專利名稱：一種高效的甲醇水制氫系統(tǒng)及其制氫方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氫氣制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種制氫系統(tǒng)，尤其涉及一種高效的甲醇水制氫系統(tǒng)；同時(shí)，本發(fā)明還涉及一種高效的甲醇水制氫方法。
背景技術(shù)：
在眾多的新能源中，氫能將會(huì)成為21世紀(jì)最理想的能源。這是因?yàn)?，在燃燒相同重量的煤、汽油和氫氣的情況下，氫氣產(chǎn)生的能量最多，而且它燃燒的產(chǎn)物是水，沒(méi)有灰渣和廢氣，不會(huì)污染環(huán)境；而煤和石油燃燒生成的是二氧化碳和二氧化硫，可分別產(chǎn)生溫室效應(yīng)和酸雨。煤和石油的儲(chǔ)量是有限的，而氫主要存于水中，燃燒后唯一的產(chǎn)物也是水，可源源不斷地產(chǎn)生氫氣，永遠(yuǎn)不會(huì)用完。
氫是一種無(wú)色的氣體。燃燒一克氫能釋放出142千焦?fàn)柕臒崃浚瞧桶l(fā)熱量的3倍。氫的重量特別輕，它比汽油、天然氣、煤油都輕多了，因而攜帶、運(yùn)送方便，是航天、航空等高速飛行交通工具最合適的燃料。氫在氧氣里能夠燃燒，氫氣火焰的溫度可高達(dá)2500°C，因而人們常用氫氣切割或者焊接鋼鐵材料。在大自然中，氫的分布很廣泛。水就是氫的大“倉(cāng)庫(kù)”，其中含有11%的氫。泥土里約有I. 5%的氫；石油、煤炭、天然氣、動(dòng)植物體內(nèi)等都含有氫。氫的主體是以化合物水的形式存在的，而地球表面約70%為水所覆蓋，儲(chǔ)水量很大，因此可以說(shuō)，氫是“取之不盡、用之不竭”的能源。如果能用合適的方法從水中制取氫，那么氫也將是一種價(jià)格相當(dāng)便宜的能源。氫的用途很廣，適用性強(qiáng)。它不僅能用作燃料，而且金屬氫化物具有化學(xué)能、熱能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的功能。例如，儲(chǔ)氫金屬具有吸氫放熱和吸熱放氫的本領(lǐng)，可將熱量?jī)?chǔ)存起來(lái)，作為房間內(nèi)取暖和空調(diào)使用。氫作為氣體燃料，首先被應(yīng)用在汽車上。1976年5月，美國(guó)研制出一種以氫作燃料的汽車；后來(lái)，日本也研制成功一種以液態(tài)氫為燃料的汽車；70年代末期，前聯(lián)邦德國(guó)的奔馳汽車公司已對(duì)氫氣進(jìn)行了試驗(yàn)，他們僅用了五千克氫，就使汽車行駛了 110公里。用氫作為汽車燃料，不僅干凈，在低溫下容易發(fā)動(dòng)，而且對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的腐蝕作用小，可延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。由于氫氣與空氣能夠均勻混合，完全可省去一般汽車上所用的汽化器，從而可簡(jiǎn)化現(xiàn)有汽車的構(gòu)造。更令人感興趣的是，只要在汽油中加入4%的氫氣。用它作為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃料，就可節(jié)油40 %，而且無(wú)需對(duì)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)作多大的改進(jìn)。氫氣在一定壓力和溫度下很容易變成液體，因而將它用鐵罐車、公路拖車或者輪船運(yùn)輸都很方便。液態(tài)的氫既可用作汽車、飛機(jī)的燃料，也可用作火箭、導(dǎo)彈的燃料。美國(guó)飛往月球的“阿波羅”號(hào)宇宙飛船和我國(guó)發(fā)射人造衛(wèi)星的長(zhǎng)征運(yùn)載火箭，都是用液態(tài)氫作燃料的。另外，使用氫一氫燃料電池還可以把氫能直接轉(zhuǎn)化成電能，使氫能的利用更為方便。目前，這種燃料電池已在宇宙飛船和潛水艇上得到使用，效果不錯(cuò)。當(dāng)然，由于成本較高，一時(shí)還難以普遍使用。
現(xiàn)在世界上氫的年產(chǎn)量約為3600萬(wàn)噸，其中絕大部分是從石油、煤炭和天然氣中制取的，這就得消耗本來(lái)就很緊缺的礦物燃料；另有4%的氫是用電解水的方法制取的，但消耗的電能太多，很不劃算，因此，人們正在積極探索研究制氫新方法。而用甲醇、水重整制氫可減少化工生產(chǎn)中的能耗和降低成本，有望替代被稱為“電老虎”的“電解水制氫”的工藝，利用先進(jìn)的甲醇蒸氣重整一變壓吸附技術(shù)制取純氫和富含CO2的混合氣體，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的后處理，可同時(shí)得到氫氣和二氧化碳?xì)狻＜状寂c水蒸氣在一定的溫度、壓力條件下通過(guò)催化劑，在催化劑的作用下，發(fā)生甲醇裂解反應(yīng)和一氧化碳的變換反應(yīng)，生成氫和二氧化碳，這是一個(gè)多組份、多反應(yīng)的氣固催化反應(yīng)系統(tǒng)。反應(yīng)方程如下CH3OH ^ C0+2H2(I)H2CHCO — C02+H2(2) CH30H+H20 — C02+3H2(3)重整反應(yīng)生成的H2和CO2,再經(jīng)過(guò)變壓吸附法(PSA)或鈀膜分離將H2和CO2分離，得到高純氫氣。變壓吸附法的耗能高、設(shè)備大，且不適合小規(guī)模的氫氣制備。然而，現(xiàn)有的鈀膜分離過(guò)程中，通常有兩種鈀膜，一種是陶瓷鈀膜，一種是金屬鈀膜。陶瓷鈀膜的優(yōu)勢(shì)在于成本低，效率高，產(chǎn)量大；缺點(diǎn)在于制得氫氣的純度較低，通常利用陶瓷鈀膜的分離方式，制得氫氣的純度在99%左右。金屬鈀膜的優(yōu)勢(shì)在于制得氫氣的純度高，通常為99. 999%以上；缺點(diǎn)在于設(shè)備成本高，制備過(guò)程消耗的能量多，效率低，產(chǎn)量小。如今還沒(méi)有一套方案，可以在低成本的條件下制備高純度的氫氣。如今制備高純度氫氣通常僅能使用金屬鈀膜分離器，成本非常昂貴、且生產(chǎn)效率低下，從而大幅提升了制造成本，生產(chǎn)效率卻很低。這項(xiàng)難題使得氫氣的產(chǎn)業(yè)化道路停滯不前，本發(fā)明找到了解決方案。此外，現(xiàn)有的氫氣制造設(shè)備為了讓設(shè)備啟動(dòng)，需要大功率的電機(jī)，通常在3000KW以上，單單電機(jī)就需要占用大量的空間，使得設(shè)備無(wú)法小型化，移動(dòng)性也很差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種高效的甲醇水制氫系統(tǒng)，可在低成本的iu提下大幅提聞聞純度氫!氣的制備效率。此外，本發(fā)明還提供一種高效的甲醇水制氫方法，可在低成本的前提下大幅提高高純度氫氣的制備效率。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種高效的甲醇水制氫系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括液體儲(chǔ)存容器、主制氫設(shè)備、一個(gè)或多個(gè)子制氫設(shè)備；一個(gè)或多個(gè)子制氫設(shè)備制得的氫氣或/和余氣作為主制氫設(shè)備的初始啟動(dòng)能源，當(dāng)子制氫設(shè)備制得的部分氫氣或/和余氣滿足設(shè)定量時(shí)，啟動(dòng)主制氫設(shè)備；此后，主制氫設(shè)備制得的氫氣或/和余氣維持主制氫設(shè)備運(yùn)行；所述子制氫設(shè)備包括小功率電機(jī)、子換熱器、子氣化室、子重整室、子分離室；所述液體儲(chǔ)存容器、子換熱器、子氣化室、子重整室、子分離室通過(guò)管路依次連接；所述小功率電機(jī)用以滿足子氣化室、子重整室、子分離室的環(huán)境參數(shù)；液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水經(jīng)過(guò)處理輸送至子重整室重整、子分離室分離；將制得的氫氣及余氣燃燒，為主制氫設(shè)備需要加熱的元件提供熱量；待主制氫設(shè)備正常工作后子制氫設(shè)備停止工作；所述主制氫設(shè)備包括換熱器、氣化室、重整室、分離室；所述液體儲(chǔ)存容器、換熱器、氣化室、重整室、分離室通過(guò)管路依次連接；所述液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水通過(guò)輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進(jìn)入氣化室氣化；氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進(jìn)入重整室，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑=Cu-ZnO-Al2O3或/和Cu-ZnO-ZrO ;重整室內(nèi)的溫度為370° -409° ；重整室與分離室之間的傳送通道設(shè)有一預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從重整室輸出的氣體；所述預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)作為重整室與分離室之間的緩沖，使得從重整室 輸出的氣體的溫度與分離室的溫度相同或接近；所述分離室的溫度設(shè)定為410° -430°，重整室內(nèi)的溫度低于分離室內(nèi)的溫度；所述分離室內(nèi)設(shè)有陶瓷膜分離器、金屬鈀膜分離器，進(jìn)入分離室的氣體先經(jīng)過(guò)陶瓷膜分離器做預(yù)處理，得到較高純度的氫氣，余氣排出；較高純度的氫氣再進(jìn)入金屬鈀膜分離器，得到更高純度的氫氣，余氣排出； 所述分離室連接有氫氣管路、余氣管路，氫氣從氫氣管路輸出，余氣通過(guò)余氣管路輸出；通過(guò)分離室輸出的余氣為所述換熱器、氣化室、重整室、分離室、預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)提供加熱能源；所述設(shè)備還包括余氣量檢測(cè)單元，當(dāng)檢測(cè)到余氣不足設(shè)定量時(shí)，將設(shè)定氫氣分流輸送至換熱器、氣化室、重整室、分離室、預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，以保證換熱器、氣化室、重整室、分離室、預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)的溫度條件。一種上述高效的甲醇水制氫系統(tǒng)的制氫方法，所述方法包括如下步驟步驟一、子制氫設(shè)備制氫步驟；步驟S11、所述小功率電機(jī)啟動(dòng)，滿足子氣化室、子重整室、子分離室的環(huán)境參數(shù)；步驟S12、液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水經(jīng)過(guò)加熱進(jìn)入子氣化室氣化；步驟S13、氣化后的氣體輸送至子重整室重整，重整室內(nèi)的溫度為370° -409° ；重整室內(nèi)設(shè)有催化劑=Cu-ZnO-Al2O3或/和Cu-ZnO-ZrO ；步驟S14、將制得的氣體通過(guò)子分離室分離出氫氣及余氣，所述分離室的溫度設(shè)定為410° -430° ;或者，不經(jīng)過(guò)分離直接進(jìn)入步驟S15;步驟S15、將制得的氫氣及余氣燃燒，為主制氫設(shè)備需要加熱的元件提供熱量；待主制氫設(shè)備正常工作后子制氫設(shè)備停止工作；步驟二、主制氫設(shè)備制氫步驟；步驟S21、所述液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水通過(guò)輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進(jìn)入氣化室氣化；步驟S22、氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進(jìn)入重整室，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑Cu-ZnO-Al2O3 或 / 和 Cu-ZnO-ZrO ;重整室內(nèi)的溫度為 370° -409° ；步驟S23、重整室與分離室之間的傳送通道設(shè)有一預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從重整室輸出的氣體；所述預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)作為重整室與分離室之間的緩沖，使得從重整室輸出的氣體的溫度與分離室的溫度相同或接近；
步驟S24、所述分離室的溫度設(shè)定為410° -430°，重整室內(nèi)的溫度低于分離室內(nèi)的溫度；所述分離室內(nèi)設(shè)有陶瓷膜分離器、金屬鈀膜分離器，進(jìn)入分離室的氣體先經(jīng)過(guò)陶瓷膜分離器做預(yù)處理，得到較高純度的氫氣，余氣排出；較高純度的氫氣再進(jìn)入金屬鈀膜分離器，得到更高純度的氫氣，余氣排出；所述分離室連接有氫氣管路、余氣管路，氫氣從氫氣管路輸出，余氣通過(guò)余氣管路輸出；步驟S25、通過(guò)分離室輸出的余氣為所述換熱器、氣化室、重整室、分離室、預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)提供加熱能源；所述設(shè)備還包括余氣量檢測(cè)單元，當(dāng)檢測(cè)到余氣不足設(shè)定量時(shí)，將設(shè)定氫氣分流輸送至換熱器、氣化室、重整室、分離室、預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，以保證換熱器、氣化室、重整室、分離室、預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)的溫度條 件。—種高效的甲醇水制氫系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括液體儲(chǔ)存容器、換熱器、氣化室、重整室、分離室；所述液體儲(chǔ)存容器、換熱器、氣化室、重整室、分離室通過(guò)管路依次連接；所述分離室內(nèi)設(shè)有陶瓷膜分離器、金屬鈀膜分離器，進(jìn)入分離室的氣體先經(jīng)過(guò)陶瓷膜分離器做預(yù)處理，得到較高純度的氫氣；較高純度的氫氣再進(jìn)入金屬鈀膜分離器，得到更高純度的氫氣。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述重整室內(nèi)的溫度設(shè)定為370° -409°，所述分離室的溫度設(shè)定為410° -430°，重整室內(nèi)的溫度低于分離室內(nèi)的溫度；所述重整室與分離室之間的傳送通道設(shè)有一預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從重整室輸出的氣體；所述預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)作為重整室與分離室之間的緩沖，使得從重整室輸出的氣體的溫度與分離室的溫度相同或接近。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述分離室連接有氫氣管路、余氣管路，氫氣從氫氣管路輸出，余氣通過(guò)余氣管路輸出；通過(guò)分離室輸出的余氣為所述換熱器、氣化室、重整室、分離室、預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)提供加熱能源；所述設(shè)備還包括余氣量檢測(cè)單元，當(dāng)檢測(cè)到余氣不足設(shè)定量時(shí)，將設(shè)定氫氣分流輸送至換熱器、氣化室、重整室、分離室、預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，以保證換熱器、氣化室、重整室、分離室、預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)的溫度條件。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述系統(tǒng)包括主制氫設(shè)備，所述換熱器、氣化室、重整室、分離室構(gòu)成了主制氫設(shè)備的主要部件；所述系統(tǒng)還包括一個(gè)或多個(gè)子制氫設(shè)備；所述子制氫設(shè)備制得的氫氣或/和余氣作為主制氫設(shè)備的初始啟動(dòng)能源，當(dāng)子制氫設(shè)備制得的部分氫氣或/和余氣滿足設(shè)定量時(shí)，啟動(dòng)主制氫設(shè)備；此后，主制氫設(shè)備制得的氫氣或/和余氣維持主制氫設(shè)備運(yùn)行；所述子制氫設(shè)備包括小功率電機(jī)、子換熱器、子氣化室、子重整室、子分離室；所述液體儲(chǔ)存容器、子換熱器、子氣化室、子重整室、子分離室通過(guò)管路依次連接；所述小功率電機(jī)用以滿足子氣化室、子重整室、子分離室的環(huán)境參數(shù)；液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水經(jīng)過(guò)處理輸送至子重整室重整、子分離室分離；將制得的氫氣及余氣燃燒，為主制氫設(shè)備需要加熱的元件提供熱量；待主制氫設(shè)備正常工作后子制氫設(shè)備停止工作。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述分離室內(nèi)設(shè)有一個(gè)或多個(gè)陶瓷膜分離器、一個(gè)或多個(gè)金屬鈀膜分離器；將從重整室輸送來(lái)的氣體先經(jīng)過(guò)串聯(lián)的陶瓷膜分離器分離出較高純度的氫氣，而后將分離得到的氫氣經(jīng)過(guò)串聯(lián)的各金屬鈀膜分離器進(jìn)一步分離，得到高純度的氫氣。一種上述高效的甲醇水制氫系統(tǒng)的制氫方法，所述方法包括如下步驟步驟21、所述液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水通過(guò)輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進(jìn)入氣化室氣化；步驟22、氣化后的氣體進(jìn)入重整室重整；步驟23、進(jìn)入分離室的氣體先經(jīng)過(guò)陶瓷膜分離器做預(yù)處理，得到較高純度的氫氣，余氣排出；較高純度的氫氣再進(jìn)入金屬鈀膜分離器，得到更高純度的氫氣，余氣排出。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述方法在步驟21之前還包括子制氫設(shè)備制氫步驟，通過(guò)子制氫設(shè)備制氫，將制得的氫氣及余氣燃燒，產(chǎn)生的能量提供給換熱器、氣化室、重整室、分離室；具體包括
步驟11、所述小功率電機(jī)啟動(dòng)，滿足子氣化室、子重整室、子分離室的環(huán)境參數(shù)；步驟12、液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水經(jīng)過(guò)加熱進(jìn)入子氣化室氣化；步驟13、氣化后的氣體輸送至子重整室重整，重整室內(nèi)的溫度為370° -409° ;重整室內(nèi)設(shè)有催化劑=Cu-ZnO-Al2O3或/和Cu-ZnO-ZrO ；步驟14、將制得的氣體通過(guò)子分離室分離出氫氣及余氣，所述分離室的溫度設(shè)定為410° -430° ;或者，不經(jīng)過(guò)分離直接進(jìn)入步驟S15 ;步驟15、將制得的氫氣及余氣燃燒，為主制氫設(shè)備需要加熱的元件提供熱量；待主制氫設(shè)備正常工作后子制氫設(shè)備停止工作。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟21、步驟22、步驟23構(gòu)成了主制氫設(shè)備制氫流程的一部分，主制氫設(shè)備制氫流程具體包括步驟21、所述液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水通過(guò)輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進(jìn)入氣化室氣化；步驟22、氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進(jìn)入重整室，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑Cu-ZnO-Al2O3 或 / 和 Cu-ZnO-ZrO ;重整室內(nèi)的溫度為 370° -409° ；步驟220、重整室與分離室之間的傳送通道設(shè)有一預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從重整室輸出的氣體；所述預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)作為重整室與分離室之間的緩沖，使得從重整室輸出的氣體的溫度與分離室的溫度相同或接近；步驟23、所述分離室的溫度設(shè)定為410° -430°，重整室內(nèi)的溫度低于分離室內(nèi)的溫度；所述分離室內(nèi)設(shè)有陶瓷膜分離器、金屬鈀膜分離器，進(jìn)入分離室的氣體先經(jīng)過(guò)陶瓷膜分離器做預(yù)處理，得到較高純度的氫氣，余氣排出；較高純度的氫氣再進(jìn)入金屬鈀膜分離器，得到更高純度的氫氣，余氣排出；所述分離室連接有氫氣管路、余氣管路，氫氣從氫氣管路輸出，余氣通過(guò)余氣管路輸出；步驟24、通過(guò)分離室輸出的余氣為所述換熱器、氣化室、重整室、分離室、預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)提供加熱能源；所述設(shè)備還包括余氣量檢測(cè)單元，當(dāng)檢測(cè)到余氣不足設(shè)定量時(shí)，將設(shè)定氫氣分流輸送至換熱器、氣化室、重整室、分離室、預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，以保證換熱器、氣化室、重整室、分離室、預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)的溫度條件。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明提出的高效的甲醇水制氫系統(tǒng)及其制氫方法，在分離室中，將經(jīng)過(guò)重整的氣體先通過(guò)陶瓷膜分離器分離出較高純度的氫氣(氫氣純度為99%-99. 9%左右，成本較低，流量較高，生產(chǎn)效率較高)，而后較高純度的氫氣經(jīng)過(guò)金屬鈀膜分離器分離出高純度的氫氣(氫氣純度為99. 9999%以上)。從而可以大幅度降低制備高純度氫!氣的成本，提聞生廣效率，為聞純度氫!氣制備的廣業(yè)化提供了可能。此外，本發(fā)明還通過(guò)增加子制氫設(shè)備制備一定的氫氣，將該部分氫氣(還可以包括余氣)燃燒作為主制氫設(shè)備的啟動(dòng)能源；而后通過(guò)主制氫設(shè)備制得的氫氣(還可以包括余氣)作為主制氫設(shè)備的運(yùn)行加熱源。因此，本發(fā)明制氫設(shè)備只需要小功率電機(jī)(如30W)即可保證設(shè)備的正常啟動(dòng)及運(yùn)行，從而可以保證設(shè)備的小型化及移動(dòng)性。


圖I為本發(fā)明甲醇水制氫系統(tǒng)的組成示意圖。圖2為本發(fā)明甲醇水制氫方法的流程圖。圖3為實(shí)施例二中本發(fā)明甲醇水制氫系統(tǒng)的組成示意圖。 圖4為實(shí)施例二中本發(fā)明甲醇水制氫方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。實(shí)施例一請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明揭示了一種高效的甲醇水制氫系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括液體儲(chǔ)存容器10、換熱器21、氣化室22、重整室23、分離室24。所述液體儲(chǔ)存容器10、換熱器21、氣化室22、重整室23、分離室24通過(guò)管路依次連接。所述分離室24內(nèi)設(shè)有陶瓷膜分離器241、金屬鈀膜分離器242，進(jìn)入分離室24的氣體先經(jīng)過(guò)陶瓷膜分離器241做預(yù)處理，得到較高純度的氫氣；較高純度的氫氣再進(jìn)入金屬鈀膜分離器242，得到更高純度的氫氣。當(dāng)然，所述分離室內(nèi)也可以設(shè)有多個(gè)陶瓷膜分離器、多個(gè)金屬鈀膜分離器；將從重整室輸送來(lái)的氣體先經(jīng)過(guò)串聯(lián)的陶瓷膜分離器分離出較高純度的氫氣，而后將分離得到的氫氣經(jīng)過(guò)串聯(lián)的各金屬鈀膜分離器進(jìn)一步分離，得到高純度的氫氣。本實(shí)施例中，所述重整室內(nèi)的溫度設(shè)定為370° -409°，所述分離室的溫度設(shè)定為410° -430°，重整室內(nèi)的溫度低于分離室內(nèi)的溫度。所述重整室與分離室之間的傳送通道經(jīng)過(guò)預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從重整室輸出的氣體；所述預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)作為重整室與分離室之間的緩沖，使得從重整室輸出的氣體的溫度與分離室的溫度相同或接近。所述分離室連接有氫氣管路、余氣管路，氫氣從氫氣管路輸出，余氣通過(guò)余氣管路輸出。所述換熱器21、氣化室22、重整室23、分離室24、預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)可以通過(guò)分離室輸出的余氣為其加熱。此外，所述設(shè)備還包括余氣量檢測(cè)單元，當(dāng)檢測(cè)到余氣不足設(shè)定量時(shí)，將設(shè)定氫氣分流輸送至換熱器21、氣化室22、重整室23、分離室24、預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，以保證換熱器21、氣化室22、重整室23、分離室24、預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)的溫度條件。以上介紹了本發(fā)明高效的甲醇水制氫系統(tǒng)的組成，本發(fā)明在揭示上述系統(tǒng)的同時(shí)，還揭示一種上述高效的甲醇水制氫系統(tǒng)的制氫方法；請(qǐng)參閱圖2，所述方法包括如下步驟步驟21、所述液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水通過(guò)輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進(jìn)入氣化室氣化；步驟22、氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進(jìn)入重整室，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑Cu-ZnO-Al2O3 或 / 和 Cu-ZnO-ZrO ;重整室內(nèi)的溫度為 370° -409° ；步驟23、重整室與分離室之間的傳送通道設(shè)有一預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從重整室輸出的氣體；所述預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)作為重整室與分離室之間的緩沖，使得從重整室輸出的氣體的溫度與分離室的溫度相同或接近；步驟24、所述分離室的溫度設(shè)定為410° -430°，重整室內(nèi)的溫度低于分離室內(nèi)的溫度；所述分離室內(nèi)設(shè)有陶瓷膜分離器、金屬鈀膜分離器，進(jìn)入分離室的氣體先經(jīng)過(guò)陶瓷膜分離器做預(yù)處理，得到較高純度的氫氣，余氣排出；較高純度的氫氣再進(jìn)入金屬鈀膜分離器，得到更高純度的氫氣，余氣排出；所述分離室連接有氫氣管路、余氣管路，氫氣從氫氣管 路輸出，余氣通過(guò)余氣管路輸出；步驟25、通過(guò)分離室輸出的余氣為所述換熱器、氣化室、重整室、分離室、預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)提供加熱能源；所述設(shè)備還包括余氣量檢測(cè)單元，當(dāng)檢測(cè)到余氣不足設(shè)定量時(shí)，將設(shè)定氫氣分流輸送至換熱器、氣化室、重整室、分離室、預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，以保證換熱器、氣化室、重整室、分離室、預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)的溫度條件。實(shí)施例二請(qǐng)參閱圖3，本發(fā)明揭示一種高效的甲醇水制氫系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括液體儲(chǔ)存容器10、主制氫設(shè)備20、一個(gè)或多個(gè)子制氫設(shè)備30。一個(gè)或多個(gè)子制氫設(shè)備30制得的氫氣或/和余氣最終作為主制氫設(shè)備20的初始啟動(dòng)能源。當(dāng)子制氫設(shè)備30制得的部分氫氣或/和余氣滿足設(shè)定量時(shí)，啟動(dòng)主制氫設(shè)備20 ;此后，主制氫設(shè)備20制得的氫氣或/和余氣維持主制氫設(shè)備20運(yùn)行。如前所述，所述制氫系統(tǒng)可以有一個(gè)或多個(gè)子制氫設(shè)備30，在系統(tǒng)包括多個(gè)子制氫設(shè)備30的情況下，各子制氫設(shè)備30可以一次串聯(lián)，一個(gè)子制氫設(shè)備30制得的氣體作為下一個(gè)子制氫設(shè)備30的初始啟動(dòng)能源，直至最后一個(gè)子制氫設(shè)備30制得的氣體作為作為王制龜!設(shè)備20的初始啟動(dòng)能源。所述子制氫設(shè)備包括小功率電機(jī)、子換熱器、子氣化室、子重整室、子分離室；所述液體儲(chǔ)存容器、子換熱器、子氣化室、子重整室、子分離室通過(guò)管路依次連接。所述小功率電機(jī)用以滿足子氣化室、子重整室、子分離室的環(huán)境參數(shù)；液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水經(jīng)過(guò)處理輸送至子重整室重整、子分離室分離；將制得的氫氣及余氣燃燒，為主制氫設(shè)備需要加熱的元件提供熱量；待主制氫設(shè)備正常工作后子制氫設(shè)備停止工作。所述主制氫設(shè)備包括換熱器21、氣化室22、重整室23、分離室24 ;所述液體儲(chǔ)存容器10、換熱器21、氣化室22、重整室23、分離室24通過(guò)管路依次連接。主制氫設(shè)備20啟動(dòng)后，所述液體儲(chǔ)存容器10中的甲醇和水通過(guò)輸送裝置輸送至換熱器21換熱，換熱后進(jìn)入氣化室22氣化。氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進(jìn)入重整室23，重整室23內(nèi)設(shè)有催化劑=Cu-ZnO-Al2O3或/和Cu-ZnO-ZrO ;重整室內(nèi)的溫度為370° -409° ；重整室23與分離室24之間的傳送通道設(shè)有預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從重整室輸出的氣體。所述預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)作為重整室與分離室之間的緩沖，使得從重整室輸出的氣體的溫度與分離室的溫度相同或接近。所述分離室24的溫度設(shè)定為410° -430°，重整室23內(nèi)的溫度低于分離室24內(nèi)的溫度；所述分離室24內(nèi)設(shè)有陶瓷膜分離器241、金屬鈀膜分離器242，進(jìn)入分離室24的氣體先經(jīng)過(guò)陶瓷膜分離器241做預(yù)處理，得到較高純度的氫氣，余氣排出；較高純度的氫氣再進(jìn)入金屬鈀膜分離器242，得到更高純度的氫氣，余氣排出。所述分離室連接有氫氣管路、余氣管路，氫氣從氫氣管路輸出，余氣通過(guò)余氣管路輸出。通過(guò)分離室24輸出的余氣為所述換熱器21、氣化室22、重整室23、分離室24、預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)提供加熱能源。所述設(shè)備還包括余氣量檢測(cè)單元，當(dāng)檢測(cè)到余氣不足設(shè)定量時(shí)，將設(shè)定氫氣分流輸送至換熱器、氣化室、重整室、分離室、預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，以保證換熱器、氣化室、重整室、分離室、預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)的溫度條件。以上介紹了本發(fā)明高效的甲醇水制氫系統(tǒng)的組成，本發(fā)明在揭示上述系統(tǒng)的同時(shí)，還揭示一種上述高效的甲醇水制氫系統(tǒng)的制氫方法；請(qǐng)參閱圖4，所述方法包括如下步驟步驟一、子制氫設(shè)備制氫步驟；步驟S11所述小功率電機(jī)啟動(dòng)，滿足子氣化室、子重整室、子分離室的環(huán)境參數(shù)；步驟S12液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水經(jīng)過(guò)加熱進(jìn)入子氣化室氣化；步驟S13氣化后的氣體輸送至子重整室重整，重整室內(nèi)的溫度為370°-409° ；重整室內(nèi)設(shè)有催化劑=Cu-ZnO-Al2O3或/和Cu-ZnO-ZrO ；步驟S14將制得的氣體通過(guò)子分離室分離出氫氣及余氣，所述分離室的溫度設(shè)定為410° -430° ;或者，不經(jīng)過(guò)分離直接進(jìn)入步驟S15;步驟S15將制得的氫氣及余氣燃燒，為主制氫設(shè)備需要加熱的元件提供熱量；待主制氫設(shè)備正常工作后子制氫設(shè)備停止工作；步驟二、主制氫設(shè)備制氫步驟；步驟S21所述液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水通過(guò)輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進(jìn)入氣化室氣化；步驟S22氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進(jìn)入重整室，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑Cu-ZnO-Al2O3 或 / 和 Cu-ZnO-ZrO ;重整室內(nèi)的溫度為 370° -409° ；步驟S23重整室與分離室之間的傳送通道設(shè)有一預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從重整室輸出的氣體；所述預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)作為重整室與分離室之間的緩沖，使得從重整室輸出的氣體的溫度與分離室的溫度相同或接近；步驟S24所述分離室的溫度設(shè)定為410°-430°，重整室內(nèi)的溫度低于分離室內(nèi)的溫度；所述分離室內(nèi)設(shè)有陶瓷膜分離器、金屬鈀膜分離器，進(jìn)入分離室的氣體先經(jīng)過(guò)陶瓷膜分離器做預(yù)處理，得到較高純度的氫氣，余氣排出；較高純度的氫氣再進(jìn)入金屬鈀膜分離器，得到更高純度的氫氣，余氣排出；所述分離室連接有氫氣管路、余氣管路，氫氣從氫氣管路輸出，余氣通過(guò)余氣管路輸出；步驟S25通過(guò)分離室輸出的余氣為所述換熱器、氣化室、重整室、分離室、預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)提供加熱能源；所述設(shè)備還包括余氣量檢測(cè)單元，當(dāng)檢測(cè)到余氣不足設(shè)定量時(shí)，將設(shè)定氫氣分流輸送至換熱器、氣化室、重整室、分離室、預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，以保證換熱器、氣化室、重整室、分離室、預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)的溫度條件。綜上所述，本發(fā)明提出的高效的甲醇水制氫系統(tǒng)及其制氫方法，在分離室中，將經(jīng)過(guò)重整的氣體先通過(guò)陶瓷膜分離器分離出較高純度的氫氣(氫氣純度為99%-99. 9%左右，成本較低，流量較高，生產(chǎn)效率較高)，而后經(jīng)過(guò)金屬鈀膜分離器分離出高純度的氫氣(氫氣純度為99. 9999%以上)。從而可以大幅度降低制備高純度氫氣的成本，提高生產(chǎn)效率，為高純度氫氣制備的產(chǎn)業(yè)化提供了可能。此外，本發(fā)明還通過(guò)增加子制氫設(shè)備制備一定的氫氣，將該部分氫氣(還可以包括余氣)燃燒作為主制氫設(shè)備的啟動(dòng)能源；而后通過(guò)主制氫設(shè)備制得的氫氣(還可以包括余氣)作為主制氫設(shè)備的運(yùn)行加熱源。因此，本發(fā)明制氫設(shè)備只需要小功率電機(jī)(如30W)即可保證設(shè)備的正常啟動(dòng)及運(yùn)行，從而可以保證設(shè)備的小型化及移動(dòng)性。這里本發(fā)明的描述和應(yīng)用是說(shuō)明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實(shí)施例中。這里所披露的實(shí)施例的變形和改變是可能的，對(duì)于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)實(shí)施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本發(fā)明 的精神或本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以以其它形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來(lái)實(shí)現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可以對(duì)這里所披露的實(shí)施例進(jìn)行其它變形和改變。
權(quán)利要求
1.一種高效的甲醇水制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括液體儲(chǔ)存容器、主制氫設(shè)備、一個(gè)或多個(gè)子制氫設(shè)備； 一個(gè)或多個(gè)子制氫設(shè)備制得的氫氣或/和余氣作為主制氫設(shè)備的初始啟動(dòng)能源，當(dāng)子制氫設(shè)備制得的部分氫氣或/和余氣滿足設(shè)定量時(shí)，啟動(dòng)主制氫設(shè)備；此后，主制氫設(shè)備制得的氫氣或/和余氣維持主制氫設(shè)備運(yùn)行； 所述子制氫設(shè)備包括小功率電機(jī)、子換熱器、子氣化室、子重整室、子分離室；所述液體儲(chǔ)存容器、子換熱器、子氣化室、子重整室、子分離室通過(guò)管路依次連接； 所述小功率電機(jī)用以滿足子氣化室、子重整室、子分離室的環(huán)境參數(shù)；液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水經(jīng)過(guò)處理輸送至子重整室重整、子分離室分離；將制得的氫氣及余氣燃燒，為主制氫設(shè)備需要加熱的元件提供熱量；待主制氫設(shè)備正常工作后子制氫設(shè)備停止工作； 所述主制氫設(shè)備包括換熱器、氣化室、重整室、分離室；所述液體儲(chǔ)存容器、換熱器、氣化室、重整室、分離室通過(guò)管路依次連接； 所述液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水通過(guò)輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進(jìn)入氣化室氣化； 氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進(jìn)入重整室，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑=Cu-ZnO-Al2O3或/和Cu-ZnO-ZrO ;重整室內(nèi)的溫度為370° -409° ； 重整室與分離室之間的傳送通道設(shè)有一預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從重整室輸出的氣體；所述預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)作為重整室與分離室之間的緩沖，使得從重整室輸出的氣體的溫度與分離室的溫度相同或接近； 所述分離室的溫度設(shè)定為410° -430°，重整室內(nèi)的溫度低于分離室內(nèi)的溫度；所述分離室內(nèi)設(shè)有陶瓷膜分離器、金屬鈀膜分離器，進(jìn)入分離室的氣體先經(jīng)過(guò)陶瓷膜分離器做預(yù)處理，得到較高純度的氫氣，余氣排出；較高純度的氫氣再進(jìn)入金屬鈀膜分離器，得到更高純度的氫氣，余氣排出； 所述分離室連接有氫氣管路、余氣管路，氫氣從氫氣管路輸出，余氣通過(guò)余氣管路輸出； 通過(guò)分離室輸出的余氣為所述換熱器、氣化室、重整室、分離室、預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)提供加熱能源；所述設(shè)備還包括余氣量檢測(cè)單元，當(dāng)檢測(cè)到余氣不足設(shè)定量時(shí)，將設(shè)定氫氣分流輸送至換熱器、氣化室、重整室、分離室、預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，以保證換熱器、氣化室、重整室、分離室、預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)的溫度條件。
2.一種高效的甲醇水制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括液體儲(chǔ)存容器、換熱器、氣化室、重整室、分離室； 所述液體儲(chǔ)存容器、換熱器、氣化室、重整室、分離室通過(guò)管路依次連接； 所述分離室內(nèi)設(shè)有陶瓷膜分離器、金屬鈀膜分離器，進(jìn)入分離室的氣體先經(jīng)過(guò)陶瓷膜分離器做預(yù)處理，得到較高純度的氫氣；較高純度的氫氣再進(jìn)入金屬鈀膜分離器，得到更高純度的氫氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效的甲醇水制氫系統(tǒng)，其特征在于 所述重整室內(nèi)的溫度設(shè)定為370° -409°，所述分離室的溫度設(shè)定為410° -430°，重整室內(nèi)的溫度低于分離室內(nèi)的溫度； 所述重整室與分離室之間的傳送通道設(shè)有一預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從重整室輸出的氣體；所述預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)作為重整室與分離室之間的緩沖，使得從重整室輸出的氣體的溫度與分離室的溫度相同或接近。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高效的甲醇水制氫系統(tǒng)，其特征在于 所述分離室連接有氫氣管路、余氣管路，氫氣從氫氣管路輸出，余氣通過(guò)余氣管路輸出； 通過(guò)分離室輸出的余氣為所述換熱器、氣化室、重整室、分離室、預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)提供加熱能源；所述設(shè)備還包括余氣量檢測(cè)單元，當(dāng)檢測(cè)到余氣不足設(shè)定量時(shí)，將設(shè)定氫氣分流輸送至換熱器、氣化室、重整室、分離室、預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，以保證換熱器、氣化室、重整室、分離室、預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)的溫度條件。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效的甲醇水制氫系統(tǒng)，其特征在于 所述系統(tǒng)包括主制氫設(shè)備，所述換熱器、氣化室、重整室、分離室構(gòu)成了主制氫設(shè)備的主要部件； 所述系統(tǒng)還包括一個(gè)或多個(gè)子制氫設(shè)備；所述子制氫設(shè)備制得的氫氣或/和余氣作為主制氫設(shè)備的初始啟動(dòng)能源，當(dāng)子制氫設(shè)備制得的部分氫氣或/和余氣滿足設(shè)定量時(shí)，啟動(dòng)主制氫設(shè)備；此后，主制氫設(shè)備制得的氫氣或/和余氣維持主制氫設(shè)備運(yùn)行； 所述子制氫設(shè)備包括小功率電機(jī)、子換熱器、子氣化室、子重整室、子分離室；所述液體儲(chǔ)存容器、子換熱器、子氣化室、子重整室、子分離室通過(guò)管路依次連接； 所述小功率電機(jī)用以滿足子氣化室、子重整室、子分離室的環(huán)境參數(shù)；液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水經(jīng)過(guò)處理輸送至子重整室重整、子分離室分離；將制得的氫氣及余氣燃燒，為主制氫設(shè)備需要加熱的元件提供熱量；待主制氫設(shè)備正常工作后子制氫設(shè)備停止工作。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效的甲醇水制氫系統(tǒng)，其特征在于 所述分離室內(nèi)設(shè)有一個(gè)或多個(gè)陶瓷膜分離器、一個(gè)或多個(gè)金屬鈀膜分離器； 將從重整室輸送來(lái)的氣體先經(jīng)過(guò)串聯(lián)的陶瓷膜分離器分離出較高純度的氫氣，而后將分離得到的氫氣經(jīng)過(guò)串聯(lián)的各金屬鈀膜分離器進(jìn)一步分離，得到高純度的氫氣。
7.—種權(quán)利要求I所述高效的甲醇水制氫系統(tǒng)的制氫方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟 步驟一、子制氫設(shè)備制氫步驟； 步驟S11、所述小功率電機(jī)啟動(dòng)，滿足子氣化室、子重整室、子分離室的環(huán)境參數(shù)； 步驟S12、液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水經(jīng)過(guò)加熱進(jìn)入子氣化室氣化； 步驟S13、氣化后的氣體輸送至子重整室重整，重整室內(nèi)的溫度為370° -409° ;重整室內(nèi)設(shè)有催化劑=Cu-ZnO-Al2O3或/和Cu-ZnO-ZrO ； 步驟S14、將制得的氣體通過(guò)子分離室分離出氫氣及余氣，所述分離室的溫度設(shè)定為410° -430° ;或者，不經(jīng)過(guò)分離直接進(jìn)入步驟S15; 步驟S15、將制得的氫氣及余氣燃燒，為主制氫設(shè)備需要加熱的元件提供熱量；待主制氫設(shè)備正常工作后子制氫設(shè)備停止工作； 步驟二、主制氫設(shè)備制氫步驟； 步驟S21、所述液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水通過(guò)輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進(jìn)入氣化室氣化； 步驟S22、氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進(jìn)入重整室，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑Cu-ZnO-Al2O3 或 / 和 Cu-ZnO-ZrO ;重整室內(nèi)的溫度為 370° -409° ； 步驟S23、重整室與分離室之間的傳送通道設(shè)有一預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從重整室輸出的氣體；所述預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)作為重整室與分離室之間的緩沖，使得從重整室輸出的氣體的溫度與分離室的溫度相同或接近； 步驟S24、所述分離室的溫度設(shè)定為410° -430°，重整室內(nèi)的溫度低于分離室內(nèi)的溫度；所述分離室內(nèi)設(shè)有陶瓷膜分離器、金屬鈀膜分離器，進(jìn)入分離室的氣體先經(jīng)過(guò)陶瓷膜分離器做預(yù)處理，得到較高純度的氫氣，余氣排出；較高純度的氫氣再進(jìn)入金屬鈀膜分離器，得到更高純度的氫氣，余氣排出；所述分離室連接有氫氣管路、余氣管路，氫氣從氫氣管路輸出，余氣通過(guò)余氣管路輸出； 步驟S25、通過(guò)分離室輸出的余氣為所述換熱器、氣化室、重整室、分離室、預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)提供加熱能源；所述設(shè)備還包括余氣量檢測(cè)單元，當(dāng)檢測(cè)到余氣不足設(shè)定量時(shí)，將設(shè)定氫氣分流輸送至換熱器、氣化室、重整室、分離室、預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，以保證換熱器、氣化室、重整室、分離室、預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)的溫度條件。
8.—種權(quán)利要求2所述高效的甲醇水制氫系統(tǒng)的制氫方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟 步驟21、所述液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水通過(guò)輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進(jìn)入氣化室氣化； 步驟22、氣化后的氣體進(jìn)入重整室重整； 步驟23、進(jìn)入分離室的氣體先經(jīng)過(guò)陶瓷膜分離器做預(yù)處理，得到較高純度的氫氣，余氣排出；較高純度的氫氣再進(jìn)入金屬鈀膜分離器，得到更高純度的氫氣，余氣排出。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制氫方法，其特征在于 所述方法在步驟21之前還包括子制氫設(shè)備制氫步驟，通過(guò)子制氫設(shè)備制氫，將制得的氫氣及余氣燃燒，產(chǎn)生的能量提供給換熱器、氣化室、重整室、分離室；具體包括 步驟11、所述小功率電機(jī)啟動(dòng)，滿足子氣化室、子重整室、子分離室的環(huán)境參數(shù)； 步驟12、液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水經(jīng)過(guò)加熱進(jìn)入子氣化室氣化； 步驟13、氣化后的氣體輸送至子重整室重整，重整室內(nèi)的溫度為370° -409° ;重整室內(nèi)設(shè)有催化劑=Cu-ZnO-Al2O3 或 / 和 Cu-ZnO-ZrO ； 步驟14、將制得的氣體通過(guò)子分離室分離出氫氣及余氣，所述分離室的溫度設(shè)定為410° -430° ;或者，不經(jīng)過(guò)分離直接進(jìn)入步驟S15 ; 步驟15、將制得的氫氣及余氣燃燒，為主制氫設(shè)備需要加熱的元件提供熱量；待主制氫設(shè)備正常工作后子制氫設(shè)備停止工作。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制氫方法，其特征在于 所述步驟21、步驟22、步驟23構(gòu)成了主制氫設(shè)備制氫流程的一部分，主制氫設(shè)備制氫流程具體包括 步驟21、所述液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水通過(guò)輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進(jìn)入氣化室氣化； 步驟22、氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進(jìn)入重整室，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑=Cu-ZnO-Al2O3或/和Cu-ZnO-ZrO ;重整室內(nèi)的溫度為370° -409° ； 步驟220、重整室與分離室之間的傳送通道設(shè)有一預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從重整室輸出的氣體；所述預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)作為重整室與分離室之間的緩沖，使得從重整室輸出的氣體的溫度與分離室的溫度相同或接近； 步驟23、所述分離室的溫度設(shè)定為410° -430°，重整室內(nèi)的溫度低于分離室內(nèi)的溫度；所述分離室內(nèi)設(shè)有陶瓷膜分離器、金屬鈀膜分離器，進(jìn)入分離室的氣體先經(jīng)過(guò)陶瓷膜分離器做預(yù)處理，得到較高純度的氫氣，余氣排出；較高純度的氫氣再進(jìn)入金屬鈀膜分離器，得到更高純度的氫氣，余氣排出；所述分離室連接有氫氣管路、余氣管路，氫氣從氫氣管路輸出，余氣通過(guò)余氣管路輸出； 步驟24、通過(guò)分離室輸出的余氣為所述換熱器、氣化室、重整室、分離室、預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)提供加熱能源；所述設(shè)備還包括余氣量檢測(cè)單元，當(dāng)檢測(cè)到余氣不足設(shè)定量時(shí)，將設(shè)定氫氣分流輸送至換熱器、氣化室、重整室、分離室、預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，以保證換熱器、氣化室、重整室、分離室、預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)的溫度條件。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種高效的甲醇水制氫系統(tǒng)及其制氫方法，所述系統(tǒng)包括液體儲(chǔ)存容器、換熱器、氣化室、重整室、分離室；液體儲(chǔ)存容器、換熱器、氣化室、重整室、分離室通過(guò)管路依次連接；分離室內(nèi)設(shè)有陶瓷膜分離器、金屬鈀膜分離器，進(jìn)入分離室的氣體先經(jīng)過(guò)陶瓷膜分離器做預(yù)處理，得到較高純度的氫氣；較高純度的氫氣再進(jìn)入金屬鈀膜分離器，得到更高純度的氫氣。本發(fā)明提出的高效的甲醇水制氫系統(tǒng)及其制氫方法，在分離室中，將經(jīng)過(guò)重整的氣體先通過(guò)陶瓷膜分離器分離出較高純度的氫氣(純度為99%左右)，而后經(jīng)過(guò)金屬鈀膜分離器分離出高純度的氫氣(純度為99.9999%以上)。從而可以滿足制得高純度氫氣的前提下，大幅度降低制備成本，同時(shí)提高生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)C01B3/32GK102897712SQ20121033991
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月13日
發(fā)明者向華, 龐娟娟, 向德成 申請(qǐng)人:上海合既得動(dòng)氫機(jī)器有限公司