[发明专利]一种氢氧复合反应器

说明书

本发明公开一种氢氧复合反应器，属于氢能应用领域。该氢氧复合反应器，从左到右设有多个交替排布的换热板和反应板，换热板与所述反应板的接触面紧贴；换热板的两端开设有多个第一通孔，反应板的两端开设有多个第二通孔，多个第一通孔与多个第二通孔重叠构成多个通道，通道包括冷却水通道，空气通道，氢气通道和烟气通道；换热板的中间部分设有流水通道，流水通道与冷却水通道连通，反应板的中间部分设有气流通道，气流通道与空气通道、氢气通道及烟气通道连通；还包括催化剂薄膜结构，催化剂薄膜结构设于所述反应板的中间部分上，催化剂薄膜结构用于催化通入的空气和氢气反应。该氢氧复合反应器内部温度场温度分布均匀的同时避免了局部热点。

技术领域

本发明涉及氢能应用领域，具体涉及一种氢氧复合反应器。

背景技术

供热是氢气的重要应用之一，然而氢气具有极宽的爆炸极限4.0～75vol％，火焰速度2.7m/s、火焰温度接近2000℃，因此氢气燃烧具有燃烧范围广、燃烧速度快、温度极高、容易回火、安全隐患大的缺点，因此氢气燃烧供热尚未广泛推广。1974年Sharer等人发现氢气与氧气在催化剂表面，常温条件下即可实现完全反应，放出热量，该反应被称作氢氧复合反应，具有温度低、无火焰的特点。

氢氧复合反应原理研究较多，应用场合包括房屋取暖，并用反应产生的水蒸气调节屋内的湿度。发明出氢气催化加热炉灶，用于烹饪。美国通用汽车研究出氢氧加热器，首先加热导热油，再通过导热油加热储氢装置释放氢气，用于氢燃料电池汽车。氢氧复合反应应用最多的是核电站消氢，其代表产品为非能动氢氧复合器。然而目前在各个应用中普遍存在氢氧复合器内温度分布不均匀、存在热点、催化剂寿命短等问题。

氢氧复合器内一旦存在热点，即有发生爆炸的危险。此外催化剂寿命短是限制氢氧复合器广泛应用的另外一个主要原因。专利201410205980.9公开了一种氢氧复合器，反应器内装填颗粒型催化剂，一旦装填不均匀势必存在热点，因此存在较大的安全隐患。专利201910087811.2公开了一种自热式氢氧催化燃烧器，其催化剂由铝箔基底上涂刷疏水性γ-Al₂O₃过渡层，沉积0.5μm铂活性层等过程制备而成，由于铝箔与Al₂O₃的热膨胀系数不同，在应用过程中存在活性层容易剥离的问题。此外该发明中氢气与氧气(或者空气)预混后在进入反应器，存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种氢氧复合反应器，解决现有技术中温度场分布不均匀存在热点的技术问题。

为了解决氢氧复合反应的安全难题，本发明通过设计流道，使得氢气与氧气独自进入反应器，改进催化剂形式，提高催化剂导热性与稳定性，实现氢氧复合反应的顺行。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供了一种氢氧复合反应器。

本发明提出一种氢氧复合反应器，从左到右设有多个交替排布的换热板和反应板，所述换热板与所述反应板的接触面紧贴；

所述换热板的两端开设有多个第一通孔，所述反应板的两端开设有多个第二通孔，多个所述第一通孔与多个所述第二通孔重叠构成多个通道，多个所述通道包括冷却水通道，空气通道，氢气通道和烟气通道；

所述换热板的中间部分设有流水通道，所述流水通道与所述冷却水通道连通，所述反应板的中间部分设有气流通道，所述气流通道与所述空气通道、所述氢气通道及所述烟气通道连通；

还包括催化剂薄膜结构，所述催化剂薄膜结构设于所述反应板的中间部分上，所述催化剂薄膜结构用于催化通入的空气和氢气反应；

空气通过所述空气通道进入所述气流通道，氢气通过所述氢气通道进入所述气流通道，空气和氢气在所述气流通道中进行反应产生烟气，烟气从所述烟气通道流出。