快第一反应腔内甲醛与氧气的反应速度，进一步提高热量的利用率。
在其中一个实施例中，所述供热装置还包括有扰流板，所述扰流板设置在所述第一反应腔内，并与所述第二进气口正对设置，所述扰流板上开设有多个第一通风孔。
在其中一个实施例中，所述扰流板靠近所述第二进气口的一侧设有导流块。
在其中一个实施例中，所述供热装置还包括有加热组件，所述加热组件设置在第一反应腔内，并设于所述扰流板与所述催化剂体之间，能够对所述第一反应腔内的甲醇进行加热，以使甲醇气化。
在其中一个实施例中，所述加热组件设置在所述扰流板背离所述第二进气口的一侧，所述加热组件上设有第二通风孔，所述第二通风孔与所述扰流板正对设置。
在其中一个实施例中，所述加热组件包括导热板及加热棒，所述导热板内设有供液通道，所述供液通道与所述进料口连通及所述第一反应腔连通，所述加热棒设置在所述导热板上，所述加热棒中的热量能够传递至所述导热板上。
在其中一个实施例中，所述加热棒镶嵌在所述导热板中。
在其中一个实施例中，所述催化剂体为蜂窝状。
在其中一个实施例中，所述外壳体包括有外层、内层和保温层，所述保温层夹设在所述外层和所述内层之间。
在其中一个实施例中，所述制氢装置包括有重整体和提纯体，所述重整体形成有相互隔离的加热腔和第二反应腔，所述加热腔与所述供热腔及所述排热口连通，所述第二反应腔中存放有催化剂，并且所述第二反应腔围设在所述加热腔的外周侧，所述提纯体设置在所述加热腔内。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的催化加热装置的立体图；
图2为图1中所示的催化加热装置的截面图；
图3为图1中所示的催化加热装置的分解图；
图4为图3中所示的反应体的分解图；
图5为图2中所示的扰流板立体图；
图6为图2中所示的加热组件的立体图。
其中，图中各附图标记：
10、外壳体；101、供热腔；11、外层；12、内层；13、保温层；14、第一进气口；15、出气口；
20、反应体；201、第一反应腔；21、第二进气口；22、排热口；23、催化剂体；24、扰流板；241、第一通风孔；242、导流块；25、加热组件；251、导热板；252、加热棒；253、进料口；254、进液口；255、第二通风孔；
30、制氢装置；31、重整体；311、第二反应腔；32、提纯体。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“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申请和简化描述，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申请的限制。
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一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
请一并参阅图1至图6，现对本申请实施例提供的催化加热装置进行说明。所述催化加热装置，包括外壳体10、制氢装置30和供热装置。
外壳体10内设有供热腔101；外壳体10上设有分别连通供热腔101的第一进气口14及出气口15；制氢装置30设置在供热腔101内；供热装置设置在供热腔101内；供热装置包括反应体20及催化剂体23，反应体20内设有第一反应腔201，反应体20上设有分别连通第一反应腔201的第二进气口21、排热口22及进料口253，第二进气口21与第一进气口14对应连通，排热口22与制氢装置30对应设置，外界甲醇能够经进料口253进入第一反应腔201内，催化剂体23设置在第一反应腔201内，用于催化第一反应腔201内的甲醇与氧气发生化学反应。
例如，如图1至6所示，外壳体10呈柱状结构，外壳体10内部形成有用于为其他反应装置提供热量的供热腔101，外壳体10上设有分别连通供热腔101的第一进气口14及出气口15。供热装置设置在供热腔101里面，供热装置能够产生热量，供热装置包括有反应体20和催化剂体23，反应体20内形成有发生化学反应的第一反应腔201，反应体20上设有分别连通第一反应腔201的第二进气口21、排热口22及进料口253，其中第二进气口21与第一进气口14相互连通，排热口22与制氢装置30彼此正对，外界的甲醇能够通过进料口253进入到第一反应腔201内，其中为了提高反应效率，使甲醇与空气充分混合，排放出的甲醇为气化状态或者是雾化状态的，催化剂体23设置在第一反应腔201内，用于催化第一反应腔201内相互混合的甲醇与氧气发生化学反应。
具体地，甲醇(CH3OH)与氧气(O2)混合再与催化剂接触后能够发生化学反应并产生大量的热量，同时由于空气通过第二进气口21源源不断的供入到第一反应腔201中，所以第一反应腔201中原来的气体就会从排热口22中排出，排出的气体携带有大量的热量，从而为其他的反应装置提供热量，同时，反应体20也设置在供热腔101中，反应体20中产生的热量也能够为自身供热，从而使得反应体20内部的反应更加的充分。
本申请提供的催化加热装置，与现有技术相比，本申请的制氢设备工作时，外界空气依次经第一进气口14及第二进气口21进入第一反应腔201内，甲醇经进料口253进入第一反应腔201内，与空气混合，且甲醛与空气中的氧气在催化剂体23内的催化剂的催化作用下快速发生化学反应，并产生大量的热量，热量随气流经排热口22排至供热腔101内，以对制氢装置30进行供热，随后气流经出气口15排出，通过将制氢装置30和加热装置一并设置在外壳体10的供热腔101内，加热装置产生的热量能够充分对制氢装置30进行加热，有效提高热量的利用率，即有利于减少热量的损耗，同时加热装置产生的热量排出至供热腔101内还能对自身加热，以加快第一反应腔201内甲醛与氧气的反应速度，进一步提高热量的利用率。
在本申请的一个实施例中，请一并参阅图2、图4和图5，供热装置还包括有扰流板24，扰流板24设置在第一反应腔201内，并与第二进气口21正对设置，扰流板24上开设有多个第一通风孔241。
具体地，扰流板24主要用于将外部从第二进气口21进入到第一反应腔201中的气体进行扰流，在本实施例中，扰流板24上设有多个第一通风孔241，第一通风孔241圆周且均匀地分布在扰流板24上，外部的气体从第二进气口21吹入第一反应腔201中时，首先吹到扰流板24上，接着气流分散并分别从多个第一通风孔241穿过扰流板24，使得气体不能径直地从第一反应腔201穿过，将气流分散，从而甲醇能够充分地与空气混合，提高整个催化反应的反应效率。
在本申请的一个实施例中，请一并参阅图2、图4和图5，扰流板24靠近第二进气口21的一侧设有导流块242。
具体地，导流块242凸设于扰流板24靠近第二进气口21的一侧，并且导流块242位于扰流板24的中间位置，多个第一通风孔241圆周分布在导流块242的外围，同时，第二进气口21与导流块242正对，第二进气口21的直径与导流块242的直径相近，从而外部的气体从第二进气口21进入到第一反应腔201中后，必须经过导流块242的导流后才能够分别穿过第一通风孔241，其中导流块242上具有导流面，导流面倾斜设置且朝向第一通风孔241，所以气流经过导流面的导流后穿过第一通风口的方向朝向第一反应腔201的内侧壁，从而进一步将气流分散，使空气与甲醇更充分的混合。
在本申请的一个实施例中，请一并参阅图2、图4和图6，供热装置还包括有加热组件25，加热组件25设置在第一反应腔201内，并设于扰流板24与催化剂体23之间，能够对第一反应腔201内的甲醇进行加热，以使甲醇气化。
具体地，加热组件25具有加热功能，加热组件25设置在第一反应腔201内，当加热组件25启动加热功能后，整个加热组件25的温度升高，从而导致甲醇液体温度升高，最后高温的甲醇以气化状态从进料口253排出到第一反应腔201中。
在本申请的一个实施例中，请一并参阅图2、图4和图6，导热板251设置在扰流板24背离第二进气口21的一侧，导热板251上设有第二通风孔255，第二通风孔255与扰流板24正对设置。
具体地，外部的气体依次经过第二进气口21、扰流板24、导热板251，气流在经过扰流板24的扰流处理后，接着穿过导热板251上的第二通风孔255，导热板251上的第二通风孔255能够更进一步地扰乱进入到第一反应腔201中的气流，同时，由于导热板251在加热棒252的加热后处于高温状态，气流在穿过第二通风孔255后温度升高，从而气流在后续催化反应过程中，能够与甲醇更充分的反应。
在本申请的一个实施例中，请一并参阅图2、图4和图6，加热组件25包括导热板251及加热棒252，导热板251内设有供液通道，供液通道与进料口253连通及第一反应腔201连通，加热棒252设置在导热板251上，加热棒252中的热量能够通过导热板251上。
具体地，加热棒252与导热板251相互接触，并且加热棒252的热量能够通过热传递的方式传递到导热板251，导热板251采用导热材料制成，导热棒中的热量能够更高效地传递到导热板251上，同时加热组件25内形成有供液通道，供液通道主要用于传输甲醇液体，供液通道的一端为进液口254另一端为进料口253，外部的甲醇液体从进液口254进入，接着经过导液通道从进料口253排出到第一反应腔201中，当加热组件25启动加热功能后，整个加热组件25的温度升高，从而导致供液通道中的甲醇液体的温度升高，最后高温的甲醇以气化状态从进料口253排出到第一反应腔201中。
在本申请的一个实施例中，请一并参阅图2、图4和图6，加热棒252镶嵌在导热板251中。
具体地，通过将加热棒252镶嵌在导热板251里面，使得加热棒252在对对导热板251进行热传递的过程中，避免加热棒252的热量散失到周围的空气中，同时，将加热棒252镶嵌在导热板251内部，使得导热板251与加热棒252的外表面完全接触，从而提高加热棒252对导热板251加热的效率。
在本申请的一个实施例中，请一并参阅图2和图4，催化剂体23为蜂窝状。
具体地，催化剂体23内设有用于催化氧气和气化甲醇发生化学反应的催化剂，空气与甲醇混合后再与催化剂体23内的催化剂接触，能够使得催化反应效的效果更好，第一反应腔201包括有混合腔和催化腔，第一反应腔201的内侧面设有环形限位凸部，环形限位凸部设置在混合腔和催化腔之间，混合腔位于第一反应腔201靠近第二进气口21的一侧，催化腔位于第一反应腔201靠近排热口22的一侧，扰流板24和导热板251均设置在混合腔中，催化剂体23设置在催化腔中，催化剂体23与环形限位凸部靠近排热口22的一侧相抵靠，以防止催化剂体23进入到混合腔中，在本实施例中，催化剂体23呈蜂窝状结构，催化剂体23上设有多个通气孔，多个通气孔的一端朝向第二进气口21，另一端朝向排热口22，使气流能够分散地从多个通气孔穿过，从而与催化剂体23更充分地反应。
在本申请的一个实施例中，请一并参阅图2，外壳体10包括有外层11、内层12和保温层13，保温层13夹设在外层11和内层12之间。
具体地，保温层13为保温材料，通过采用保温材料夹设在外层11和内层12之间，能够有效地延缓供热腔101中的热量散失，进一步减少供热过程中的能耗，提升整个催化加热装置的热量利用率。
在本申请的一个实施例中，请一并参阅图2，外壳体10上设有第一进气口14和出气口15，第一进气口14和第二进气口21连通，出气口15与供热腔101连通，出气口15设置在外壳体10背离排热口22的一侧。
具体地，如图2中的气流流动路线图所示，经过催化反应从排热口22排出的气流在不碰到外部物体的情况下会朝向远离第一进气口14的方向移动，直至接触到外壳体10的内壁面才会改变气流的方向，通过将出气口15设置在外壳体10背离排热口22的一侧，能够使得从排热口22排出的气流到达外壳体10的内侧壁之后，反向移动并朝着排热口22的方向排出，从而排热口22中排出的高温气体能够尽可能地充满整个供热腔101，使得供热腔101中的热量分布更加地均匀。
在本申请的一个实施例中，请一并参阅图1至图6，制氢装置30包括有重整体31和提纯体32，重整体31形成有相互隔离的加热腔和第二反应腔311，加热腔与供热腔101及排热口22连通，第二反应腔311中存放有催化剂，并且第二反应腔311围设在加热腔的外周侧，提纯体32设置在加热腔内。
具体地，第二反应腔311中的催化剂与前述催化剂体23内的催化剂相同，重整体31为两端开口的环形结构，第二反应腔311包围在加热腔的外围，反应体20设置在重整体31靠近第二进气口21一侧的开口处，排热口22冲排出的带热量的气体直接进到加热腔中，加热腔中的热量能够传递到第二反应腔311中，同时，提纯体32设置在加热腔中，所以带热量的气体能够直接对提纯体32加热。
具体地，如图2中的气流路线图所示，加热腔中的气体从重整体31背离反应体20一端的开口排出后，沿着外壳体10的内壁面流向出气口15，这个过程中，高温的气流会次经过重整体31的外侧面，从而更进一步地对加热腔和第二反应腔311加热，进一步提高供热的效率和提高热量的利用率。
具体地，第二反应腔311和提纯体32之间设有控制阀，当第二反应腔311中的催化剂达到反应温度后，往第二反应腔311中通入甲醇水，使得甲醇水与催化剂在第二反应腔311中生成副氢气体，接着打开控制阀，将副氢气体通入到提纯体32中提纯出纯氢气体。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，仅具体描述了本发明的技术原理，这些描述只是为了解释本发明的原理，不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处解释，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进，及本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其他具体实施方式，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：
外壳体，所述外壳体内设有供热腔；所述外壳体上设有分别连通所述供热腔的第一进气口及出气口；
制氢装置，所述制氢装置设置在所述供热腔内；
供热装置，所述供热装置设置在所述供热腔内；所述供热装置包括反应体及催化剂体，所述反应体内设有第一反应腔，所述反应体上设有分别连通第一反应腔的第二进气口、排热口及进料口，所述第二进气口与所述第一进气口对应连通，所述排热口与所述制氢装置对应设置，外界甲醇能够经所述进料口进入所述第一反应腔内，所述催化剂体设置在所述第一反应腔内，用于催化所述第一反应腔内的甲醇与氧气发生化学反应。
2.如权利要求1所述的制氢设备，其特征在于：所述供热装置还包括有扰流板，所述扰流板设置在所述第一反应腔内，并与所述第二进气口正对设置，所述扰流板上开设有多个第一通风孔。
3.如权利要求2所述的制氢设备，其特征在于：所述扰流板靠近所述第二进气口的一侧设有导流块。
4.如权利要求2任一项所述的制氢设备，其特征在于：所述供热装置还包括有加热组件，所述加热组件设置在第一反应腔内，并设于所述扰流板与所述催化剂体之间，能够对所述第一反应腔内的甲醇进行加热，以使甲醇气化。
5.如权利要求4所述的制氢设备，其特征在于：所述加热组件设置在所述扰流板背离所述第二进气口的一侧，所述加热组件上设有第二通风孔，所述第二通风孔与所述扰流板正对设置。
6.如权利要求4所述的制氢设备，其特征在于：所述加热组件包括导热板及加热棒，所述导热板内设有供液通道，所述供液通道与所述进料口连通及所述第一反应腔连通，所述加热棒设置在所述导热板上，所述加热棒中的热量能够传递至所述导热板上。
7.如权利要求6所述的制氢设备，其特征在于：所述加热棒镶嵌在所述导热板中。
8.如权利要求1-7任一项所述的制氢设备，其特征在于：所述催化剂体为蜂窝状。
9.如权利要求1-7任一项所述的制氢设备，其特征在于：所述外壳体包括有外层、内层和保温层，所述保温层夹设在所述外层和所述内层之间。
10.如权利要求1-7任一项所述的制氢设备，其特征在于：所述制氢装置包括有重整体和提纯体，所述重整体形成有相互隔离的加热腔和第二反应腔，所述加热腔与所述供热腔及所述排热口连通，所述第二反应腔中存放有催化剂，并且所述第二反应腔围设在所述加热腔的外周侧，所述提纯体设置在所述加热腔内。
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| CN202210910659.5A CN115215294A (zh) | 2022-07-29 | 2022-07-29 | 制氢设备 |
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