基于甲醇水制氫的便攜式移動制氫機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制氫機，特別是一種基于甲醇水制氫的便攜式移動制氫機。
【背景技術(shù)】
[0002]能源與環(huán)境是人類社會可持續(xù)發(fā)展涉及的最主要問題。氫能是理想的清潔能源之一，已引起極大重視并廣泛使用。如將氫氣直接用于內(nèi)燃機的燃料，可獲得比一般碳氫化合物燃料更高的效率，而且還具有零污染排放的優(yōu)異性能；將氫氣用于氫氧燃料電池則可得到高達45%?60%的化學(xué)能-電能轉(zhuǎn)化效率，而一般的內(nèi)燃機的熱機效率僅為15%。由于質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)的突破，高效燃料電池動力車樣車已陸續(xù)出現(xiàn)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，氫能的應(yīng)用范圍必將不斷擴大，大力開發(fā)氫能具有重大意義。
[0003]氫氣是清潔能源，也是重要的化工原料，雖然氫能源具有如此眾多的優(yōu)點，但目前社會上還是以使用汽油、柴油等不可再生能源為主要的能源，其主要原因是因為移動和保存氫氣的成本過高，大大地阻礙了氫氣作為能源進入到市場生產(chǎn)；目前隨著燃料電池等各種利用氫氣的移動設(shè)備的發(fā)展，對氫氣的需求越來越大，但目前氫氣的移動和保存成本太高，若能設(shè)計出便攜移動制氫的設(shè)備即可解決運輸和儲存氫氣的問題，現(xiàn)在也有通過采用電解水的方式進行制氫，雖然該設(shè)備體積較小可移動制氫，但其必須要連通220V的交流電線和電極，一但開始制氫就不能移動，若要移動則使用需要配備體積龐大重量極重的變壓器，其成本高、難以移動，不是真正意義上的移動制氫。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供能方便移動制氫、體積小、重量輕的一種基于甲醇水制氫的便攜式移動制氫機。
[0005]本發(fā)明解決其問題所采用的技術(shù)方案是:
基于甲醇水制氫的便攜式移動制氫機，包括用于將甲醇水汽化的汽化室和通過催化劑將甲醇水轉(zhuǎn)化成氫氣、甲烷、一氧化碳和二氧化碳混合物的重整室，還包括一個機殼，所述汽化室和重整室設(shè)置在機殼內(nèi)，所述機殼上設(shè)有用于送入甲醇水的甲醇水原料入口、用于輸出氫氣的氫氣出口 ；所述制氫機內(nèi)還設(shè)有讓氫氣選擇性通過的氫氣純化模塊、為重整室提供化學(xué)反應(yīng)必須熱量的燃燒器和用于控制制氫機內(nèi)各模塊運行的主控制面板，所述甲醇水原料入口、汽化室、重整室、氫氣純化模塊的氫氣輸出端和氫氣出口依次相繼連接；所述燃燒器與氫氣純化模塊的剩余氣體輸出端相連，燃燒器所產(chǎn)生的熱量熱傳遞至重整室，燃燒器通過點火電路系統(tǒng)與主控制面板相連。
[0006]本發(fā)明便攜式移動制氫機使用甲醇水制氫技術(shù)，根據(jù)原料及工藝的不同，目前氫氣的制造方法主要有:電解法、烴類水蒸氣轉(zhuǎn)化法、煤氣化和煤水蒸氣轉(zhuǎn)化法、氨或甲醇催化裂解法和石油煉制與石油化工過程中的各種副產(chǎn)氫等等，其中烴類水蒸氣轉(zhuǎn)化法是世界上應(yīng)用最普遍的方法，但該方法適用于化肥及石油化工工業(yè)上大規(guī)模用氫的場合，工藝路線復(fù)雜，流程長，投資大，并不適合在移動制氫機中使用。本發(fā)明便攜式移動制氫機采用甲醇水制氫，甲醇與大規(guī)模的天然氣、輕油蒸汽轉(zhuǎn)化制氫或水煤氣制氫相比，投資省，能耗低，與電解水制氫相比，單位氫氣成本較低，而且運輸存儲方便，操作方便，搬運靈活且安全性好，采用甲醇和水的混合物制氫，所產(chǎn)生的氫氣純度高、產(chǎn)度高，而且采用甲醇制氫不需要外接交流電或使用大型的變壓器，制氫機的體積小；甲醇除了從石油等化學(xué)物質(zhì)中產(chǎn)生，也可以從糞便、植物中產(chǎn)生，其來源更加環(huán)保，是可再生資源和綠色能源、來源便利且能可持續(xù)發(fā)展。
[0007]甲醇和水的混合物通過制氫機的甲醇水原料入口送入汽化室，在氣化室里氣化，氣化后的甲醇水氣體進入重整室催化重整，將甲醇水轉(zhuǎn)化成氫氣h2、甲燒CH4、一氧化碳C0和二氧化碳co2的混合物，該混合物產(chǎn)物直接導(dǎo)流至氫氣純化模塊，該氫氣純化模塊采用膜分離純化技術(shù)，只選擇性的允許氫氣通過，所述過濾出的氫氣從氫氣出口輸出至用于燃料電池和其他的一些需要消耗氫氣的設(shè)備，未通過該氫氣純化模塊過濾膜的殘留氣體包括CO、C02等混合氣體，該殘留混合氣體導(dǎo)入燃燒器，主控制面板通過點火電路系統(tǒng)控制燃燒器點燃殘留混合氣體，燃燒器所產(chǎn)生的熱量傳輸至重整室為重整室提供提供甲醇水催化重整所必須的溫度，以往甲醇水催化需要額外使用天然氣或石油進行加熱以讓重整室達到甲醇水催化所必要的溫度，本設(shè)計通過采用燃燒器燃燒殘留混合氣體為重整室提供熱量的方式，實現(xiàn)了自給供熱。不僅去除了剩余殘留氣體所攜帶的有毒氣體，而且不需使用額外的能源以位置重整室的溫度，不僅環(huán)保，而且有效地減少了制氫機的體積。
[0008]優(yōu)選地，燃燒器設(shè)置在重整室和汽化室的下方。該設(shè)計讓燃燒器燃燒剩余殘留氣體時產(chǎn)生的熱量能更好地傳遞至重整室和氣化室，保持重整室和氣化室達到甲醇水能順利被催化的溫度。
[0009]進一步，所述汽化室和甲醇水原料入口之間還連接有用于存儲甲醇水的甲醇水儲存罐。所述甲醇水通過甲醇水原料入口進入甲醇水儲存罐，再通過甲醇水儲存罐進入氣化室，甲醇水儲存罐用于存儲甲醇水，避免因為外部輸入的甲醇水因為意外中斷而導(dǎo)致甲醇水制氫反應(yīng)的中斷，也可以通過儲備在甲醇水儲存罐內(nèi)的甲醇水進行制氫，使其使用更加方便、增強其移動性能，因此設(shè)置甲醇水儲存罐能提高便攜式移動制氫機的穩(wěn)定性、安全性和實用性。
[0010]進一步，所述甲醇水儲存罐和氣化室之間還連接有單向閥，所述單向閥的通過單向閥控制電路連接至主控制面板。所述單向閥設(shè)置在甲醇水儲存罐和氣化室之間，主控制面板通過單向閥控制電路控制單向閥，用于對控制甲醇水輸入進行控制。
[0011 ] 進一步，所述氫氣純化模塊的氫氣輸出端和氫氣出口之間還連接有用于緩沖氫氣輸出的氫氣緩沖儲存罐。氫氣緩沖儲存罐可對氫氣的輸出進行緩沖，增加本發(fā)明的安全性。
[0012]進一步，還包括一氫氣減壓閥，所述氫氣減壓閥與氫氣緩沖儲存罐相連，所述氫氣緩沖儲存罐內(nèi)還設(shè)有氣壓檢測模塊，所述氫氣減壓閥和氣壓檢測模塊分別與主控制面板相連。氫氣減壓閥收到主控制面板的控制，當(dāng)氣壓檢測模塊檢測到氫氣緩沖儲存罐內(nèi)壓力異常時，可控制氫氣減壓閥打開讓氫氣從氫氣減壓閥排出，增強本發(fā)明的安全性能。
[0013]進一步，所述氫氣緩沖儲存罐包括用與為燃燒器提供啟動燃燒氫氣的氫氣啟動存儲罐，所述氫氣啟動存儲罐與燃燒器連接。當(dāng)便攜式移動制氫機開始制氫時，由于所產(chǎn)生的剩余殘留氣體不足，不足以產(chǎn)生足夠的溫度給重整室使用，所以氫氣啟動存儲罐可以為燃燒器提供啟動燃料，點燃燃燒器為重整室和氣化室提供足夠溫度，因為氫氣啟動存儲罐內(nèi)的氫氣也是由甲醇水重整轉(zhuǎn)化而成的，因此不需要額外的氫氣、天然氣等燃料，讓便攜式移動制氫機的適用性和實用性更好，功能更全面，使用更可靠。
[0014]進一步，還包括換熱器，所述換熱器包括冷流體入口、冷流體出口、熱流體入口和熱流體出口，所述換熱器的冷流體入口、冷流體出口分別與甲醇水原料入口和汽化室相連，換熱器的熱流體入口和熱流體出口分別與氫氣純化模塊的氫氣輸出端和氫氣出口相連。所述換熱器可將從氫氣純化模塊輸出的高溫氫氣的熱量傳輸至甲醇水，不僅能讓輸出的氫氣降溫，使其更加便于存放和使用，也可讓加熱甲醇水，讓甲醇水在氣化室能更加容易地氣化，提高甲醇水的氣化效率和制氫機的制氫效率。
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