[发明专利]一种基于中空纤维膜微反应器的车载供氢系统及方法

权利要求书

1.一种基于中空纤维膜微反应器的车载供氢系统，其特征在于，包括氢油-储油油箱，中空纤维膜微反应器，冷却系统和燃料电池系统；所述中空纤维膜微反应器包括反应单元和分离单元，所述反应单元包括若干个阵列反应管和电磁加热模块，所述阵列反应管内装配有腔内负载有脱氢催化剂的中空纤维管，所述中空纤维管的两端外管面与阵列反应管内表面之间的腔体为密封结构；所述中空纤维管的中段外表面镀有Pd膜或Pd/Ag膜，所述Pd膜或Pd/Ag膜表面包覆有聚四氟乙烯胶带；所述氢油-储油油箱内部通过隔板组件分隔形成氢油腔和储油腔；所述氢油腔通过进料管路与中空纤维膜微反应器的入口相连通，所述中空纤维膜微反应器的出口通过出料管路与储油腔的入口相连通，所述进料管路设有供油泵。

2.根据权利要求1所述的一种基于中空纤维膜微反应器的车载供氢系统，其特征在于，还包括换热系统，所述换热系统包括预热器和换热器，所述预热器的入口与燃料电池系统相连通，所述换热器的入口与中空纤维膜微反应器的出口相连通，所述进料管路依次通过预热器和换热器与中空纤维膜微反应器的入口相连通。

3.根据权利要求1所述的一种基于中空纤维膜微反应器的车载供氢系统，其特征在于，所述隔板组件包括活塞式隔板，活塞圈和密封活塞环。

4.根据权利要求1所述的一种基于中空纤维膜微反应器的车载供氢系统，其特征在于，所述储油腔的出口端包括第一管路和第二管路，所述第一管路与进料管路相连通，所述第二管路设有抽油泵。

5.根据权利要求1所述的一种基于中空纤维膜微反应器的车载供氢系统，其特征在于，所述分离单元包括氢气收集单元和储油收集单元，所述氢气收集单元包括若干个开设在阵列反应管末端侧壁的出气孔和中空纤维膜微反应器顶端的氢气出口，所述氢气出口通过冷却系统与燃料电池系统相连通；所述储油收集单元通过出料管路与储油腔的入口相连通。

6.根据权利要求1所述的一种基于中空纤维膜微反应器的车载供氢系统，其特征在于，所述中空纤维管的外径不大于2.0mm，内径不大于1.0mm，长度为50~60cm；所述中空纤维管为氧化铝中空纤维管或氧化锆中空纤维管；所述中空纤维管的内壁具有大孔隙指状腔体结构。

7.根据权利要求1所述的一种基于中空纤维膜微反应器的车载供氢系统，其特征在于，所述脱氢催化剂选自硫化Pt纳米团簇、Pt原子掺杂2D MoS₂纳米片、Pt系、MoO₂@PC-RGO、Pd系、Rh系、Ni系、Cu系、Fe系、Pt-M双金属系列中的一种；所述Pt-M双金属系列中M选自Mo，W，Re，Rh，Pd，Ir，Sn，Ni中的一种。

8.根据权利要求1所述的一种基于中空纤维膜微反应器的车载供氢系统，其特征在于，所述电磁加热模块包括温度仪表和DCS温控系统，所述电磁加热模块与阵列反应管耦合装配。

9.根据权利要求1所述的一种基于中空纤维膜微反应器的车载供氢系统，其特征在于，所述出料管路包括第三管路和第四管路，所述第三管路与进料管路相连通，所述第四管路与储油腔的入口相连通。

10.一种基于中空纤维膜微反应器的车载供氢方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）先将中空纤维膜微反应器抽真空，然后通入氮气，在氮气保护下，通过电磁加热模块加热到预设温度且保持温度恒定；

（2）将储油从储油腔中抽出，在氢油腔内加入氢油，打开供油泵，将氢油泵入进料管路通过换热系统预热后，以恒定频率喷射进入中空纤维膜微反应器的反应单元发生脱氢反应，产生氢气和储油，氢气从出气孔逸出后，汇至氢气出口进入冷却系统进行冷却；

（3）氢气冷却后，经流量计测定流量后，进入燃料电池系统。