一種甲醇水制氫機的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及氫氣制備設備技術領域，特別涉及一種甲醇水制氫機。
【背景技術】
[0002]氫，是一種21世紀最理想的能源之一，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主要是COjPSO2，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制取氫，那么氫也將是一種價格相當便宜的能源。
[0003]目前，世界上氫的年產(chǎn)量約為3600萬噸，制氫方法主要有兩種:其一、絕大部分氫是從石油、煤炭和天然氣中制取，這種方法需要消耗本來就很緊缺的礦物燃料；其二、約有4%的氫是用電解水的方法制取，這種方法消耗電能大，很不劃算。隨著技術的進步，采用甲醇和水重整制氫的技術漸漸得到發(fā)展，其能減少化工生產(chǎn)中的能耗和降低成本，并有望替代電能消耗特別大的電解水制氫工藝。利用先進的甲醇水蒸氣重整技術制取4與0)2的混合氣體，再經(jīng)鈀膜分離器分離，可分別得到HjP CO 2。
[0004]參照中國發(fā)明申請201310340475.0 (申請人:上海合既得動氫機器有限公司)，該專利公開了一甲醇水制氫系統(tǒng)，甲醇與水蒸氣重整器的重整室內(nèi)，在350-409°C溫度下1-5MPa的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，生成氫氣和二氧化碳，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:
(I)CH3OH — C0+2H2； (2) H 20+C0 — C02+H2； (3) CH 30H+H20 — C02+3H2，重整反應生成的 H2^P CO2,再經(jīng)過分離室的鈀膜分離器將HjP CO 2分離，得到高純氫氣。在重整器內(nèi)，還設置有氣化室及燃燒室，氣化室用于將甲醇與水進入重整器前氣化成蒸氣，而燃燒室用于通過H2燃燒放熱，為重整室提供350-409°C的重整反應溫度，以及為氣化室提供熱量。
[0005]然而，上述甲醇水制氫系統(tǒng)還存在以下缺失:其一、由于重整器需要設置燃燒室，因此，重整器還需要設置用于扇入空氣中氧氣的進風風扇和進風通道，以及用于排出燃燒后產(chǎn)生的廢氣的煙窗，高溫廢氣從煙窗排出，不僅浪費熱能，而且容易影響制氫系統(tǒng)各部分設備運轉；其二、燃燒室內(nèi)，氫氣燃燒溫度往往會短時間內(nèi)飚升至1000°c以上，容易燒壞重整器，并且，氫氣燃燒放熱的方式難以控制，燃燒室的溫度穩(wěn)定性差(燃燒室的溫度通常要求405-570°C之間)；其三、重整器設置氣化室、燃燒室等腔室、進風風扇、進風通道、及煙窗等部件，增大了重整器的結構復雜性和檢修難度。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有技術中的不足，提供一種甲醇水制氫機，該制氫機的重整器無需設置燃燒室、進風風扇、進風通道和煙窗，重整器內(nèi)的加熱溫度容易控制、穩(wěn)定，重整器結構較為簡單、工作穩(wěn)定，檢修難度較小。
[0007]為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案是:一種甲醇水制氫機，包括甲醇水儲存容器、輸送泵、換熱器、重整器、分離裝置及燃料電池，其中:
[0008]甲醇水儲存容器，其內(nèi)儲存有液態(tài)的甲醇和水；
[0009]輸送泵，用于將甲醇水儲存容器中的甲醇和水輸送至重整器的重整室；
[0010]換熱器，安裝于輸送泵與重整器之間的輸送管道上，低溫的甲醇和水在換熱器中，與重整室輸出的高溫混合氣體進行換熱，甲醇和水溫度升高、汽化；
[0011]重整器，設有重整室及電加熱器，電加熱器為重整室提供熱能，重整室內(nèi)設有催化劑，甲醇和水在重整室內(nèi)發(fā)生甲醇和水的重整制氫反應，制得以二氧化碳和氫氣為主的高溫混合氣體，該高溫混合氣體經(jīng)換熱器后，進入分離裝置，該高溫混合氣體在換熱器中，與低溫的甲醇和水進行換熱，混合氣體溫度降低；
[0012]分離裝置，用于分離以二氧化碳和氫氣為主的混合氣體，混合氣體經(jīng)分離裝置后，分離出氫氣，一部分氫氣進入燃料電池；
[0013]燃料電池，氫氣及空氣中的氧氣在燃料電池內(nèi)，發(fā)生電化學反應，產(chǎn)生電能，產(chǎn)生的電能為輸送泵及重整器的電加熱器供電。
[0014]作為對本實用新型的進一步闡述:
[0015]所述換熱器與重整器之間還設有補償汽化裝置，該補償汽化裝置設有電加熱器，所述甲醇和水經(jīng)補償汽化裝置后可進一步汽化；所述燃料電池產(chǎn)生的電能還為補償汽化裝置的電加熱器供電。
[0016]所述分離裝置與燃料電池之間還設有氣體分流器，該氣體分流器可將從分離裝置輸出的氫氣分流出一部分給燃料電池。
[0017]所述重整器的電加熱器包括電阻發(fā)熱體及金屬鑄件導熱體，該金屬鑄件導熱體包覆于重整室外。
[0018]所述分離裝置為在多孔陶瓷表面真空鍍鈀銀合金的膜分離裝置，鍍膜層為鈀銀合金，鈀銀合金的質(zhì)量百分比鈀占75%-78%，銀占22%-25%。
[0019]所述重整器設置有電池啟動裝置，該電池啟動裝置可在重理器啟動過程中，為輸送泵及重整器的電加熱器供電；所述重整器或設置有燃燒式啟動裝置，該燃燒式啟動裝置可在重理器啟動過程中，通過燃燒甲醇為重整室加熱。
[0020]所述甲醇水制氫機還設有貯氫瓶，該貯氫瓶可在重理器啟動過程中，為燃料電池輸入氫氣，使燃料電池工作，產(chǎn)生電能，為輸送泵及重整器的電加熱器供電。
[0021]本實用新型的有益效果是:其一、由于本實用新型的重整器設置有為重整室加熱的電加熱器，因此重整器無需設置燃燒室、進風風扇、進風通道和煙窗，整體上為一封閉的重整器，不會排放高溫廢氣，避免了熱能浪費，避免了因高溫廢氣影響制氫系統(tǒng)各部分設備運轉，避免了因燃燒對重整器的破壞問題；其二、本實用新型電加熱器及輸送泵的電能由燃料電池提供，而燃料電池所需要的氫氣又來自于本實用新型制得的氫氣，因此，本實用新型無需外接市電，即可實現(xiàn)電加熱器及輸送泵的工作，因而使本實用新型適應性極強，不受地域條件和市電的限制；其三、電加熱器的加熱溫度容易控制，本實用新型能穩(wěn)定地令重整室保持350-409°C的重整反應溫度；其四、重整器無需設置氣化室、燃燒室等腔室、進風風扇、 進風通道、及煙窗等部件，極大降低了重整器的結構復雜性和檢修難度。
【附圖說明】
[0022]圖1為本實用新型的整體結構方框圖。
[0023]圖2為本實用新型一優(yōu)選實施例的整體結構方框圖。
[0024]圖中:1.甲醇水儲存容器；2.輸送泵；3.換熱器；4.重整器；41.重整室；42.電加熱器；5.分離裝置；6.燃料電池；7.補償汽化裝置；71.電加熱器；8.氣體分流器；9.1C氫瓶。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖對本實用新型的結構原理和工作原理作進一步詳細說明。
[0026]如圖1所示，一種甲醇水制氫機，包括甲醇水儲存容器1、輸送泵2、換熱器3、重整器4、分離裝置5及燃料電池6，其中:
[0027]甲醇水儲存容器1，其內(nèi)儲存有液態(tài)的甲醇和水；
[0028]輸送泵2，用于將甲醇水儲存容器I中的甲醇和水輸送至重整器4的重整室41 ;
[0029]換熱器3，安裝于輸送泵2與重整器4之間的輸送管道上，低溫的甲醇和水在換熱器3中，與重整室4輸出的高溫混合氣體進行換熱，甲醇和水溫度升高、汽化；
[0030]重整器4，設有重整室41及電加熱器