[实用新型]具有CO净化及温度监测功能的乙醇重整反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及重整制氢技术领域，特别是一种具有CO净化及温度监测功能的乙醇重整反应器。

背景技术

在众多的新能源中，氢能将会成为21世纪最理想的能源。在燃烧相同的煤、汽油和氢气的情况下，氢气产生的能量最多，而且它燃烧的产物是水，没有灰渣和废气，不会污染环境。

质子交换膜燃料电池（PEMFC）需要纯氢作为燃料，但纯氢的运输、储存、加注技术及设施不能满足分散型电站，尤其是进入家庭使用的要求，因此通过现有的化石燃料的储运附加设施，利用燃料重整制氢的方式与PEMFC联合使用成为国际的通用方法。

现有的重整反应器普遍存在如下问题：

1）制成的氢气中含有CO：来自重整反应器的富氢气体包含H₂、CO₂、CO和少量的H₂O和N₂。因氢燃料电池的电极材料为Pt，CO不仅会毒化Pt电极而且极易吸附于催化剂表面，阻碍燃料的催化氧化。大量的研究表明极微量的CO就能使电池性能严重下降。

2）重整反应器的反应温度不易控制：采用燃料燃烧为重整反应提供热量的具有CO净化及温度监测功能的乙醇重整反应器通常包括重整反应室，燃烧室和蒸发器。燃料在点火装置的作用下通过喷嘴在燃烧室内迅速燃烧产生热，并将通入蒸发器内的原料乙醇和水汽化形成原料混合气体，热的混合气体进入重整反应室在催化剂的作用下发生重整反应产生富氢气体。具有CO净化及温度监测功能的乙醇重整反应器与质子交换膜燃料电池联用时，产生的富氢气体经CO净化后输送至质子交换膜燃料电池产生电力。

乙醇重整反应中对温度的范围要求高，因此需要对燃烧室内温度进行精确监测。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种具有CO净化及温度监测功能的乙醇重整反应器，以至少解决降低重整反应器产生的富氢气体中CO含量以及重整反应器反应温度可监测的问题。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种具有CO净化及温度监测功能的乙醇重整反应器，包括燃烧室、重整反应室、蒸发器、CO净化器和外壳；

燃烧室和重整反应室均为空腔柱体，燃烧室置于重整反应器内，燃烧室与重整反应室之间的间隙内填充重整反应催化剂；

重整反应室上方设有与燃烧室相通的进料腔体，进料腔体内设有正对燃烧室的喷嘴，喷嘴上设有乙醇燃料进口和空气进口；进料腔体上方设有点火装置，且点火装置的点火正、负电极置于喷嘴的出口处；

蒸发器采用盘管结构，蒸发器置于燃烧室内，蒸发器的出口与重整反应室的进口连接，重整反应室的进口处设有第一热电偶；

CO净化器包括平行设置的两组反应腔、分别与两组反应腔两端端口连接相通的第一、第二支管以及分别与第一、第二支管连接相通的气体进、出口，其中，所述的反应腔由两排交错设置的U形管逐个依次连接而成，且每个U形管内都设有CO反应催化剂； CO净化器整体套装于重整反应室外侧，CO净化器的气体进口与重整反应室的出口连接，CO净化器的气体出口处设有第二热电偶；

燃烧室、重整反应室、蒸发器、CO净化器和进料腔体都位于同一轴线上，且都封装于外壳内。

作为优选的技术方案，点火装置上设有第一散热风扇，外壳内的壳顶上位于点火装置正上方的位置设有第二散热风扇。

作为优选的技术方案，外壳上部的壳壁上均布有若干散热孔。

作为优选的技术方案，CO净化器内的底部设有用于支撑CO净化器的支撑板。

具有CO净化及温度监测功能的乙醇重整反应器启动时，乙醇燃料与空气在喷嘴中混合并从喷嘴处喷出至燃烧室，同时点火装置通电，在点火正、负电极的作用下在燃烧室内迅速燃烧产生热。燃烧室产生的热量迅速向蒸发器和重整反应室内腔传导，原料乙醇和水从蒸发器的进口进入蒸发器，并在盘管状蒸发器内汽化形成原料混合气体，热的混合气体从蒸发器出口经重整反应室进口进入重整反应室，并在催化剂的作用下发生重整反应产生富氢气体。富氢气体进一步经过CO净化器降低CO含量，然后输送至燃料电池产生电力，没有完全使用的转化产物会送回燃烧室为反应提供热量。