[发明专利]用碳材增强热激发的氢燃料反应器

说明书

本发明涉及用碳材增强热激发的氢燃料反应器。反应器包括密封壳体和电加热器，壳体内设有用于降低氢渗透及表面温度的热绝缘材料层，其内设有保护管，管内为反应区，反应材料包括：多孔金属氧化物材料小球堆积床，在堆积床中小球的间隙和多孔材料的孔内填入支撑在碳纳米管、石墨烯或混合纳米金属氧化物上的多孔隙镍或镍‑钯的多元纳米合金催化剂及储氢和氘材料，包括合金纳米粉末或经处理的碳纳米管、石墨烯，电加热器置于保护管外或反应区内。

技术领域

本发明涉及一种用碳材增强热激发的氢燃料反应器。

背景技术

美国专利US9115913B1公开了一种加热流体的装置，器件的反应区包含燃料混合物、燃料圆片和钢层及电加热器，燃料混合物包括锂和锂铝氢化物及催化剂催化剂包括一组10元素，具体地，传热系统10包括具有流体的管路12，流体在热源14和热负荷16间的封闭回路内流动，还包括泵18用于驱动加热流体。热源14包括多层薄片32，由加热区34和燃料区36、38构成的三明治结构。燃料区包括燃料层54，装载由镍、锂和氢化铝锂粉末构成的燃料混合物。运行时，来自电阻器的热量被传递给燃料层以启动反应放出热量。

如图4所示，俄罗斯Parkhomov教授研制的反应器件，120毫米AL₂O₃陶瓷管反应器100，外径10毫米，内径5毫米，两端设有塞子101管内装入1克微米Ni粉和10%的LiAlH₄,管外有电热合金丝加热器102，管外表面接触式热电偶由耐高温水泥103复盖后，以相同的水泥复盖，仅靠高温热激发。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用碳材增强热激发的氢燃料反应器件。

本发明的技术方案如下：一种用碳材增强热激发的氢燃料反应器，该反应器的主要结构材料耐1400℃以上高温，并对高温氢密封性良好，其结构包括耐高温的外密封壳体和用于加热壳体内反应材料的电加热器，外密封壳体内设有用于降低氢渗透率及表面温度的热绝缘材料层，在热绝缘材料层内设有耐高温、高压的保护管，以降低密封壳体温度，降低高温氢的泄漏，其腔内为反应区，用于装填反应材料；

反应材料包括多孔金属氧化物材料(Al₂O₃、钇铝石榴石（YAG）单晶、Sc₂O₃、ZrO₂、CeO₂)小球堆积床，在堆积床中小球的间隙和多孔金属氧化物材料的孔内填入支撑在碳纳米管、石墨烯或混合纳米金属氧化物（Al₂O₃、ZrO₂、CeO₂）上的多孔隙镍或镍-钯的多元纳米合金催化剂，以及储氢材料，储氢材料包括储氢和氘的合金纳米粉末或经过处理的碳纳米管、石墨烯储氢和氘材料。

如上所述的用碳材增强热激发的氢燃料反应器，其中，反应区中的小球堆积床可以由表面上涂或镀有纳米厚度的多孔隙镍或镍-钯多元纳米合金催化剂的金属氧化物材料（Al₂O₃、ZrO₂、CeO₂等）小球（微米直径）组成，以替代在堆积床中小球的间隙和多孔金属氧化物材料的孔内填入支撑在碳纳米管、石墨烯或混合纳米金属氧化物上的多孔隙镍或镍-钯的多元纳米合金催化剂的方案；在堆积床中小球的间隙中填入储氢材料，包括储氢和氘的合金纳米粉末或经过处理的碳纳米管、石墨烯储氢和氘材料。

如上所述的用碳材增强热激发的氢燃料反应器，其中，所述的电加热器位于反应器的反应区中心或者反应区外部，采用耐1400℃以上高温的碳材（包括碳纤维、碳纳米管或石墨烯导体或硅碳棒等）或钨、钼、钽合金导体材质；当电加热器位于反应区中心时，电加热器需要有耐高温和电绝缘材料(Al₂O₃、钇铝石榴石（YAG）单晶、Sc₂O₃)的套管；当电加热器位于反应区外部时，电加热器的铠装电加热丝由耐高温水泥密封埋设在两层保护管之间。