一種燃料處理器以及一種生成氫氣的方法技術

本發明專利技術旨在提供一種燃料處理器，包括：一個汽化混合室，用于燃料的汽化與混合；一個燃料重整室，用于燃料的重整以生成含有氫氣及雜質的反應產物；一個降溫室，用于使反應產物的溫度下降；以及一個氫氣除雜室，用于去除燃料重整中生成的雜質，其中燃料重整室和氫氣除雜室中含有催化劑，并且汽化混合室、燃料重整室、降溫室和氫氣除雜室依次串聯連接，其特征在于：所述燃料處理器配備有對應于汽化混合室、重整反應室、降溫室或氫氣除雜室設置的熱交換室，可以將燃料重整室和氫氣除雜室的溫度分別控制在２２０－２９０℃和２４０℃以下。本發明專利技術還提供了一種利用該類似于中冷器結構的燃料處理器生成氫氣的方法。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種燃料處理器以及利用其生成氫氣的方法，更具體而言，涉及一種 類似于中冷器結構的燃料處理器以及利用其生成氫氣的方法。
技術介紹
目前，有用氫燃料電池替代常規能源的需求。為此，有必要采用一種燃料處理器， 對燃料進行處理，進而向燃料電池提供較純的氫氣。如采用天然氣、甲醇、丙烷和乙醇等容 易獲取和運輸的燃料來獲取氫元素，并用來驅動燃料電池，能很好地避免氫的存儲和運輸 問題。其中，燃料處理器對所述燃料的處理主要包括燃料重整步驟(生成氫氣)和氫氣除 雜步驟(尤其是去除一氧化碳)。燃料處理器對所述燃料的處理過程中，所述燃料重整步驟(例如，甲醇的重整反 應及其水汽置換反應ch3oh+h2o — 3H2+co2，co+h2o — co2+h2)整體為吸熱反應，其需要 的熱量通常通過燃燒一部分燃料重整反應的生成物或電池堆陽極出口帶有部分未反應 燃料的尾氣來提供。所述氫氣除雜步驟包括，例如，一氧化碳的優先甲烷化反應(促進 C0+3H2 — CH4+H20,抑制 C02+4H2 — CH4+2H20)和優先氧化反應(促進 20)+ — 2C02，抑制 2H2+02 — 2H20)，這些反應為放熱反應。為此，由于燃料重整步驟與氫氣除雜步驟的反應溫 度不同，燃料處理器中應至少包含一個熱交換器。然而，這類燃料處理器使用壽命短、結構臃腫且成本高。
技術實現思路
本專利技術旨在解決現有技術中的上述問題，提供一種結構簡單、成本低且使用壽命 長的類似于中冷器結構的燃料處理器以及一種生成氫氣的方法。本專利技術的燃料處理器結構類似于中冷器的結構。目前，中冷器多為鋁合金制造的 雙向結構且散熱功能良好，并且其生產已完全實現工業自動化。因此，本專利技術的類似于中冷 器結構的燃料處理器同樣易于實現產品化。本專利技術提供一種燃料處理器，包括一個汽化混合室，用于燃料的汽化與混合；一個燃料重整室，用于燃料的重整以生成含有氫氣及雜質的反應產物；一個降溫室，用于使反應產物的溫度下降；以及一個氫氣除雜室，用于去除燃料重整中生成的反應產物中的雜質；其中燃料重整室和氫氣除雜室中含有催化劑，并且汽化混合室、燃料重整室、降溫 室和氫氣除雜室依次串聯連接，其特征在于，所述燃料處理器配備有對應于所述燃料重整室和氫氣除雜室設置的熱交換室，可 以將燃料重整室和氫氣除雜室的溫度分別控制在220-290°C和240°C以下。在本專利技術的一個優選實施方案中，該燃料處理器還包括一個設置在降溫室和氫氣除雜室之間的氧化物(例如空氣、氧氣)混合室。在本專利技術的一個優選實施方案中，該燃料處理器還包括分別對應于所述汽化混合 室和降溫室設置的熱交換室。在本專利技術的一個優選實施方案中，其中所述汽化混合室、燃料重整室、降溫室和氫 氣除雜室通過焊接方法連接在一起。在本專利技術的優選實施方案中，其中所述焊接方法包括鹽浴釬焊、真空釬焊和惰氣 釬焊。在本專利技術的另一優選實施方案中，其中所述汽化混合室、燃料重整室、降溫室和氫 氣除雜室通過使用隔熱墊圈并借由緊固件固定連接在一起。在本專利技術的優選實施方案中，其中所述隔熱墊圈是石墨或高溫硅膠墊圈。 在本專利技術的優選實施方案中，其中分別包含在燃料重整室和氫氣除雜室中的所述 催化劑為顆粒催化劑或涂層催化劑或二者的組合。優選地，所述顆粒催化劑通過使用金屬 網狀物進行固定，所述涂層催化劑附著在燃料重整室和氫氣除雜室內。在本專利技術的優選實施方案中，所述燃料重整室中的催化劑是銅鋅催化劑，為顆粒 催化劑或涂層催化劑或二者的組合。如果為顆粒催化劑，則特別優選Cu-Zn/載體催化劑， 其中Cu和Si的重量比基于載體分別為1-80重量％，優選為5-45重量％，但是Cu和Si的 重量比之和大于80重量％，并且優選其顆粒直徑為20-200微米，更優選為50-150微米；載 體為活性炭、氧化鋁、氧化硅和/或氧化鈦等。在本專利技術的優選實施方案中，所述氫氣除雜室中的催化劑為鉬催化劑或釕催化 劑，為顆粒催化劑或涂層催化劑，或二者的組合。如果為顆粒催化劑，則特別優選Pt/載體 催化劑或Ru/載體催化劑，其中Pt和Ru的重量比基于載體分別為0. 1-50重量％，優選為 1-10重量％，并且優選其顆粒直徑為20-200微米，更優選為50-150微米；載體為活性炭、氧化鋁、氧化硅和/或氧化鈦等。燃料重整室和氫氣除雜室中的所述催化劑為業內已知的催化劑，可以購得或自行 制備，例如采用混合法或浸漬法制備，或將活性成分涂敷至底材表面。在本專利技術的優選實施方案中，其中所述燃料包括至少一種選自天然氣、甲醇、丙 烷、乙醇以及它們與水的混合物的一種燃料。在本專利技術的優選實施方案中，其中該燃料處理器由鋁合金或不銹鋼制成。本專利技術還提供了一種利用上述任一項權利要求所述的燃料處理器產生氫氣的方 法，包括向汽化混合室供給燃料，以及任選的惰性物質，例如水和惰性氣體(氮氣等)等；將來自汽化室的燃料供給燃料重整室，使燃料在燃料重整室中在重整催化劑存在 下反應，生成含有氫氣及雜質的反應產物；將所述反應產物通入降溫室，于其中將所述反應產物降溫；以及將來自降溫室的所述反應產物通入氫氣除雜室，所述反應產物在除雜催化劑存在 下于其中進行氫氣除雜反應，去除反應產物中的雜質，其中，通過對應于所述燃料重整室和氫氣除雜室設置的熱交換室，保持燃料重整 室內的反應溫度為220-290°C，保持氫氣除雜室內的反應溫度為240°C以下。在本專利技術的優選實施方案中，所述氫氣除雜反應為一氧化碳優先甲烷化反應或一氧化碳優先氧化反應。向對應于所述燃料重整室設置的熱交換室供給的熱交換介質可以采用常用的熱 交換介質，例如水或廢氣等，優選為通過燃燒燃料電池部分陽極尾氣或部分重整反應產物 生成的熱氣體。在本專利技術的優選實施方案中，其中用于使反應產物降溫的熱交換介質為空氣，一 送風裝置對該空氣的量進行控制，以實現降溫功能。在本專利技術的優選實施方案中，其中向汽化混合室和燃料重整室供給熱交換介質的 方式為分別供給、同時供給或串聯式供給。在本專利技術的優選實施方案中，其中所述重整催化劑或除雜催化劑為顆粒催化劑或 涂層催化劑或二者的組合。優選地，所述顆粒催化劑通過使用金屬網狀物進行固定，所述涂 層催化劑附著在燃料重整室和氫氣除雜室內。在本專利技術的優選實施方案中，所述重整催化劑是銅鋅催化劑，為顆粒催化劑或涂 層催化劑或二者的組合。如果為顆粒催化劑，則特別優選Cu-Zn/載體催化劑，其中Cu和Si 的重量比基于載體分別為1-80重量％，優選為5-45重量％，但是Cu和Si的重量比之和大 于80重量％，并且優選其顆粒直徑為20-200微米，更優選為50-150微米；載體為活性炭、氧化鋁、氧化硅和/或氧化鈦等。在本專利技術的優選實施方案中，所述氫氣催化劑為鉬催化劑或釕催化劑，為顆粒催 化劑或涂層催化劑，或二者的組合。如果為顆粒催化劑，則特別優選Pt/載體催化劑或Ru/ 載體催化劑，其中Pt和Ru的重量比基于載體分別為0. 1-50重量％，優選為1-10重量％， 并且優選其顆粒直徑為20-200微米，更優選50-150微米；載體為活性炭、氧化鋁、氧化硅和/或氧化鈦等。附圖說明在下文中，本專利技術將通過非限制性的示例性實施方案參照附圖來描述，在附圖中， 類似的參考標號表示類似的部件或部分，其中圖1是根據本專利技術一個優選實施方案的燃料處本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種燃料處理器，包括：一個汽化混合室，用于燃料的汽化與混合；一個燃料重整室，用于燃料的重整以生成含有氫氣及雜質的反應產物；一個降溫室，用于使反應產物的溫度下降；以及一個氫氣除雜室，用于去除燃料重整中生成的雜質，其中燃料重整室和氫氣除雜室中含有催化劑，并且汽化混合室、燃料重整室、降溫室和氫氣除雜室依次串聯連接，其特征在于，所述燃料處理器配備有對應于所述燃料重整室和氫氣除雜室設置的熱交換室，可以將燃料重整室和氫氣除雜室的溫度分別控制在２２０－２９０℃和２４０℃以下。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：歐陽洵，
申請(專利權)人：歐陽洵，
類型：發明
國別省市：11[]