CN1514508A - 电启动甲醇重整器及所用的催化剂载体 - Google Patents

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史鹏飞
尹鸽平
张新荣
杜春雨
程新群
王素琴
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Abstract

电启动甲醇重整器及所用的催化剂载体，它涉及燃料电池用的甲醇重整器及其催化剂载体。该重整器是在重整器的腔体(A)内有开放孔泡沫金属制成的催化剂载体(B)，在催化剂载体(B)的表面和孔中粘固有催化剂，电源的两个电极分别与催化剂载体(B)两端电连接，在腔体(A)上设有与外界相通的进气孔(1)和出气口(6)。催化剂载体是应用开放孔泡沫金属作为甲醇重整器的催化剂载体。本发明可以实现低温快速启动甲醇重整器，在3分或更短的时间内可以使甲醇重整器内催化剂床层达到所需要的反应温度(200℃)，即时开始甲醇重整制氢反应生产富氢气体。本发明为车载制氢提供了一种低温快速启动、体积小、重量轻的可自供热的甲醇重整器。

Description

电启动甲醇重整器及所用的催化剂载体
技术领域：本发明涉及燃料电池用的甲醇重整器及其催化剂载体。
背景技术：燃料电池走向实用化的一个非常重要的技术之一是设计合理的甲醇重整器。国内外正在研制小型轻便式甲醇重整器。目前国外的燃料电池制氢系统——甲醇重整器包括：蒸发单元、重整单元、催化燃烧器、热循环单元。国外研制的甲醇重整器多采用内设燃烧器，催化燃烧循环供热的方式，存在体积大、启动时间长的缺点。
发明内容：为解决目前甲醇重整器体积大、启动时间长的问题，本发明提供一种电启动甲醇重整器及所用的催化剂载体。本发明的电启动甲醇重整器是在重整器的腔体A内有开放孔泡沫金属制成的催化剂载体B，在催化剂载体B的表面和孔中粘固有催化剂，电源的两个电极分别与催化剂载体B两端电连接，在腔体A上设有与外界相通的进气孔1和出气孔6。电启动甲醇重整器所用的催化剂载体的发明在于应用开放孔泡沫金属作为甲醇重整器的催化剂载体，所述的泡沫金属为泡沫镍或泡沫铜。所述催化剂载体为片状。在催化剂载体的表面和孔中粘固有催化剂，其具体制法是：将催化剂或前驱体用粘合剂配置成糊膏，将糊膏涂载到泡沫金属的孔中，制成催化剂片，将催化剂片低温干燥后加工成需要的形状。本发明采用可以导电的多孔泡沫金属作为甲醇重整制氢催化剂的负载基体；之所以选择泡沫金属作为催化剂的负载基体，是因为泡沫金属即可以导电，而且它还是良好的催化剂载体，并且泡沫金属是多孔材料，它具有重量轻、体积小、可减少重整器的体积和重量、适于车载重整制氢的优点；另外，用多孔泡沫金属作催化剂的负载基体还可以提高催化剂的使用效率。当把催化剂的负载基体多孔泡沫金属的两端连接到直流电源时，多孔泡沫金属将电能转变为热能使催化剂床层迅速达到甲醇重整制氢催化反应所需要的温度。启动速度的快慢通过调整电流大小来完成。甲醇重整器电源启动后，工作时温度的恒定靠甲醇选择性氧化水蒸气重整制氢耦合反应的热平衡来实现，电加热停止工作。本发明的优点：1、采用电启动甲醇重整器，升温速度快，并保证重整器快速启动；2、采用甲醇催化氧化水蒸气重整制氢实现甲醇重整器的自供热；3、采用多孔泡沫金属作催化剂的负载基体还可以提高催化剂的使用效率、降低重整器的重量。本发明主要性能指标：可以实现低温快速启动甲醇重整器，在3分或更短的时间内可以使甲醇重整器内催化剂床层达到所需要的反应温度(200℃)，即时开始甲醇重整制氢反应生产富氢气体。本发明为车载制氢提供了一种低温快速启动、体积小、重量轻的可自供热的甲醇重整器。
附图说明：图1是具体实施方式一的结构示意图，图2是具体实施方式一中催化剂载体B的结构示意图，图3是具体实施方式二的结构示意图，图4是具体实施方式二中催化剂载体B的结构示意图。
具体实施方式一：本实施方式的甲醇重整器为圆柱形结构，其圆柱形腔体A内有开放孔泡沫金属制成的催化剂载体B，催化剂载体B是将片形的泡沫金属卷成圆柱筒形。腔体A的内壁是不锈钢的内衬7，内衬7的外面依次设有电绝缘材料层8、保温材料层9、不锈钢内壳11和不锈钢外壳10。在腔体A的左端有水、甲醇和气体的进气孔1，在腔体A的右端有出气孔6。设置在进气孔1和出气孔6处的金属管作为电源的两个电极C。两个电极C分别连接催化剂载体B的左右两端，腔体A的上方开有两个氧气入口2和4，在腔体A的上方还设有一个热电偶3，热电偶3的下端伸入腔体A内。所述的泡沫金属为泡沫镍或泡沫铜。在泡沫金属的催化剂载体的表面和孔中粘固有催化剂，其具体制法是：将催化剂或前驱体用粘合剂配置成糊膏，将糊膏涂载到泡沫金属的孔中，制成催化剂片，将催化剂片低温干燥后卷成筒形。所述的催化剂为铜系催化剂、铂钯系催化剂或镍系催化剂。铜系催化剂为二元铜系催化剂Cu/Al2O3、三元铜系催化剂Cu/Al2O3(或其改性剂Mn、Zr、Ce或La)或四元铜系催化剂Cu/ZnO/Al2O3(或其改性剂Mn、Zr、Ce、Le)。铂钯系催化剂为Pt-Pd为主催化剂，Al2O3、TiO2、SiO2或ZrO2为载体或它们的Ce或La改性剂。镍系催化剂为Ni/Al2O3催化剂。所用的粘合剂的种类和与催化剂的质量百分比为下列之一：氟塑料类：PTFE乳液3％～30％；聚乙烯醇0.5％～8％；纤维素醚类：羧甲基纤维素0.2％～6％、烃乙基纤维素0.2％～6％、烃丙基纤维基0.2％～6％。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：甲醇重整器为方形，催化剂载体B是片状的泡沫金属B-1竖向排列而成。相邻的两个片状泡沫金属B-1之间通过绝缘片B-2部分隔开，相邻两片状泡沫金属B-1仅在一端电连接，从而形成S形的电、气回路，电源的两个电极C分别连接催化剂载体B的上下端。S形的电气回路可使进入的气体流通路径长，使反应气体与催化剂充分接触。

Claims (5)

1、电启动甲醇重整器，其特征在于在重整器的腔体(A)内有开放孔泡沫金属制成的催化剂载体(B)，在催化剂载体(B)的表面和孔中粘固有催化剂，电源的两个电极分别与催化剂载体(B)两端电连接，在腔体(A)上设有与外界相通的进气孔(1)和出气口(6)。
2、根据权利要求1所述的电启动甲醇重整器，其特征在于腔体(A)的内壁是不锈钢的内衬(7)，内衬(7)的外面依次设有电绝缘材料层(8)、保温材料层(9)、不锈钢内壳(11)和不锈钢外壳(10)。
3、电启动甲醇重整器所用的催化剂载体，其特征在于应用开放孔泡沫金属作为甲醇重整器的催化剂载体。
4、根据权利要求3所述的电启动甲醇重整器所用的催化剂载体，其特征在于所述的泡沫金属为泡沫镍或泡沫铜。
5、根据权利要求3所述的电启动甲醇重整器所用的催化剂载体，其特征在于在催化剂载体的表面和孔中粘固有催化剂，其具体制法是：将催化剂或前驱体用粘合剂配置成糊膏，将糊膏涂载到泡沫金属的孔中，制成催化剂片，将催化剂片低温干燥后加工成需要的形状。
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