[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

说明书

本发明涉及液体有机氢化物催化制氢技术领域，尤其涉及一种基于中空纤维膜微反应器的车载供氢系统及方法，所述车载供氢系统包括氢油‑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。本发明的车载供氢系统设计巧妙，结构紧凑，原料利用率高，节能环保，与现有能源基础设施兼容，不需大量投资，应用范围更广。

技术领域

本发明涉及液体有机氢化物催化制氢技术领域，尤其涉及一种基于中空纤维膜微反应器的车载供氢系统及方法。

背景技术

随着氢燃料电池车的发展，氢被视为连接化石能源和可再生能源的重要桥梁。氢能具有储量丰富、来源广泛、能量密度高、可循环利用、温室气体及污染物零排放等特点，是公认的清洁能源，有助于解决能源危机、环境污染及全球变暖等问题。氢在常温常压下为气态，密度仅为空气的7.14%，因此氢的储存是关键。基于氢燃料电池车必需满足高效、安全、低成本等要求，车载储氢技术的改进是氢燃料电池车发展的重中之重。

目前，氢燃料电池车车载储氢技术主要包括高压气态储氢、深冷液化、金属氢化物、碳质材料和液态有机氢化物储氢等，高压气态储氢以气瓶为储存容器，其优点是成本低、能耗少，可以通过减压阀调节氢气释放速度，充气、放气速度快，动态响应好，能在瞬间开关氢气，满足氢燃料电池车车用要求；但是，高压气态储氢存在着运输安全性低、体积储氢密度小，未达到美国能源部制定的发展目标，高压气态储氢还需向着轻量化、高压化、低成本、质量稳定的方向发展。与高压气态储氢相比，低温液态储氢的储氢质量、体积储氢能量密度均有大幅度提高。如果从储氢质量、体积储氢密度角度分析，低温液态储氢是较理想的储氢技术。但是，存容器的绝热问题、氢液化能耗是低温低液态储氢面临的两大技术难点：①低温液态储氢必须使用特殊的超低温容器，若容器装料和绝热性能差，则容易加快液氢的蒸发损失；②在实际氢液化中，其耗费的能量占总能量的30%。

相对于气态或液态氢来说，与汽、柴油储运方法相近的液态有机氢化物与现有能源基础设施兼容，成本低，不需大量投资。因此，寻找一种基于液态有机氢化物的车载供氢方法具有重要的研究意义。

发明内容

本发明为了克服现有氢燃料电池车车载储氢技术存在的安全性低、成本高、能耗高的问题，提供了一种结构紧凑、耐高温、脱氢效率高的中空纤维膜微反应器（CHFMMR）的车载供氢系统。

本发明还提供了一种基于中空纤维膜微反应器的车载供氢方法，该方法能耗低，对氢有无限选择性，易于实现产业化。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于中空纤维膜微反应器的车载供氢系统，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膜表面在浸渍催化剂时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。

本发明所述“氢油”，指的液态有机氢化物，所述液态有机氢化物包括甲基环己烷、环己烷、氨硼烷化合物、萘烷、四氢化萘、环己基苯、双环己烷、乙基环己烷、甲醇、乙醇、异丙醇、甲基萘烷、咔唑的一种或多种组成。本发明所述“储油”是指氢油脱氢后的产物。本发明基于与汽、柴油储运方法相近的液态有机氢化物制氢，相对于气态或液态氢来说，与现有能源基础设施兼容，不需大量投资，应用范围更广。