專(zhuān)利名稱(chēng)：一種制氫設(shè)備及其制氫方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氫氣制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種制氫設(shè)備，尤其涉及一種只需小功率電機(jī)的制氫設(shè)備；同時(shí)，本發(fā)明還涉及上述制氫設(shè)備的制氫方法。
背景技術(shù)：
在眾多的新能源中，氫能將會(huì)成為21世紀(jì)最理想的能源。這是因?yàn)椋谌紵嗤亓康拿?、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(méi)有灰渣和廢氣，不會(huì)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(yīng)和酸雨。煤和石油的儲(chǔ)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(yuǎn)不會(huì)用完。 氫是一種無(wú)色的氣體。燃燒一克氫能釋放出142千焦?fàn)柕臒崃?，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(yùn)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(dá)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(cāng)庫(kù)”，其中含有11%的氫。泥土里約有I. 5%的氫；石油、煤炭、天然氣、動(dòng)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(chǔ)水量很大，因此可以說(shuō)，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(jià)格相當(dāng)便宜的能源。氫的用途很廣，適用性強(qiáng)。它不僅能用作燃料，而且金屬氫化物具有化學(xué)能、熱能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的功能。例如，儲(chǔ)氫金屬具有吸氫放熱和吸熱放氫的本領(lǐng)，可將熱量?jī)?chǔ)存起來(lái)，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(yīng)用在汽車(chē)上。1976年5月，美國(guó)研制出一種以氫作燃料的汽車(chē)；后來(lái)，日本也研制成功一種以液態(tài)氫為燃料的汽車(chē)；70年代末期，前聯(lián)邦德國(guó)的奔馳汽車(chē)公司已對(duì)氫氣進(jìn)行了試驗(yàn)，他們僅用了五千克氫，就使汽車(chē)行駛了 110公里。用氫作為汽車(chē)燃料，不僅干凈，在低溫下容易發(fā)動(dòng)，而且對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的腐蝕作用小，可延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)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(chē)上所用的汽化器，從而可簡(jiǎn)化現(xiàn)有汽車(chē)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(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)燃料，就可節(jié)油40 %，而且無(wú)需對(duì)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)作多大的改進(jìn)。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(chē)、公路拖車(chē)或者輪船運(yùn)輸都很方便。液態(tài)的氫既可用作汽車(chē)、飛機(jī)的燃料，也可用作火箭、導(dǎo)彈的燃料。美國(guó)飛往月球的“阿波羅”號(hào)宇宙飛船和我國(guó)發(fā)射人造衛(wèi)星的長(zhǎng)征運(yùn)載火箭，都是用液態(tài)氫作燃料的。另外，使用氫-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(cuò)。當(dāng)然，由于成本較高，一時(shí)還難以普遍使用。
現(xiàn)在世界上氫的年產(chǎn)量約為3600萬(wàn)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(lái)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(chēng)為“電老虎”的“電解水制氫”的工藝，利用先進(jìn)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(guò)進(jìn)一步的后處理，可同時(shí)得到氫氣和二氧化碳?xì)狻＜状寂c水蒸氣在一定的溫度、壓力條件下通過(guò)催化劑，在催化劑的作用下，發(fā)生甲醇裂解反應(yīng)和一氧化碳的變換反應(yīng)，生成氫和二氧化碳，這是一個(gè)多組份、多反應(yīng)的氣固催化反應(yīng)系統(tǒng)。反應(yīng)方程如下CH3OH ^ C0+2H2(I)
H2CHCO — C02+H2(2)CH30H+H20 — C02+3H2 (3)重整反應(yīng)生成的H2和CO2,再經(jīng)過(guò)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(shè)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(shè)備為了讓設(shè)備啟動(dòng)，需要大功率的電機(jī)，通常在3000KW以上(如圖I所示)，單單電機(jī)就需要占用大量的空間，使得設(shè)備無(wú)法小型化，移動(dòng)性也很差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種制氫設(shè)備，只需要小功率電機(jī)即可保證設(shè)備的正常運(yùn)行。此外，本發(fā)明還提供上述制氫設(shè)備的制氫方法，只需要小功率電機(jī)即可保證設(shè)備的正常運(yùn)行。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種制氫設(shè)備，所述制氫設(shè)備包括液體儲(chǔ)存容器、主制氫設(shè)備、子制氫設(shè)備；所述子制氫設(shè)備制得的氫氣或/和余氣通過(guò)燃燒作為主制氫設(shè)備的初始啟動(dòng)加熱源，當(dāng)子制氫設(shè)備制得的氫氣或/和余氣滿(mǎn)足設(shè)定量時(shí)，啟動(dòng)主制氫設(shè)備；此后，主制氫設(shè)備制得的部分氫氣或/和余氣通過(guò)燃燒維持主制氫設(shè)備運(yùn)行；所述子制氫設(shè)備包括小功率電機(jī)、子換熱器、子氣化室、子重整室、子分離室；所述液體儲(chǔ)存容器、子換熱器、子氣化室、子重整室、子分離室通過(guò)管路依次連接；所述小功率電機(jī)用以滿(mǎn)足子氣化室、子重整室、子分離室的環(huán)境參數(shù)；液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水經(jīng)過(guò)處理輸送至子重整室重整、子分離室分離；將制得的氫氣及余氣燃燒，為主制氫設(shè)備需要加熱的元件提供熱量。所述主制氫設(shè)備包括換熱器、氣化室、重整室、分離室；所述液體儲(chǔ)存容器、換熱器、氣化室、重整室、分離室通過(guò)管路依次連接；所述液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水通過(guò)輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進(jìn)入氣化室氣化；氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進(jìn)入重整室，重整室內(nèi)設(shè)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(guò)一預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從重整室輸出的氣體；所述預(yù)熱控溫機(jī)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(shè)定為400° -460° ;分離室內(nèi)設(shè)有膜分離器，從膜分離器的
產(chǎn)氣端得到氫氣?！N制氫設(shè)備，所述制氫設(shè)備包括液體儲(chǔ)存容器、主制氫設(shè)備、一個(gè)或多個(gè)子制氫設(shè)備；所述子制氫設(shè)備作為主制氫設(shè)備的加熱單元；所述子制氫設(shè)備制得的氫氣或/和余氣作為主制氫設(shè)備的初始啟動(dòng)能源，當(dāng)子制氫設(shè)備制得的氫氣或/和余氣滿(mǎn)足設(shè)定量時(shí)，啟動(dòng)主制氫設(shè)備；此后，主制氫設(shè)備制得的部分氫氣或/和余氣維持主制氫設(shè)備運(yùn)行。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述制氫設(shè)備包括若干子制氫設(shè)備，包括第一子制氫設(shè)備、第二子制氫設(shè)備、第三子制氫設(shè)備、……、第N子制氫設(shè)備，各子制氫設(shè)備依次串聯(lián)；各子制氫設(shè)備單位時(shí)間的制氫量依次變大；第一子制氫設(shè)備作為第二子制氫設(shè)備的加熱單元，第i子制氫設(shè)備作為第i + Ι子制氫設(shè)備的加熱單元，第N子制氫設(shè)備作為主制氫設(shè)備的加熱單元；其中，i為整數(shù)，I < i
<N。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述制氫設(shè)備包括若干子制氫設(shè)備，部分子制氫設(shè)備并聯(lián)設(shè)置。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述子制氫設(shè)備包括小功率電機(jī)、子重整室，所述子重整室為小規(guī)模重整室，子制氫設(shè)備單位時(shí)間的制氫量小于主制氫設(shè)備時(shí)間的制氫量；所述小功率電機(jī)用以滿(mǎn)足子重整室的環(huán)境參數(shù)；液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水經(jīng)過(guò)處理輸送至子重整室重整；將制得的氫氣及余氣燃燒，為主制氫設(shè)備需要加熱的元件提供熱量。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述子制氫設(shè)備包括小功率電機(jī)、子換熱器、子氣化室、子重整室、子分離室；所述液體儲(chǔ)存容器、子換熱器、子氣化室、子重整室、子分離室通過(guò)管路依次連接；所述小功率電機(jī)用以滿(mǎn)足子氣化室、子重整室、子分離室的環(huán)境參數(shù)；液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水經(jīng)過(guò)處理輸送至子重整室重整、子分離室分離；將制得的氫氣及余氣燃燒，為主制氫設(shè)備需要加熱的元件提供熱量。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述主制氫設(shè)備包括換熱器、氣化室、重整室、分離室；所述液體儲(chǔ)存容器、換熱器、氣化室、重整室、分離室通過(guò)管路依次連接；所述液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水通過(guò)輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進(jìn)入氣化室氣化；氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進(jìn)入重整室，重整室內(nèi)設(shè)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(guò)一預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從重整室輸出的氣體；所述預(yù)熱控溫機(jī)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(shè)定為400° -460° ;分離室內(nèi)設(shè)有膜分離器，從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣。一種上述制氫設(shè)備的制氫方法，所述方法包括如下步驟啟動(dòng)子制氫設(shè)備制備氫氣，子制氫設(shè)備制得的氫氣或/和余氣，作為主制氫設(shè)備的初始啟動(dòng)能源；當(dāng)子制氫設(shè)備制得的氫氣或/和余氣滿(mǎn)足設(shè)定量時(shí)，啟動(dòng)主制氫設(shè)備，主制氫設(shè)備制備氫氣；主制氫設(shè)備制得的部分氫氣或/和余氣維持主制氫設(shè)備運(yùn)行。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述子制氫設(shè)備的制氫步驟包括 步驟Sll :將甲醇和水通過(guò)輸送裝置輸送至子換熱器換熱，換熱后進(jìn)入子氣化室氣化；步驟S12 :氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進(jìn)入子重整室，子重整室內(nèi)設(shè)有催化劑，子重整室內(nèi)的溫度為280° -409° ；步驟S13 :子重整室與子分離室之間的傳送通道經(jīng)過(guò)一子預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該子預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從子重整室輸出的氣體；所述子預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)作為子重整室與子分離室之間的緩沖，使得從子重整室輸出的氣體的溫度與子分離室的溫度相同或接近；步驟S14:所述子分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為400° -460° ;子分離室內(nèi)設(shè)有子膜分離器，從子膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述主制氫設(shè)備的制氫步驟包括步驟S21 :將甲醇和水通過(guò)輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進(jìn)入氣化室氣化；步驟S22 :氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進(jìn)入重整室，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑，重整室內(nèi)的溫度為280° -409° ；步驟S23 :重整室與分離室之間的傳送通道經(jīng)過(guò)一預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從重整室輸出的氣體；所述預(yù)熱控溫機(jī)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；步驟S24:所述分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為400° -460° ;分離室內(nèi)設(shè)有膜分離器，從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明提出的制氫設(shè)備及其制氫方法，通過(guò)增加子制氫設(shè)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(shè)備的啟動(dòng)加熱源；而后通過(guò)主制氫設(shè)備制得的氫氣(還可以包括余氣)作為主制氫設(shè)備的運(yùn)行加熱源。因此，本發(fā)明制氫設(shè)備只需要小功率電機(jī)(如30W)即可保證設(shè)備的正常啟動(dòng)及運(yùn)行，從而可以保證設(shè)備的小型化及移動(dòng)性。


圖I為現(xiàn)有制氫設(shè)備的部分組成示意圖。圖2為本發(fā)明制氫設(shè)備的部分組成示意圖。圖3為本發(fā)明制氫設(shè)備的啟動(dòng)原理圖。圖4為實(shí)施例二中本發(fā)明制氫設(shè)備的啟動(dòng)原理圖。圖5為實(shí)施例三中本發(fā)明制氫設(shè)備的啟動(dòng)原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。實(shí)施例一請(qǐng)參閱圖2，本發(fā)明揭示了一種制氫設(shè)備，所述制氫設(shè)備包括液體儲(chǔ)存容器10、主制氣設(shè)備30、子制氣設(shè)備20。所述子制氫設(shè)備20制得的氫氣或/和余氣通過(guò)燃燒作為主制氫設(shè)備30的初始啟動(dòng)加熱源，當(dāng)子制氫設(shè)備20制得的氫氣或/和余氣滿(mǎn)足設(shè)定量時(shí)，啟動(dòng)主制氫設(shè)備30 ;此后，主制氫設(shè)備30制得的部分氫氣或/和余氣通過(guò)燃燒維持主制氫設(shè)備運(yùn)行。所述子制氫設(shè)備包括小功率電機(jī)、子換熱器、子氣化室、子重整室、子分離室；所述液體儲(chǔ)存容器、子換熱器、子氣化室、子重整室、子分離室通過(guò)管路依次連接。所述小功率電機(jī)用以滿(mǎn)足子氣化室、子重整室、子分離室的環(huán)境參數(shù)；如圖3所示，小功率電機(jī)通常只 需要30W即可滿(mǎn)足需要，可以將制得的氫氣及余氣存儲(chǔ)，如存儲(chǔ)5m3。液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水經(jīng)過(guò)處理后輸送至子重整室重整、子分離室分離(也可以不進(jìn)行分離操作)；將制得的氫氣及余氣燃燒，為主制氫設(shè)備需要加熱的元件提供熱量。本實(shí)施例中，所述主制氫設(shè)備包括換熱器、氣化室、重整室、分離室；所述液體儲(chǔ)存容器、換熱器、氣化室、重整室、分離室通過(guò)管路依次連接。所述液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水通過(guò)輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進(jìn)入氣化室氣化。氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進(jìn)入重整室，重整室內(nèi)設(shè)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(guò)一預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從重整室輸出的氣體；所述預(yù)熱控溫機(jī)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(shè)定為400° -460° ;分離室內(nèi)設(shè)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)明制氫設(shè)備的組成，本發(fā)明在揭示上述設(shè)備的同時(shí)，還揭示一種上述制氫設(shè)備的制氫方法。所述方法包括如下步驟啟動(dòng)子制氫設(shè)備制備氫氣，子制氫設(shè)備制得的氫氣或/和余氣，作為主制氫設(shè)備的初始啟動(dòng)能源。當(dāng)子制氫設(shè)備制得的氫氣或/和余氣滿(mǎn)足設(shè)定量時(shí)，啟動(dòng)主制氫設(shè)備，主制氫設(shè)備制備氫氣。主制氫設(shè)備制得的部分氫氣或/和余氣維持主制氫設(shè)備運(yùn)行。其中，所述子制氫設(shè)備的制氫步驟包括步驟Sll :將甲醇和水通過(guò)輸送裝置輸送至子換熱器換熱，換熱后進(jìn)入子氣化室氣化；步驟S12 :氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進(jìn)入子重整室，子重整室內(nèi)設(shè)有催化劑，子重整室內(nèi)的溫度為280° -409° ；步驟S13 :子重整室與子分離室之間的傳送通道經(jīng)過(guò)一子預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該子預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從子重整室輸出的氣體；所述子預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)作為子重整室與子分離室之間的緩沖，使得從子重整室輸出的氣體的溫度與子分離室的溫度相同或接近；步驟S14:所述子分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為400° -460° ;子分離室內(nèi)設(shè)有子膜分離器，從子膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣。所述主制氫設(shè)備的制氫步驟包括如下步驟步驟S21 :將甲醇和水通過(guò)輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進(jìn)入氣化室氣化；
步驟S22 :氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進(jìn)入重整室，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑，重整室內(nèi)的溫度為280° -409° ；步驟S23 :重整室與分離室之間的傳送通道經(jīng)過(guò)一預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從重整室輸出的氣體；所述預(yù)熱控溫機(jī)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；步驟S24:所述分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為400° -460° ;分離室內(nèi)設(shè)有膜分離器，從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣。實(shí)施例二 請(qǐng)參閱圖4，本實(shí)施例中，所述制氫設(shè)備包括若干子制氫設(shè)備，包括第一子制氫設(shè)備、第二子制氫設(shè)備、第三子制氫設(shè)備、……、第N子制氫設(shè)備，各子制氫設(shè)備依次串聯(lián)；各子制氫設(shè)備單位時(shí)間的制氫量依次變大。 第一子制氫設(shè)備作為第二子制氫設(shè)備的加熱單元，第i子制氫設(shè)備作為第i+Ι子制氫設(shè)備的加熱單元，第N子制氫設(shè)備作為主制氫設(shè)備的加熱單元；其中，i為整數(shù)，I < i
<N。實(shí)施例三請(qǐng)參閱圖5，本實(shí)施例中，所述制氫設(shè)備包括若干子制氫設(shè)備，部分子制氫設(shè)備并聯(lián)設(shè)置。綜上所述，本發(fā)明提出的制氫設(shè)備及其制氫方法，通過(guò)增加子制氫設(shè)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(shè)備的啟動(dòng)加熱源；而后通過(guò)主制氫設(shè)備制得的氫氣(還可以包括余氣)作為主制氫設(shè)備的運(yùn)行加熱源。因此，本發(fā)明制氫設(shè)備只需要小功率電機(jī)(如30W)即可保證設(shè)備的正常啟動(dòng)及運(yùn)行，從而可以保證設(shè)備的小型化及移動(dòng)性。這里本發(fā)明的描述和應(yīng)用是說(shuō)明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實(shí)施例中。這里所披露的實(shí)施例的變形和改變是可能的，對(duì)于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)實(shí)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(yīng)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(lái)實(shí)現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可以對(duì)這里所披露的實(shí)施例進(jìn)行其它變形和改變。
權(quán)利要求
1.一種制氫設(shè)備，其特征在于，所述制氫設(shè)備包括液體儲(chǔ)存容器、主制氫設(shè)備、子制氫設(shè)備； 所述子制氫設(shè)備制得的氫氣或/和余氣通過(guò)燃燒作為主制氫設(shè)備的初始啟動(dòng)加熱源，當(dāng)子制氫設(shè)備制得的氫氣或/和余氣滿(mǎn)足設(shè)定量時(shí)，啟動(dòng)主制氫設(shè)備；此后，主制氫設(shè)備制得的部分氫氣或/和余氣通過(guò)燃燒維持主制氫設(shè)備運(yùn)行； 所述子制氫設(shè)備包括小功率電機(jī)、子換熱器、子氣化室、子重整室、子分離室；所述液體儲(chǔ)存容器、子換熱器、子氣化室、子重整室、子分離室通過(guò)管路依次連接； 所述小功率電機(jī)用以滿(mǎn)足子氣化室、子重整室、子分離室的環(huán)境參數(shù)；液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水經(jīng)過(guò)處理輸送至子重整室重整、子分離室分離；將制得的氫氣及余氣燃燒，為主制氫設(shè)備需要加熱的元件提供熱量； 所述主制氫設(shè)備包括換熱器、氣化室、重整室、分離室；所述液體儲(chǔ)存容器、換熱器、氣化室、重整室、分離室通過(guò)管路依次連接； 所述液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水通過(guò)輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進(jìn)入氣化室氣化； 氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進(jìn)入重整室，重整室內(nèi)設(shè)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(guò)一預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從重整室輸出的氣體；所述預(yù)熱控溫機(jī)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(shè)定為400° -460° ;分離室內(nèi)設(shè)有膜分離器，從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣。
2.一種制氫設(shè)備，其特征在于，所述制氫設(shè)備包括液體儲(chǔ)存容器、主制氫設(shè)備、一個(gè)或多個(gè)子制氫設(shè)備；所述子制氫設(shè)備作為主制氫設(shè)備的加熱單元； 所述子制氫設(shè)備制得的氫氣或/和余氣作為主制氫設(shè)備的初始啟動(dòng)能源，當(dāng)子制氫設(shè)備制得的部分氫氣或/和余氣滿(mǎn)足設(shè)定量時(shí)，啟動(dòng)主制氫設(shè)備；此后，主制氫設(shè)備制得的氫氣或/和余氣維持主制氫設(shè)備運(yùn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制氫設(shè)備，其特征在于 所述制氫設(shè)備包括若干子制氫設(shè)備，包括第一子制氫設(shè)備、第二子制氫設(shè)備、第三子制氫設(shè)備、……、第N子制氫設(shè)備，各子制氫設(shè)備依次串聯(lián)；各子制氫設(shè)備單位時(shí)間的制氫量依次變大； 第一子制氫設(shè)備作為第二子制氫設(shè)備的加熱單元，第i子制氫設(shè)備作為第i+Ι子制氫設(shè)備的加熱單元，第N子制氫設(shè)備作為主制氫設(shè)備的加熱單元；其中，i為整數(shù)，I < i < N。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的制氫設(shè)備，其特征在于 所述制氫設(shè)備包括若干子制氫設(shè)備，部分子制氫設(shè)備并聯(lián)設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制氫設(shè)備，其特征在于 所述子制氫設(shè)備包括小功率電機(jī)、子重整室，所述子重整室為小規(guī)模重整室，子制氫設(shè)備單位時(shí)間的制氫量小于主制氫設(shè)備時(shí)間的制氫量； 所述小功率電機(jī)用以滿(mǎn)足子重整室的環(huán)境參數(shù)；液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水經(jīng)過(guò)處理輸送至子重整室重整；將制得的氫氣及余氣燃燒，為主制氫設(shè)備需要加熱的元件提供熱量。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制氫設(shè)備，其特征在于 所述子制氫設(shè)備包括小功率電機(jī)、子換熱器、子氣化室、子重整室、子分離室；所述液體儲(chǔ)存容器、子換熱器、子氣化室、子重整室、子分離室通過(guò)管路依次連接； 所述小功率電機(jī)用以滿(mǎn)足子氣化室、子重整室、子分離室的環(huán)境參數(shù)；液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水經(jīng)過(guò)處理輸送至子重整室重整、子分離室分離；將制得的氫氣及余氣燃燒，為主制氫設(shè)備需要加熱的元件提供熱量。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制氫設(shè)備，其特征在于 所述主制氫設(shè)備包括換熱器、氣化室、重整室、分離室；所述液體儲(chǔ)存容器、換熱器、氣化室、重整室、分離室通過(guò)管路依次連接； 所述液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水通過(guò)輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進(jìn)入氣化室氣化； 氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進(jìn)入重整室，重整室內(nèi)設(shè)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(guò)一預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從重整室輸出的氣體；所述預(yù)熱控溫機(jī)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(shè)定為400° -460° ;分離室內(nèi)設(shè)有膜分離器，從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣。
8.—種權(quán)利要求2所述制氫設(shè)備的制氫方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟 啟動(dòng)子制氫設(shè)備制備氫氣，子制氫設(shè)備制得的部分氫氣或/和余氣，作為主制氫設(shè)備的初始啟動(dòng)能源； 當(dāng)子制氫設(shè)備制得的氫氣或/和余氣滿(mǎn)足設(shè)定量時(shí)，啟動(dòng)主制氫設(shè)備，主制氫設(shè)備制備氫氣; 主制氫設(shè)備制得的部分氫氣或/和余氣維持主制氫設(shè)備運(yùn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制氫方法，其特征在于 所述子制氫設(shè)備的制氫步驟包括 步驟Sll :將甲醇和水通過(guò)輸送裝置輸送至子換熱器換熱，換熱后進(jìn)入子氣化室氣化；步驟S12 :氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進(jìn)入子重整室，子重整室內(nèi)設(shè)有催化劑，子重整室內(nèi)的溫度為280° -409° ； 步驟S13 :子重整室與子分離室之間的傳送通道經(jīng)過(guò)一子預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該子預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從子重整室輸出的氣體；所述子預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)作為子重整室與子分離室之間的緩沖，使得從子重整室輸出的氣體的溫度與子分離室的溫度相同或接近； 步驟S14:所述子分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為400° -460° ;子分離室內(nèi)設(shè)有子膜分離器，從子膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制氫方法，其特征在于 所述主制氫設(shè)備的制氫步驟包括 步驟S21 :將甲醇和水通過(guò)輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進(jìn)入氣化室氣化； 步驟S22 :氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進(jìn)入重整室，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑，重整室內(nèi)的溫度為 280° -409° ；步驟S23 :重整室與分離室之間的傳送通道經(jīng)過(guò)一預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從重整室輸出的氣體；所述預(yù)熱控溫機(jī)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； 步驟S24:所述分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為400° -460° ;分離室內(nèi)設(shè)有膜分離器，從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種制氫設(shè)備及其制氫方法，所述制氫設(shè)備包括液體儲(chǔ)存容器、主制氫設(shè)備、一個(gè)或多個(gè)子制氫設(shè)備；所述子制氫設(shè)備作為主制氫設(shè)備的加熱單元；所述子制氫設(shè)備制得的氫氣或/和余氣作為主制氫設(shè)備的初始啟動(dòng)能源，當(dāng)子制氫設(shè)備制得的氫氣或/和余氣滿(mǎn)足設(shè)定量時(shí)，啟動(dòng)主制氫設(shè)備；此后，主制氫設(shè)備制得的氫氣或/和余氣維持主制氫設(shè)備運(yùn)行。本發(fā)明提出的制氫設(shè)備及其制氫方法，通過(guò)增加子制氫設(shè)備制備一定的氫氣，將該部分氫氣燃燒作為主制氫設(shè)備的啟動(dòng)加熱源；而后通過(guò)主制氫設(shè)備制得的氫氣作為主制氫設(shè)備的運(yùn)行加熱源。因此，本發(fā)明制氫設(shè)備只需要小功率電機(jī)即可保證設(shè)備的正常啟動(dòng)及運(yùn)行，從而可以保證設(shè)備的小型化及移動(dòng)性。
文檔編號(hào)C01B3/38GK102849679SQ20121011158
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月16日
發(fā)明者向華, 龐娟娟, 向德成 申請(qǐng)人:潔星環(huán)?？萍纪顿Y(上海)有限公司