一種甲醇水重整制氫機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及氫氣制備設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種甲醇水重整制氫機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]氫，是一種21世紀(jì)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CO2和S02，可分別產(chǎn)生溫室效應(yīng)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(yuǎn)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從制取氫，那么氫也將是一種價格相當(dāng)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(shù)的進(jìn)步，采用甲醇和水重整制氫的技術(shù)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(jìn)的甲醇水蒸氣重整技術(shù)制取出與(》2的混合氣體，再經(jīng)鈀膜分離器分離，可分別得到HdPCO2。
[0004]中國發(fā)明專利申請201510363608.5(申請日:2015-06-29，申請人為本創(chuàng)作者:廣東合即得能源科技有限公司)公開了一種甲醇水重整制氫機(jī)及其制氫方法，該甲醇水重整制氫機(jī)包括重整器，其設(shè)有重整室、電磁加熱器及氫氣純化裝置，所述電磁加熱器包括電磁線圈及金屬受磁體，電磁線圈通電后能產(chǎn)生高頻磁場，使金屬受磁體受磁場感應(yīng)而發(fā)熱，為重整室提供350-570°C溫度的熱能；甲醇與水蒸氣重整器的重整室內(nèi)，在350-409°C溫度下1-5M Pa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(yīng)和一氧化碳的變換反應(yīng)，生成氫氣和二氧化碳，重整反應(yīng)生成的出和⑶2，再經(jīng)過氫氣純化裝置將出和⑶2分離，得到高純氫氣。
[0005]承上，要讓電磁線圈通電后能產(chǎn)生高頻磁場，就要讓電磁線圈輸入高頻電壓，上述發(fā)明專利申請201510363608.5所公開的甲醇水重整制氫機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中還需要設(shè)置變頻器，在變頻器內(nèi)，由整流電路將低頻電壓變成直流電壓，再經(jīng)過控制電路將直流電壓轉(zhuǎn)換成頻率為20-40KHZ的高頻電壓，或者直接將燃料電池提供的電壓轉(zhuǎn)換成頻率為20-40KHZ的高頻電壓，高速變化的電流流過電磁線圈會產(chǎn)生高速變化的磁場，當(dāng)磁場內(nèi)的磁力線通過金屬受磁體內(nèi)產(chǎn)生無數(shù)的小渦流而發(fā)熱，加熱重整室。
[0006]變頻器包括整流電路、控制電路、系統(tǒng)檢測電路、顯示電路、功率控制電路、功率管或模塊、冷卻風(fēng)扇、蜂鳴器、散熱器等，其中散熱器用于對變頻器各功能模塊進(jìn)行散熱，然而上述甲醇水重整制氫機(jī)所采用的散熱器為風(fēng)冷散熱器，其具有以下缺陷:其一、風(fēng)冷散熱器的散熱風(fēng)扇噪音高，不利于變頻器及整個甲醇水重整制氫機(jī)的降噪;其二、由于空氣的散熱速度較慢，使得風(fēng)冷散熱器的散熱效率較低，當(dāng)變頻器在有功率調(diào)整等突發(fā)事件時，可能會出現(xiàn)尖峰溫度，破壞變頻器的芯片電路;其三、風(fēng)冷散熱器的散熱風(fēng)扇本身需要電能供給才能維持運(yùn)轉(zhuǎn)，耗能高；其四、變頻器所產(chǎn)生的熱量被散熱風(fēng)扇吹走，白白浪費(fèi)了熱能；其五、當(dāng)變頻器整合于甲醇水重整制氫機(jī)的機(jī)體之內(nèi)時，變頻器排出的熱量易對甲醇水重整制氫機(jī)的控制器等電子電路造成不利影響。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種采用電磁加熱器為重整室加熱的甲醇水重整制氫機(jī)，該制氫機(jī)配套的變頻器噪音低、散熱效果好、耗能低，并且該制氫機(jī)能夠有效利用變頻器所產(chǎn)生的熱量，不會因?yàn)樽冾l器熱量的排出而影響制氫機(jī)的其他電子電路工作運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種甲醇水重整制氫機(jī)，包括甲醇水儲存容器、輸送栗、變頻器、換熱器及重整器，其中:
[0009]甲醇水儲存容器，其內(nèi)儲存有液態(tài)的甲醇水原料；
[0010]輸送栗，用于將甲醇水儲存容器中的甲醇水原料通過輸送管道栗送至重整器的重整室;
[0011]變頻器，用于將低頻電壓或直流電壓轉(zhuǎn)換為電磁加熱器之電磁線圈所需要的高頻電壓，所述變頻器設(shè)置有液冷散熱器，所述甲醇水原料在輸送栗的栗送過程中，流經(jīng)該液冷散熱器，使變頻器產(chǎn)生的熱量被甲醇水原料帶走；
[0012]換熱器，安裝于甲醇水原料的輸送管道上，甲醇水原料在換熱器中，與重整器輸出的高溫氫氣進(jìn)行換熱，甲醇水原料溫度升高，氫氣溫度降低；
[0013]重整器，設(shè)有重整室、電磁加熱器及氫氣純化裝置，所述電磁加熱器包括電磁線圈及金屬受磁體，所述電磁線圈輸入高頻電壓后能產(chǎn)生高頻磁場，使金屬受磁體受磁場感應(yīng)而發(fā)熱，為重整室提供熱能;所述重整室內(nèi)設(shè)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(yīng)，制得以二氧化碳和氫氣為主的高溫混合氣體;所述重整室與氫氣純化裝置通過連接管路連接，連接管路的全部或部分設(shè)置于重整室內(nèi)，能通過重整室內(nèi)的高溫繼續(xù)加熱從重整室輸出的高溫混合氣體;所述連接管路作為重整室與氫氣純化裝置之間的緩沖，使得從重整室輸出的高溫混合氣體的溫度與氫氣純化裝置的溫度相同或接近;從氫氣純化裝置的產(chǎn)氣端得到氫氣，該氫氣經(jīng)換熱器后輸出。
[0014]優(yōu)選地，所述甲醇水重整制氫機(jī)還包括氣體分流器、燃料電池及交直流電力轉(zhuǎn)換裝置，所述氣體分流器用于分流從換熱器輸出的氫氣，經(jīng)氣體分流器分流后，部分氫氣進(jìn)入燃料電池;所述燃料電池用于氫氣及空氣中的氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能;產(chǎn)生的電能經(jīng)交直流電力轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換后，一部分直接為輸送栗供電，一部分輸送至變頻器，通過變頻器轉(zhuǎn)換為20-40KHZ的高頻電壓，供應(yīng)給重整器的電磁加熱器。進(jìn)一步，所述甲醇水重整制氫機(jī)還設(shè)有貯氫瓶，該貯氫瓶可在重整器啟動過程中，為燃料電池輸入氫氣，使燃料電池工作，產(chǎn)生電能，為輸送栗及重整器的電磁加熱器供電。
[0015]優(yōu)選地，所述重整器從外至內(nèi)依次包括保溫殼體、重整室及氫氣純化裝置，所述電磁加熱器的電磁線圈設(shè)置于保溫殼體與重整室之間，所述金屬受磁體設(shè)置于重整室內(nèi)。進(jìn)一步，所述金屬受磁體設(shè)置有單層或多層，金屬受磁體呈筒狀結(jié)構(gòu)或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。所述重整室的外側(cè)和內(nèi)側(cè)還設(shè)有汽化盤管，甲醇水原料在進(jìn)入重整室之前先通過汽化盤管，以便甲醇和水汽化。
[0016]優(yōu)選地，所述氫氣純化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%。
[0017]本實(shí)用新型的有益效果是:其一、本實(shí)用新型的變頻器采用液冷散熱器散熱，無噪聲，有利于整個甲醇水重整制氫機(jī)的降噪；其二、由于液體的散熱速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空氣，因此本實(shí)用新型的液冷散熱器具備良好的散熱效果，當(dāng)變頻器在有功率調(diào)整等突發(fā)事件時，液冷散熱器能夠吸收大量的熱量而保持溫度不會明顯的變化，避免了變頻器的芯片電路出現(xiàn)損壞的問題;其三、變頻器的液冷散熱器巧妙地利用甲醇水原料帶走變頻器產(chǎn)生的熱量，無需另外設(shè)置液冷散熱風(fēng)扇，無需耗費(fèi)任何電能；其四、甲醇水原料帶走變頻器產(chǎn)生的熱量后，能使甲醇水原料溫度提升，從而使變頻器產(chǎn)生的熱量得到了巧妙的利用；其五、又由于變頻器產(chǎn)生的熱量得到了巧妙的利用，從而使變頻器整合于甲醇水重整制氫機(jī)的機(jī)體之內(nèi)時，不會向機(jī)體內(nèi)部排出熱量，保障了甲醇水重整制氫機(jī)的工作穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)方框圖。
[0019]圖2為本實(shí)用新型一優(yōu)選方式的整體結(jié)構(gòu)方框圖。
[0020]圖3為本實(shí)用新型的重整器及換熱器外部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021 ]圖4為本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例的重整器橫剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖5為金屬受磁體的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖6為金屬受磁體的另一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0025]如圖1所示，本實(shí)用新型為一種甲醇水重整制氫機(jī)，包括甲醇水儲存容器1、輸送栗
2、變頻器3、換熱器5及重整器4，其中:
[0026]甲醇水儲存容器I，其內(nèi)儲存有液態(tài)的甲醇水原料；
[0027]輸送栗2，用于將甲醇水儲存容器I中的甲醇水原料通過輸送管道栗送至重整器4的重整室41;
[0028]變頻器3，用于將低頻電壓或直流電壓轉(zhuǎn)換為電磁加熱器42之電磁線圈421所需要的高頻電壓，所述變頻器3設(shè)置有液冷散熱器31，所述甲醇水原料在輸送栗2的栗送過程中，流經(jīng)該液冷散熱器31，使變頻器3產(chǎn)生的熱量被甲醇水原料帶走;所述低頻電壓可以是50/60HZ的市電；
[0029]換熱器5，安裝于甲醇水原料的輸送管道上，甲醇水原料在換熱器5中，與重整器4輸出的高溫氫氣進(jìn)行換熱，甲醇水原料溫度升高，氫氣溫度降低；
[0030]重整器4，設(shè)有重整室41、電磁加熱器42及氫氣純化裝置43，結(jié)合參考圖4，所述電磁加熱器42包括電磁線圈421及金屬受磁體422，所述電磁線圈421輸入高頻電壓后能產(chǎn)生高頻磁場，使金