一种适用于燃料电池的重整制氢装置及使用方法与流程

本发明涉及重整制氢领域，具体涉及一种适用于燃料电池的重整制氢装置及使用方法。

背景技术：

燃料电池作为当下新兴发电装置，具有静音、环保等特征，主要电堆模块的工作为氢气与氧气进行化学反应释放电能的过程，但氢源在生产、储存、运输等方便具有较大的安全隐患且成本高昂，特别针对小型化、分布式的燃料燃料电池发电系统，氢源的制备及安全防护更显得尤为重要。

由于氢的活跃性及分子特征、在燃料电池的应用中，更多的装置、工程成本偏向于氢源的制备、高压储存、特种运输、安全防护等多方面，进一步影响燃料电池发电系统的商业化应用，使其难以得到泛推广、应用；在制备过程中与空气直接接触安全性低，且对于氢的制备量不易控制。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是燃料电池的氢气本地化制备问题，避免直接接触空气制备氢气，目的在于提供一种能够解决上述问题的燃料电池用的重整制氢装置。

本发明通过下述技术方案实现：

一种适用于燃料电池的重整制氢装置，包括挡板、封筒、重整室、分流板和挡氢板，所述重整室一端与挡板连接，另一端与分流板连接，所述挡氢板与分流板相连接，所述封筒完全罩住重整室。本装置中封筒主要用于将重整催化剂填入重整腔后进行密封，避免重整催化剂的氧化，同时与重整腔配合形成气体流道。

所述重整室作为重整制氢装置的主要部件，包括出氢口、导热腔、燃料预热腔、重整腔、燃料进口、翅片、温探孔等，所述导热腔位于重整室中部为贯穿重整室的通孔且其内部设置有翅片；所述导热腔的上下两侧设置有燃料预热腔；所述导热腔设置有出氢口和燃料进口；所述重整腔为双通道或多通道螺旋结构，所述重整腔与封筒间形成一个封闭环境解决了燃料电池氢源易燃易爆的问题；所述重整腔的螺旋结构上设置有温探孔，通过热传导装置可对整个重整室的温度进行监控，保证装置的温度能够稳定在工作所需的温度。本装置可以通入高温流体进行供热，并有效的将进入重整腔的燃料进行了预热，使得燃料进入重整腔即可进行重整制氢反应，并通过螺旋槽进行充分的重整反应，然后在挡氢板位置进行汇合后输出富氧气体。

进一步的技术方案：

所述出氢口与重整腔一端的一条螺旋通道连接，所述燃料进口与重整腔同一端另一条螺旋通道连接。

进一步的：所述挡板上设置有与导热腔尺寸相适配的孔。在本装置中挡板主要用于将预热后的燃料进行密封并导入重整腔内。

所述分流板设置有与导热腔尺寸相适配的孔；所述分流板与燃料预热腔相适配的燃料进口接头且燃料预热腔与燃料进口接头连通。本装置中分流板主要用于将预热后的燃料进行密封并导入重整腔内，并限制获得氢气从出氢口排出。

所述挡氢板为半环形结构，且设置有出氢口接头，所述出氢口接口与出氢口连通；所述半环形结构缺口处位置与燃料进口接头相适配。本装置中挡氢板主要用于将重整腔中生成的富氢气体汇合输出。

一种适用于燃料电池的重整制氢装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤一：在温探孔内装上温度探测器；

步骤二：向导热腔通入热源气体，对重整室进行预热；

步骤三：当温度探测器检测到重整室温度达到工作温度时，通过燃料进口向燃料预热腔内通入燃料进行汽化；

步骤四：汽化后的燃料进入重整腔，并与重整腔内的催化剂混合；

步骤五：燃料和催化剂混合后，在重整腔内发生反应，生成富氢气体；

步骤六：所制得的氢气有出氢口排出重整腔供燃料电池发电。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明一种适用于燃料电池的重整制氢装置及使用方法，本装置具有小型化、高效率、高集成等优点，能够有效的解决燃料电池的氢气本地化制备问题；

2、本发明一种适用于燃料电池的重整制氢装置及使用方法，采用封筒结构使得整个制作过程中，氢气和空气都完全隔离；

3、本发明一种适用于燃料电池的重整制氢装置及使用方法，本装置中重整室结构能有效的将燃料的预热与重整集成在一起，无需增加预热源；

4、本发明一种适用于燃料电池的重整制氢装置及使用方法，重整制氢装置具有圆形螺旋结构，可兼容立式或卧式发电系统，从结构设计上减少、甚至避免了可能发生的催化剂水淹现象，而且圆形螺旋结构温度传播更加均匀，同时在有效的体积前提下增加了燃料流动长度(时间)，提升燃料反应转化率；

5、本发明一种适用于燃料电池的重整制氢装置及使用方法，本装置采用流体热源供热，与常规重整器采用“点火”供热不同，避免了明火燃烧，提升了系统安全性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1是本发明一种适用于燃料电池的重整制氢装置及使用方法，装置的装配示意图示意图。

图2是本发明一种适用于燃料电池的重整制氢装置及使用方法，装置中挡板结构示意图。

图3是本发明一种适用于燃料电池的重整制氢装置及使用方法，装置中封筒结构示意图。

图4是本发明一种适用于燃料电池的重整制氢装置及使用方法，装置中重整室结构示意图。

图5是本发明一种适用于燃料电池的重整制氢装置及使用方法，装置中分流板结构示意图。

图6是本发明一种适用于燃料电池的重整制氢装置及使用方法，装置中挡氢板结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-挡板，2-封筒，3-重整室，4-分流板，5-挡氢板，31-出氢口，32-导热腔，33-燃料预热腔，34-重整腔，35-燃料进口，36-翅片，37-温探孔，41-燃料进口接头，51-出氢口接头。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1-图6所示，一种适用于燃料电池的重整制氢装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤一：在温探孔37内装上温度探测器；

步骤二：向导热腔32通入热源气体，对重整室3进行预热；

步骤三：当温度探测器检测到重整室3温度达到工作温度时，通过燃料进口35向燃料预热腔33内通入燃料进行汽化；

步骤四：汽化后的燃料进入重整腔34，并与重整腔34内的催化剂混合；

步骤五：燃料和催化剂混合后，在重整腔34内发生反应，生成富氢气体；

步骤六：所制得的氢气有出氢口31排出重整腔34供燃料电池发电。

实施例2:

如图1-图6所示，一种适用于燃料电池的重整制氢装置，本发明采用耐温高导热的合金材料制成，且材料且有较好的耐热性、耐腐蚀性等特征。将外部流体热源通入重整室3所设置的导热腔32中，通过热传导使得整个重整室3到达所需的工作温度(重整催化剂的工作温度，如铜基催化剂在220度左右)。本发明中提出的重整室3设置有燃料预热腔33，可以将通入的燃料进行预热汽化后注入重整腔34。本发明提出的重整室3设置有重整腔34，且重整腔34成双通道螺旋结构。本发明提出的重整室3中装填有催化剂，可以将燃料进行催化重整成为富氢气体供燃料电池发电。本发明提出的一种燃料电池用重整制氢装置，具有小型化，高效率、高集成等优势，解决氢氧燃料电池特别是分布式、小型燃料电池的氢气来源问题，制氢过程中氢气与空气完全隔离，解决了燃料电池氢源易燃易爆、存储难、运输难的问题，同现有常规重整器对比具有一体化程度高，避免了多管道焊接工艺的不可靠性，特别是减少了氢脆的影响；重整气流环路截面大，催化剂粉化后不阻塞，催化效率高，单位体积产气量大，不受限系统布局方式，竖式卧式均适用等优点。

实施例3：

如图1-图6所示，一种适用于燃料电池的重整制氢装置，包括挡板1、封筒2、重整室3、分流板4和挡氢板5，所述重整室3一端与挡板1连接，另一端与分流板4连接，所述挡氢板5与分流板4相连接，所述封筒2完全罩住重整室3。

所述重整室3包括出氢口31、导热腔32、燃料预热腔33、重整腔34、燃料进口35、翅片36、温探孔37，所述导热腔32位于重整室3中部为贯穿重整室3的通孔且其内部设置有翅片36；

所述导热腔32的上下两侧设置有燃料预热腔33；

所述导热腔32一端设置有出氢口31，另一端设置有燃料进口35；

所述重整腔34为双通道或多通道螺旋结构，所述重整腔34与封筒2间形成一个封闭环境；

所述重整腔34的螺旋结构上设置有温探孔37。

所述出氢口31与重整腔34一端的一条螺旋通道连接，所述燃料进口35与重整腔34同一端另一条螺旋通道连接。

所述挡板1上设置有与导热腔32尺寸相适配的孔。

所述分流板4设置有与导热腔32尺寸相适配的孔；

所述分流板4与燃料预热腔33相适配的燃料进口接头41且燃料预热腔33与燃料进口接头41连通。

所述挡氢板5为半环形结构，且设置有出氢口接头51，所述出氢口接头51与出氢口31连通；

所述半环形结构缺口处位置与燃料进口接头41相适配。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。