專利名稱：移動式甲醇水制氫系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于新能源技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種甲醇水制氫系統(tǒng)，尤其涉及一種移動式甲醇水制氫系統(tǒng)；同時，本發(fā)明還涉及一種上述移動式甲醇水制氫系統(tǒng)的制氫方法。
背景技術(shù)：
在眾多的新能源中，氫能將會成為21世紀最理想的能源。這是因為，在燃燒相同重量的煤、汽油和氫氣的情況下，氫氣產(chǎn)生的能量最多，而且它燃燒的產(chǎn)物是水，沒有灰渣和廢氣，不會污染環(huán)境；而煤和石油燃燒生成的是二氧化碳和二氧化硫，可分別產(chǎn)生溫室效應和酸雨。煤和石油的儲量是有限的，而氫主要存于水中，燃燒后唯一的產(chǎn)物也是水，可源源不斷地產(chǎn)生氫氣，永遠不會用完。氫是一種無色的氣體。燃燒一克氫能釋放出142千焦爾的熱量，是汽油發(fā)熱量的3倍。氫的重量特別輕，它比汽油、天然氣、煤油都輕多了，因而攜帶、運送方便，是航天、航空等高速飛行交通工具最合適的燃 料。氫在氧氣里能夠燃燒，氫氣火焰的溫度可高達2500°C，因而人們常用氫氣切割或者焊接鋼鐵材料。在大自然中，氫的分布很廣泛。水就是氫的大“倉庫”，其中含有11%的氫。泥土里約有1. 5%的氫；石油、煤炭、天然氣、動植物體內(nèi)等都含有氫。氫的主體是以化合物水的形式存在的，而地球表面約70%為水所覆蓋，儲水量很大，因此可以說，氫是“取之不盡、用之不竭”的能源。如果能用合適的方法從水中制取氫，那么氫也將是一種價格相當便宜的能源。氫的用途很廣，適用性強。它不僅能用作燃料，而且金屬氫化物具有化學能、熱能和機械能相互轉(zhuǎn)換的功能。例如，儲氫金屬具有吸氫放熱和吸熱放氫的本領(lǐng)，可將熱量儲存起來，作為房間內(nèi)取暖和空調(diào)使用。氫作為氣體燃料，首先被應用在汽車上。1976年5月，美國研制出一種以氫作燃料的汽車；后來，日本也研制成功一種以液態(tài)氫為燃料的汽車；70年代末期，前聯(lián)邦德國的奔馳汽車公司已對氫氣進行了試驗，他們僅用了五千克氫，就使汽車行駛了 110公里。用氫作為汽車燃料，不僅干凈，在低溫下容易發(fā)動，而且對發(fā)動機的腐蝕作用小，可延長發(fā)動機的使用壽命。由于氫氣與空氣能夠均勻混合，完全可省去一般汽車上所用的汽化器，從而可簡化現(xiàn)有汽車的構(gòu)造。更令人感興趣的是，只要在汽油中加入4%的氫氣。用它作為汽車發(fā)動機燃料，就可節(jié)油40 %，而且無需對汽油發(fā)動機作多大的改進。氫氣在一定壓力和溫度下很容易變成液體，因而將它用鐵罐車、公路拖車或者輪船運輸都很方便。液態(tài)的氫既可用作汽車、飛機的燃料，也可用作火箭、導彈的燃料。美國飛往月球的“阿波羅”號宇宙飛船和我國發(fā)射人造衛(wèi)星的長征運載火箭，都是用液態(tài)氫作燃料的。另外，使用氫一氫燃料電池還可以把氫能直接轉(zhuǎn)化成電能，使氫能的利用更為方便。目前，這種燃料電池已在宇宙飛船和潛水艇上得到使用，效果不錯。當然，由于成本較高，一時還難以普遍使用。
現(xiàn)在世界上氫的年產(chǎn)量約為3600萬噸，其中絕大部分是從石油、煤炭和天然氣中制取的，這就得消耗本來就很緊缺的礦物燃料；另有4%的氫是用電解水的方法制取的，但消耗的電能太多，很不劃算，因此，人們正在積極探索研究制氫新方法。而用甲醇、水重整制氫可減少化工生產(chǎn)中的能耗和降低成本，有望替代被稱為“電老虎”的“電解水制氫”的工藝，利用先進的甲醇蒸氣重整——變壓吸附技術(shù)制取純氫和富含CO2的混合氣體，經(jīng)過進一步的后處理，可同時得到氫氣和二氧化碳氣。甲醇與水蒸氣在一定的溫度、壓力條件下通過催化劑，在催化劑的作用下，發(fā)生甲醇裂解反應和一氧化碳的變換反應，生成氫和二氧化碳，這是一個多組份、多反應的氣固催化反應系統(tǒng)。反應方程如下CH3OH ^ C0+2H2 (I)H2CHCO — C02+H2 (2)CH30H+H20 — C02+3H2 (3)重整反應生成的H2和CO2,再經(jīng)過變壓吸附法(PSA)或鈀膜分離將H2和CO2分離，得到高純氫氣。變壓吸附法的耗能高、設備大，且不適合小規(guī)模的氫氣制備。此外，現(xiàn)有的氫氣制造設備為了讓設備啟動，需要大功率的電機，通常在3000KW以上(如圖1所示)，單單電機就需要占用大量的空間，使得設備無法小型化，移動性也很差。如今還沒有較為理想的移動式制氫方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種移動式甲醇水制氫系統(tǒng)，無需連接電源，且系統(tǒng)體積小，可 便捷地移動。此外，本發(fā)明還涉及一種移動式甲醇水制氫系統(tǒng)的制氫方法，無需電機便可保證系統(tǒng)運行，提高便攜性。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種移動式甲醇水制氫系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括液體儲存容器、固態(tài)氫氣儲存容器、制氫設備；固態(tài)氫氣儲存容器、液體儲存容器分別與制氫設備連接；液體儲存容器中儲存有液態(tài)的甲醇和水；所述固態(tài)氫氣儲存容器中儲存固態(tài)氫氣，固態(tài)氫氣儲存容器中設有氣化模塊、固化模塊；當制氫系統(tǒng)啟動時，通過氣化模塊將固態(tài)氫氣轉(zhuǎn)換為氣態(tài)氫氣，氣態(tài)氫氣通過燃燒放熱，為制氫設備提供啟動熱能，作為制氫設備的啟動能源；制備氫氣達到設定量時，通過固化模塊將氣態(tài)氫氣轉(zhuǎn)換為固態(tài)氫氣，以備后續(xù)啟動使用；所述制氫設備包括主制氫設備、一個或多個子制氫設備；所述固態(tài)氫氣儲存容器中的氫氣為一個或多個子制氫設備提供啟動熱能；所述子制氫設備制得的氫氣或/和余氣通過燃燒作為主制氫設備的初始啟動加熱源，當子制氫設備制得的氫氣或/和余氣滿足設定量時，主制氫設備得以全面啟動，制備氫氣；此后，主制氫設備制得的部分氫氣或/和余氣通過燃燒維持主制氫設備運行；所述子制氫設備包括子換熱器、子氣化室、子重整室、子分離室；所述液體儲存容器、子換熱器、子氣化室、子重整室、子分離室通過管路依次連接；所述固態(tài)氫氣儲存容器中的氫氣用以滿足子氣化室、子重整室、子分離室的環(huán)境參數(shù)；液體儲存容器中的甲醇和水經(jīng)過處理輸送至子重整室重整，制得的氣體在子分離室分離出氫氣；將制得的氫氣及余氣燃燒，為主制氫設備需要加熱的元件提供熱量；所述主制氫設備包括換熱器、氣化室、重整室、分離室；所述液體儲存容器、換熱器、氣化室、重整室、分離室通過管路依次連接；所述液體儲存容器中的甲醇和水通過輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進入氣化室氣化；氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進入重整室，重整室內(nèi)設有催化劑,重整室內(nèi)的溫度為 280。 -409。；重整室與分離室之間的傳送通道經(jīng)過一預熱控溫機構(gòu)，該預熱控溫機構(gòu)用以加熱從重整室輸出的氣體；所述預熱控溫機構(gòu)作為重整室與分離室之間的緩沖，使得從重整室輸出的氣體的溫度與分離室的溫度相同或接近；所述分離室內(nèi)的溫度設定為400° -460° ;分離室內(nèi)設有膜分離器，從膜分離器的
產(chǎn)氣端得到氫氣。一種利用上述移動式甲醇水制氫系統(tǒng)的制氫方法，所述方法包括如下步驟步驟S1: 固態(tài)氫氣儲存容器中儲存固態(tài)氫氣，固態(tài)氫氣儲存容器中設有氣化模塊、固化模塊；當制氫系統(tǒng)啟動時，通過氣化模塊將固態(tài)氫氣轉(zhuǎn)換為氣態(tài)氫氣，氣態(tài)氫氣通過燃燒放熱，為一個或多個子制氫設備提供啟動熱能，作為子制氫設備的啟動能源；步驟S2 :子制氫設備利用固態(tài)氫氣儲存容器中氫氣燃燒獲取的熱能制備氫氣，固態(tài)氫氣儲存容器中的氫氣用以滿足子氣化室、子重整室、子分離室的環(huán)境參數(shù)；液體儲存容器中的甲醇和水經(jīng)過處理輸送至子重整室重整，制得的氣體在子分離室分離出氫氣；將制得的氫氣及余氣燃燒，為主制氫設備需要加熱的元件提供熱量；步驟S3 :制得的氫氣或/和余氣通過燃燒作為主制氫設備的初始啟動加熱源，當子制氫設備制得的氫氣或/和余氣滿足設定量時，主制氫設備制備氫氣；所述液體儲存容器中的甲醇和水通過輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進入氣化室氣化；氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進入重整室，重整室內(nèi)設有催化劑，重整室內(nèi)的溫度為 280。 -409。；重整室與分離室之間的傳送通道經(jīng)過一預熱控溫機構(gòu)，該預熱控溫機構(gòu)用以加熱從重整室輸出的氣體；所述預熱控溫機構(gòu)作為重整室與分離室之間的緩沖，使得從重整室輸出的氣體的溫度與分離室的溫度相同或接近；所述分離室內(nèi)的溫度設定為400° -460° ;分離室內(nèi)設有膜分離器，從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣；步驟S4 :此后，主制氫設備制得的部分氫氣或/和余氣通過燃燒維持主制氫設備運行；步驟S5 :制備氫氣達到設定量時，通過固化模塊將氣態(tài)氫氣轉(zhuǎn)換為固態(tài)氫氣，以備后續(xù)啟動使用。一種移動式甲醇水制氫系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括液體儲存容器、固態(tài)氫氣儲存容器、制氫設備；固態(tài)氫氣儲存容器、液體儲存容器分別與制氫設備連接；液體儲存容器中儲存有液態(tài)的甲醇和水；
所述固態(tài)氫氣儲存容器中儲存固態(tài)氫氣，當制氫系統(tǒng)啟動時，通過氣化模塊將固態(tài)氫氣轉(zhuǎn)換為氣態(tài)氫氣，氣態(tài)氫氣通過燃燒放熱，為制氫設備提供啟動熱能，作為制氫設備的啟動能源；主制氫設備啟動制氫后，主制氫設備制得的部分氫氣或/和余氣通過燃燒維持主制氫設備運行。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述固態(tài)氫氣儲存容器中還設有固化模塊；當制備氫氣達到設定量時，通過固化模塊將氣態(tài)氫氣轉(zhuǎn)換為固態(tài)氫氣，以備后續(xù)啟動使用。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述制氫設備包括換熱器、氣化室、重整室、分離室；所述液體儲存容器、換熱器、氣化室、重整室、分離室通過管路依次連接；所述液體儲存容器中的甲醇和水通過輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進入氣化室氣化；氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進入重整室，重整室內(nèi)設有催化劑,重整室內(nèi)的溫度為 280。 -409。；重整室與分離室之間的傳送通道經(jīng)過一預熱控溫機構(gòu)，該預熱控溫機構(gòu)用以加熱從重整室輸出的氣體；所述預熱控溫機構(gòu)作為重整室與分離室之間的緩沖，使得從重整室輸出的氣體的溫度與分離室的溫度相同或接近；所述分離室內(nèi)的溫度設定為400° -460° ;分離室內(nèi)設有膜分離器，從膜分離器的
產(chǎn)氣端得到氫氣。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述制氫設備包括主制氫設備及一個或多個子制氫設備；所述固態(tài)氫氣儲存容器中的氫氣為一個或多個子制氫設備提供啟動熱能；所述子制氫設備制得的氫氣或/和余氣通過燃燒作為主制氫設備的初始啟動加熱源，當子制氫設備制得的氫氣或/和余氣滿足設定量時`，主制氫設備得以全面啟動，制備氫氣；此后，主制氫設備制得的部分氫氣或/和余氣通過燃燒維持主制氫設備運行；所述子制氫設備包括子換熱器、子氣化室、子重整室、子分離室；所述液體儲存容器、子換熱器、子氣化室、子重整室、子分離室通過管路依次連接；所述固態(tài)氫氣儲存容器中的氫氣用以滿足子氣化室、子重整室、子分離室的環(huán)境參數(shù)；液體儲存容器中的甲醇和水經(jīng)過處理輸送至子重整室重整，制得的氫氣在子分離室分離；將制得的氫氣及余氣燃燒，為主制氫設備需要加熱的元件提供熱量；所述主制氫設備包括換熱器、氣化室、重整室、分離室；所述液體儲存容器、換熱器、氣化室、重整室、分離室通過管路依次連接。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述系統(tǒng)包括若干子制氫設備，其中，包括多個并聯(lián)的子制氫設備，或/和多個串聯(lián)的子制氫設備；串聯(lián)的子制氫設備中，一個子制氫設備啟動制氫后，作為下一個子制氫設備的啟動能源。一種利用上述移動式甲醇水制氫系統(tǒng)的制氫方法，所述方法包括固態(tài)氫氣儲存容器中儲存固態(tài)氫氣，當制氫系統(tǒng)啟動時，通過氣化模塊將固態(tài)氫氣轉(zhuǎn)換為氣態(tài)氫氣，氣態(tài)氫氣通過燃燒放熱，為制氫設備提供啟動熱能，作為制氫設備的啟動能源。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述方法還包括在制氫設備設定制得氫氣后，利用固態(tài)氫氣儲存容器中設置的固化模塊將氣態(tài)氫氣轉(zhuǎn)換為固態(tài)氫氣，以備后續(xù)啟動使用。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，主制氫設備啟動制氫后，主制氫設備制得的部分氫氣或/和余氣通過燃燒維持主制氫設備運行。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明提出的移動式甲醇水制氫系統(tǒng)及方法，通過增加小體積的固態(tài)氫氣儲存容器，可以為制氫設備提供啟動能源，有利保證制氫設備的便攜性。此外，還可以增加一個或多個子制氫設備，通過固態(tài)氫氣儲存容器啟動一個或多個子制氫設備，子制氫設備制備一定的氫氣，將該部分氫氣(還可以包括余氣)燃燒作為主制氫設備的啟動加熱源；而后通過主制氫設備制得的氫氣(還可以包括余氣)作為主制氫設備的運行加熱源。因此，本發(fā)明制氫設備無需電機即可保證設備的正常啟動及運行，從而可以保證設備的小型化及移動性。


圖1為現(xiàn)有制氫設備的部分組成示意圖。圖2為本發(fā)明制氫系統(tǒng)的組成示意圖。圖3為實施例二中本發(fā)明制氫系統(tǒng)的啟動原理圖。圖4為實施例二中本發(fā)明 制氫系統(tǒng)的第一種啟動原理圖。圖5為實施例二中本發(fā)明制氫系統(tǒng)的第二種啟動原理圖。圖6為實施例二中本發(fā)明制氫系統(tǒng)的第三種啟動原理圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。實施例一請參閱圖2，本發(fā)明揭示了一種移動式甲醇水制氫系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括液體儲存容器10、固態(tài)氫氣儲存容器40、制氫設備20 ;固態(tài)氫氣儲存容器40、液體儲存容器10分別與制氫設備20連接；液體儲存容器10中儲存有液態(tài)的甲醇和水。所述固態(tài)氫氣儲存容器40中儲存固態(tài)氫氣，固態(tài)氫氣儲存容器40中設有氣化模塊、固化模塊；當制氫系統(tǒng)啟動時，通過氣化模塊將固態(tài)氫氣轉(zhuǎn)換為氣態(tài)氫氣，氣態(tài)氫氣通過燃燒放熱，為制氫設備20提供啟動熱能，作為制氫設備20的啟動能源；制備氫氣達到設定量時，通過固化模塊將氣態(tài)氫氣轉(zhuǎn)換為固態(tài)氫氣，以備后續(xù)啟動使用。由于固態(tài)氫氣儲存容器40將氫氣以固態(tài)的形式存儲,小體積的空間內(nèi)便可以存儲大量氫氣，可以供小型制氫設備啟動，無需電能等其他能源。同時，本發(fā)明中，后續(xù)維持制氫設備運行的能源來自制氫設備20生成的氫氣或/和余氣，也無需其他能源，因此具有極其良好的便攜性及移動性。實施例二請參閱圖3，本實施例與實施例一的區(qū)別在于，本實施例中，所述制氫設備20包括主制氫設備21、一個或多個子制氫設備22 ;所述固態(tài)氫氣儲存容器40中的氫氣為一個或多個子制氫設備22提供啟動熱能；所述子制氫設備22制得的氫氣或/和余氣通過燃燒作為主制氫設備21的初始啟動加熱源，當子制氫設備22制得的氫氣或/和余氣滿足設定量時，主制氫設備21得以全面啟動，制備氫氣；此后，主制氫設備21制得的部分氫氣或/和余氣通過燃燒維持主制氫設備21的持續(xù)運行。多個子制氫設備中，可以有多個串聯(lián)的子制氫設備(一個子制氫設備啟動制氫后，作為下一個子制氫設備的啟動能源，直至主制氫設備)，如圖4所示，此時，越往后，設備越大，制備的氫氣也越多；也可以有多個并聯(lián)的子制氫設備，如圖5所示。當然，也可以既包括串聯(lián)的子制氫設備，也包括并聯(lián)的子制氫設備，如圖6所示。所述子制氫設備22包括子換熱器、子氣化室、子重整室、子分離室；所述液體儲存容器10、子換熱器、子氣化室、子重整室、子分離室通過管路依次連接；所述固態(tài)氫氣儲存容器40中的氫氣用以滿足子氣化室、子重整室、子分離室的環(huán)境參數(shù)；液體儲存容器10中的甲醇和水經(jīng)過處理輸送至子重整室重整，制得的氣體在子分離室分離出氫氣；將制得的氫氣及余氣燃燒，為主制氫設備21需要加熱的元件提供熱量。所述主制氫設備21包括換熱器、氣化室、重整室、分離室；所述液體儲存容器10、換熱器、氣化室、重整室、分離室通過管路依次連接。所述液體儲存容器10中的甲醇和水通過輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進入氣化室氣化；氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進入重整室，重整室內(nèi)設有催化劑，重整室內(nèi)的溫度為280° -409° ;重整室與分離室之間的傳送通道經(jīng)過一預熱控溫機構(gòu)，該預熱控溫機構(gòu)用以加熱從重整室輸出的氣體；所述預熱控溫機構(gòu)作為重整室與分離室之間的緩沖，使得從重整室輸出的氣體的溫度與分離室的溫度相同或接近；所述分離室內(nèi)的溫度設定為400° -460° ;分離室內(nèi)設有膜分離器,從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣。以上介紹了本發(fā)明移動式甲醇水制氫系統(tǒng)的組成，本發(fā)明在揭示上述系統(tǒng)的同時，還揭示一種利用上述移動式甲醇水制氫系統(tǒng)的制氫方法，所述方法包括如下步驟步驟SI固態(tài)氫氣儲存容器中儲存固態(tài)氫氣，固態(tài)氫氣儲存容器中設有氣化模塊、固化模塊；當制氫系統(tǒng)啟動時，通過氣化模塊將固態(tài)氫氣轉(zhuǎn)換為氣態(tài)氫氣，氣態(tài)氫氣通過燃燒放熱，為一個或多個子制氫設備提供啟動熱能，作為子制氫設備的啟動能源；步驟S2子制氫設備利用固態(tài)氫氣儲存容器中氫氣燃燒獲取的熱能制備氫氣，固態(tài)氫氣儲存容器中的氫氣用 以滿足子氣化室、子重整室、子分離室的環(huán)境參數(shù)；液體儲存容器中的甲醇和水經(jīng)過處理輸送至子重整室重整，制得的氣體在子分離室分離出氫氣；將制得的氫氣及余氣燃燒，為主制氫設備需要加熱的元件提供熱量；步驟S3制得的氫氣或/和余氣通過燃燒作為主制氫設備的初始啟動加熱源，當子制氫設備制得的氫氣或/和余氣滿足設定量時，主制氫設備制備氫氣；所述液體儲存容器中的甲醇和水通過輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進入氣化室氣化；氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進入重整室，重整室內(nèi)設有催化劑,重整室內(nèi)的溫度為 280。 -409。；重整室與分離室之間的傳送通道經(jīng)過一預熱控溫機構(gòu)，該預熱控溫機構(gòu)用以加熱從重整室輸出的氣體；所述預熱控溫機構(gòu)作為重整室與分離室之間的緩沖，使得從重整室輸出的氣體的溫度與分離室的溫度相同或接近；所述分離室內(nèi)的溫度設定為400° -460° ;分離室內(nèi)設有膜分離器，從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣；步驟S4此后，主制氫設備制得的部分氫氣或/和余氣通過燃燒維持主制氫設備運行；步驟S5制備氫氣達到設定量時，通過固化模塊將氣態(tài)氫氣轉(zhuǎn)換為固態(tài)氫氣，以備后續(xù)啟動使用。綜上所述，本發(fā)明提出的移動式甲醇水制氫系統(tǒng)及方法，通過增加小體積的固態(tài)氫氣儲存容器，可以為制氫設備提供啟動能源，有利保證制氫設備的便攜性。此外，還可以增加一個或多個子制氫設備，通過固態(tài)氫氣儲存容器啟動一個或多個子制氫設備，子制氫設備制備一定的氫氣，將該部分氫氣(還可以包括余氣)燃燒作為主制氫設備的啟動加熱源；而后通過主制氫設備制得的氫氣(還可以包括余氣)作為主制氫設備的運行加熱源。因此，本發(fā)明制氫設備無需電機即可保證設備的正常啟動及運行，從而可以保證設備的小型化及移動性。
這里本發(fā)明的描述和應用是說明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實施例中。這里所披露的實施例的變形和改變是可能的，對于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說實施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應該清楚的是，在不脫離本發(fā)明的精神或本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以以其它形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來實現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可以對這里所披露的實施例進行其它變形和改變。
權(quán)利要求
1.一種移動式甲醇水制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括液體儲存容器、固態(tài)氫氣儲存容器、制氫設備；固態(tài)氫氣儲存容器、液體儲存容器分別與制氫設備連接；液體儲存容器中儲存有液態(tài)的甲醇和水； 所述固態(tài)氫氣儲存容器中儲存固態(tài)氫氣，固態(tài)氫氣儲存容器中設有氣化模塊、固化模塊；當制氫系統(tǒng)啟動時，通過氣化模塊將固態(tài)氫氣轉(zhuǎn)換為氣態(tài)氫氣，氣態(tài)氫氣通過燃燒放熱，為制氫設備提供啟動熱能，作為制氫設備的啟動能源；制備氫氣達到設定量時，通過固化模塊將氣態(tài)氫氣轉(zhuǎn)換為固態(tài)氫氣，以備后續(xù)啟動使用； 所述制氫設備包括主制氫設備、一個或多個子制氫設備；所述固態(tài)氫氣儲存容器中的氫氣為一個或多個子制氫設備提供啟動熱能；所述子制氫設備制得的氫氣或/和余氣通過燃燒作為主制氫設備的初始啟動加熱源，當子制氫設備制得的氫氣或/和余氣滿足設定量時，主制氫設備得以全面啟動，制備氫氣；此后，主制氫設備制得的部分氫氣或/和余氣通過燃燒維持主制氫設備運行； 所述子制氫設備包括子換熱器、子氣化室、子重整室、子分離室；所述液體儲存容器、子換熱器、子氣化室、子重整室、子分離室通過管路依次連接；所述固態(tài)氫氣儲存容器中的氫氣用以滿足子氣化室、子重整室、子分離室的環(huán)境參數(shù)；液體儲存容器中的甲醇和水經(jīng)過處理輸送至子重整室重整，制得的氣體在子分離室分離出氫氣；將制得的氫氣及余氣燃燒，為主制氫設備需要加熱的元件提供熱量； 所述主制氫設備包括換熱器、氣化室、重整室、分離室；所述液體儲存容器、換熱器、氣化室、重整室、分離室通過管路依次連接； 所述液體儲存容器中的甲醇和水通過輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進入氣化室氣化； 氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進入重整室，重整室內(nèi)設有催化劑，重整室內(nèi)的溫度為280° -409° ； 重整室與分離室之間的傳送通道經(jīng)過一預熱控溫機構(gòu)，該預熱控溫機構(gòu)用以加熱從重整室輸出的氣體；所述預熱控溫機構(gòu)作為重整室與分離室之間的緩沖，使得從重整室輸出的氣體的溫度與分離室的溫度相同或接近； 所述分離室內(nèi)的溫度設定為400° -460° ;分離室內(nèi)設有膜分離器，從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣。
2.一種移動式甲醇水制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括液體儲存容器、固態(tài)氫氣儲存容器、制氫設備；固態(tài)氫氣儲存容器、液體儲存容器分別與制氫設備連接；液體儲存容器中儲存有液態(tài)的甲醇和水； 所述固態(tài)氫氣儲存容器中儲存固態(tài)氫氣，當制氫系統(tǒng)啟動時，通過氣化模塊將固態(tài)氫氣轉(zhuǎn)換為氣態(tài)氫氣，氣態(tài)氫氣通過燃燒放熱，為制氫設備提供啟動熱能，作為制氫設備的啟動能源； 主制氫設備啟動制氫后，主制氫設備制得的部分氫氣或/和余氣通過燃燒維持主制氫設備運行。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的移動式甲醇水制氫系統(tǒng)，其特征在于 所述固態(tài)氫氣儲存容器中還設有固化模塊；當制備氫氣達到設定量時，通過固化模塊將氣態(tài)氫氣轉(zhuǎn)換為固態(tài)氫氣，以備后續(xù)啟動使用。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的移動式甲醇水制氫系統(tǒng)，其特征在于 所述制氫設備包括換熱器、氣化室、重整室、分離室；所述液體儲存容器、換熱器、氣化室、重整室、分離室通過管路依次連接； 所述液體儲存容器中的甲醇和水通過輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進入氣化室氣化； 氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進入重整室，重整室內(nèi)設有催化劑，重整室內(nèi)的溫度為280° -409° ； 重整室與分離室之間的傳送通道經(jīng)過一預熱控溫機構(gòu)，該預熱控溫機構(gòu)用以加熱從重整室輸出的氣體；所述預熱控溫機構(gòu)作為重整室與分離室之間的緩沖，使得從重整室輸出的氣體的溫度與分離室的溫度相同或接近； 所述分離室內(nèi)的溫度設定為400° -460° ;分離室內(nèi)設有膜分離器，從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的移動式甲醇水制氫系統(tǒng)，其特征在于 所述制氫設備包括主制氫設備及一個或多個子制氫設備；所述固態(tài)氫氣儲存容器中的氫氣為一個或多個子制氫設備提供啟動熱能；所述子制氫設備制得的氫氣或/和余氣通過燃燒作為主制氫設備的初始啟動加熱源，當子制氫設備制得的氫氣或/和余氣滿足設定量時，主制氫設備得以全面啟動，制備氫氣；此后，主制氫設備制得的部分氫氣或/和余氣通過燃燒維持主制氫設備運行； 所述子制氫設備包括子換熱器、子氣化室、子重整室、子分離室；所述液體儲存容器、子換熱器、子氣化室、子重整室、子分離室通過管路依次連接；所述固態(tài)氫氣儲存容器中的氫氣用以滿足子氣化室、子重整室、子分離室的環(huán)境參數(shù)；液體儲存容器中的甲醇和水經(jīng)過處理輸送至子重整室重整，制得的氫氣在子分離室分離；將制得的氫氣及余氣燃燒，為主制氫設備需要加熱的元件提供熱量； 所述主制氫設備包括換熱器、氣化室、重整室、分離室；所述液體儲存容器、換熱器、氣化室、重整室、分離室通過管路依次連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的移動式甲醇水制氫系統(tǒng)，其特征在于 所述系統(tǒng)包括若干子制氫設備，其中，包括多個并聯(lián)的子制氫設備，或/和多個串聯(lián)的子制氫設備； 串聯(lián)的子制氫設備中，一個子制氫設備啟動制氫后，作為下一個子制氫設備的啟動能源。
7.一種利用權(quán)利要求1所述移動式甲醇水制氫系統(tǒng)的制氫方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟 步驟S1:固態(tài)氫氣儲存容器中儲存固態(tài)氫氣，固態(tài)氫氣儲存容器中設有氣化模塊、固化模塊；當制氫系統(tǒng)啟動時，通過氣化模塊將固態(tài)氫氣轉(zhuǎn)換為氣態(tài)氫氣，氣態(tài)氫氣通過燃燒放熱，為一個或多個子制氫設備提供啟動熱能，作為子制氫設備的啟動能源； 步驟S2 :子制氫設備利用固態(tài)氫氣儲存容器中氫氣燃燒獲取的熱能制備氫氣，固態(tài)氫氣儲存容器中的氫氣用以滿足子氣化室、子重整室、子分離室的環(huán)境參數(shù)；液體儲存容器中的甲醇和水經(jīng)過處理輸送至子重整室重整，制得的氣體在子分離室分離出氫氣；將制得的氫氣及余氣燃燒，為主制氫設備需要加熱的元件提供熱量；步驟S3 :制得的氫氣或/和余氣通過燃燒作為主制氫設備的初始啟動加熱源，當子制氫設備制得的氫氣或/和余氣滿足設定量時，主制氫設備制備氫氣； 所述液體儲存容器中的甲醇和水通過輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進入氣化室氣化； 氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進入重整室，重整室內(nèi)設有催化劑，重整室內(nèi)的溫度為280° -409° ； 重整室與分離室之間的傳送通道經(jīng)過一預熱控溫機構(gòu)，該預熱控溫機構(gòu)用以加熱從重整室輸出的氣體；所述預熱控溫機構(gòu)作為重整室與分離室之間的緩沖，使得從重整室輸出的氣體的溫度與分離室的溫度相同或接近； 所述分離室內(nèi)的溫度設定為400° -460° ;分離室內(nèi)設有膜分離器，從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣； 步驟S4 :此后，主制氫設備制得的部分氫氣或/和余氣通過燃燒維持主制氫設備運行； 步驟S5 :制備氫氣達到設定量時，通過固化模塊將氣態(tài)氫氣轉(zhuǎn)換為固態(tài)氫氣，以備后續(xù)啟動使用。
8.一種利用權(quán)利要求2至6之一所述移動式甲醇水制氫系統(tǒng)的制氫方法，其特征在于，所述方法包括 固態(tài)氫氣儲存容器中儲存固態(tài)氫氣，當制氫系統(tǒng)啟動時，通過氣化模塊將固態(tài)氫氣轉(zhuǎn)換為氣態(tài)氫氣，氣態(tài)氫氣通過燃燒放熱，為制氫設備提供啟動熱能，作為制氫設備的啟動能源。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制氫方法，其特征在于 所述方法還包括，在制氫設備設定制得氫氣后，利用固態(tài)氫氣儲存容器中設置的固化模塊將氣態(tài)氫氣轉(zhuǎn)換為固態(tài)氫氣，以備后續(xù)啟動使用。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制氫方法，其特征在于 所述方法還包括主制氫設備啟動制氫后，主制氫設備制得的部分氫氣或/和余氣通過燃燒維持主制氫設備運行。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種移動式甲醇水制氫系統(tǒng)及方法，所述系統(tǒng)包括液體儲存容器、固態(tài)氫氣儲存容器、制氫設備；固態(tài)氫氣儲存容器、液體儲存容器分別與制氫設備連接；液體儲存容器中儲存有液態(tài)的甲醇和水；所述固態(tài)氫氣儲存容器中儲存固態(tài)氫氣，當制氫系統(tǒng)啟動時，通過氣化模塊將固態(tài)氫氣轉(zhuǎn)換為氣態(tài)氫氣，氣態(tài)氫氣通過燃燒放熱，為制氫設備提供啟動熱能，作為制氫設備的啟動能源；主制氫設備啟動制氫后，主制氫設備制得的部分氫氣或/和余氣通過燃燒維持主制氫設備運行。本發(fā)明提出的移動式甲醇水制氫系統(tǒng)及方法，通過增加小體積的固態(tài)氫氣儲存容器，可以為制氫設備提供啟動能源，有利保證制氫設備的便攜性。
文檔編號C01B3/32GK103058137SQ20121056078
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者向華, 龐娟娟, 向德成 申請人:上海合既得動氫機器有限公司