小型甲醇水制氫設(shè)備及其制氫方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種小型甲醇水制氫設(shè)備及其制氫方法，所述制氫設(shè)備包括液體儲(chǔ)存容器、原料輸送裝置、制氫裝置、膜分離裝置、氫氣輸送管路；制氫裝置制得的氫氣通過(guò)膜分離裝置分離，而后通過(guò)氫氣輸送管路輸送；氫氣輸送管路設(shè)有機(jī)械安全閥，機(jī)械安全閥包括閥主體、彈性機(jī)構(gòu)、彈起端；彈起端靠近原料輸送裝置的開關(guān)設(shè)置，在彈起端彈起時(shí)能斷開原料輸送裝置或和制氫裝置的開關(guān)。本發(fā)明提出的小型甲醇水制氫設(shè)備及其制氫方法，在氫氣輸送管路設(shè)置機(jī)械安全閥，在氣壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)機(jī)械安全閥打開，并能控制原料輸送裝置停止輸送原料。從而可以提高設(shè)備運(yùn)行的安全性，防止氫氣泄露及爆炸。
【專利說(shuō)明】小型甲醇水制氫設(shè)備及其制氫方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于小型制氫機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種小型制氫設(shè)備，尤其涉及一種小型甲醇水制氫設(shè)備；同時(shí)，本發(fā)明還涉及一種小型甲醇水制氫設(shè)備的制氫方法。
【背景技術(shù)】
[0002]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)椋谌紵嗤亓康拿?、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。
[0003]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?，是汽油發(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。
[0004]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1.5%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。 [0005]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。
[0006]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。
[0007]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)。
[0008]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。
[0009]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。[0010]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——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?br> [0011]甲醇與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:
[0012]CH3OH ^ C0+2H2 (I)
[0013]H2CHCO — C02+H2 (2)
[0014]CH30H+H20 — C02+3H2 (3)
[0015]重整反應(yīng)生成的H2和CO2,再經(jīng)過(guò)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。
[0016]現(xiàn)有的小型制氫設(shè)備沒有比較好的氣壓監(jiān)控系統(tǒng)，如果輸氣管路發(fā)生堵塞，高壓的氫氣可能會(huì)破壞輸氣管路，從而引起氫氣泄露；由于氫氣是危險(xiǎn)氣體，泄露的氫氣容易引發(fā)爆炸。若使用電子式的氣壓監(jiān)控系統(tǒng)，價(jià)格則比較昂貴，通常每個(gè)小型制氫機(jī)便需要上千或幾千元。如今還沒有比較合適的方案，來(lái)解決上述問(wèn)題。
[0017]此外，現(xiàn)有的制氫設(shè)備，冷啟動(dòng)通常需要很長(zhǎng)時(shí)間，一般至少在5小時(shí)以上，有的設(shè)備甚至需要I天時(shí)間啟動(dòng)。而熱啟動(dòng)需要耗費(fèi)大量能源，使重整室(通常需要400°C以上)等設(shè)備處于高溫狀態(tài)。如何使制氫設(shè)備既實(shí)現(xiàn)快速冷啟動(dòng)、又能保證節(jié)約能源(還需要實(shí)用性強(qiáng))是目前業(yè)界需要迫切解決的問(wèn)題。
[0018]有鑒于此，如今迫切需要設(shè)計(jì)一種新的小型甲醇水制氫設(shè)備，以便克服現(xiàn)有設(shè)備的上述缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種小型甲醇水制氫設(shè)備，可通過(guò)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)變化確保設(shè)備安全，避免氫氣泄露及爆炸的情況發(fā)生。
[0020]此外，本發(fā)明還提供一種小型甲醇水制氫設(shè)備的制氫方法，可通過(guò)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)變化確保設(shè)備安全，避免氫氣泄露及爆炸的情況發(fā)生。
[0021]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0022]一種小型甲醇水制氫設(shè)備，所述制氫設(shè)備包括:液體儲(chǔ)存容器、原料輸送裝置、快速啟動(dòng)裝置、制氫裝置、膜分離裝置、氫氣輸送管路；
[0023]所述制氫裝置包括換熱器、氣化室、重整室；膜分離裝置設(shè)置于分離室內(nèi)，分離室設(shè)置于重整室內(nèi)的上部；
[0024]所述液體儲(chǔ)存容器與制氫裝置連接；液體儲(chǔ)存容器中儲(chǔ)存有液態(tài)的甲醇和水；
[0025]所述制氫設(shè)備利用快速啟動(dòng)裝置提供啟動(dòng)能源啟動(dòng)；快速啟動(dòng)裝置包括加熱機(jī)構(gòu)、氣化管路，氣化管路的內(nèi)徑為I~2mm，氣化管路緊密地纏繞于加熱機(jī)構(gòu)上；所述氣化管路的一端連接液體儲(chǔ)存容器，將甲醇送入氣化管路中；氣化管路的另一端輸出被氣化的甲醇，而后通過(guò)點(diǎn)火機(jī)構(gòu)點(diǎn)火燃燒；或者，氣化管路的另一端輸出被氣化的甲醇，且輸出的甲醇溫度達(dá)到自燃點(diǎn)，甲醇從氣化管路輸出后直接自燃；所述快速啟動(dòng)裝置為制氫裝置提供啟動(dòng)能源；所述重整室內(nèi)壁設(shè)有加熱管路，加熱管路內(nèi)放有催化劑；所述快速啟動(dòng)裝置通過(guò)加熱所述加熱管路為重整室加熱；
[0026]所述制氫裝置啟動(dòng)后，制氫裝置通過(guò)制氫裝置制得的氫氣提供運(yùn)行所需的能源；
[0027]所述液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水通過(guò)原料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，重整室下部及中部溫度為300°C~420°C ；
[0028]所述重整室上部的溫度為400°C~570°C ;重整室與分離室通過(guò)連接管路連接，連接管路的全部或部分設(shè)置于重整室的上部，能通過(guò)重整室上部的高溫繼續(xù)加熱從重整室輸出的氣體；所述連接管路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；
[0029]所述分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為350°C~570°C ;分離室內(nèi)設(shè)有膜分離器，從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣；
[0030]所述原料輸送裝置提供動(dòng)力，將液體儲(chǔ)存容器中的原料輸送至制氫裝置；所述原料輸送裝置向原料提供0.15~5MPa的壓強(qiáng)，使得制氫裝置制得的氫氣具有足夠的壓強(qiáng)；
[0031]所述制氫裝置啟動(dòng)制氫后，制氫裝置制得的部分氫氣或/和余氣通過(guò)燃燒維持制氫裝置運(yùn)行；
[0032]所述制氫裝置制得的氫氣輸送至膜分離裝置進(jìn)行分離，用于分離氫氣的膜分離裝置的內(nèi)外壓強(qiáng)之差大于等于0.7M Pa ；
[0033]所述膜分離裝置為在多孔陶瓷表面真空鍍鈀銀合金的膜分離裝置，鍍膜層為鈀銀合金，鈀銀合金的質(zhì)量百分比鈀占75%~78%，銀占22%~25% ；
`[0034]所述氫氣輸送管路設(shè)有彈簧安全閥，彈簧安全閥包括閥主體、彈簧機(jī)構(gòu)、彈起端；所述原料輸送裝置包括輸送泵，彈起端靠近輸送泵的開關(guān)設(shè)置，在彈起端彈起時(shí)能斷開原料輸送裝置的開關(guān)。
[0035]所述輸送泵的開關(guān)包括接觸段及三個(gè)端口，三個(gè)端口分別為第一端口、第二端口、
第三端口 ；
[0036]所述接觸段的一端可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置于第一端口，第一端口連接輸送泵；接觸段的另一端能接觸第二端口或第三端口；
[0037]所述第二端口連接電源，第一端口連接第二端口時(shí)，能控制輸送泵工作；
[0038]所述第三端口連接報(bào)警發(fā)送裝置，當(dāng)?shù)谝欢丝谶B接第三端口時(shí)，能控制輸送泵不工作，同時(shí)報(bào)警發(fā)送裝置發(fā)送報(bào)警信息至對(duì)應(yīng)的服務(wù)器或客戶端。
[0039]一種小型甲醇水制氫設(shè)備，所述制氫設(shè)備包括:液體儲(chǔ)存容器、原料輸送裝置、制氫裝置、膜分離裝置、氫氣輸送管路；
[0040]所述液體儲(chǔ)存容器與制氫裝置連接；液體儲(chǔ)存容器中儲(chǔ)存有液態(tài)的甲醇和水；
[0041]所述制氫裝置制得的氫氣通過(guò)膜分離裝置分離，而后通過(guò)氫氣輸送管路輸送；
[0042]所述氫氣輸送管路設(shè)有機(jī)械安全閥，機(jī)械安全閥包括閥主體、彈性機(jī)構(gòu)、彈起端；
[0043]所述彈起端靠近原料輸送裝置的開關(guān)設(shè)置，在彈起端彈起時(shí)能斷開原料輸送裝置或和制氫裝置的開關(guān)；或者，所述制氫設(shè)備還包括彈起端彈起接收模塊，用以在接收到彈起端彈起時(shí)，發(fā)送控制命令至制氫設(shè)備的控制中心，控制原料輸送裝置或/和制氫裝置不工作。
[0044]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述制氫設(shè)備還包括快速啟動(dòng)裝置，所述制氫設(shè)備利用快速啟動(dòng)裝置提供啟動(dòng)能源啟動(dòng)；
[0045]所述快速啟動(dòng)裝置包括加熱機(jī)構(gòu)、氣化管路，氣化管路的內(nèi)徑為I~2mm，氣化管路緊密地纏繞于加熱機(jī)構(gòu)上；所述氣化管路的一端連接液體儲(chǔ)存容器，將甲醇送入氣化管路中；
[0046]氣化管路的另一端輸出被氣化的甲醇，而后通過(guò)點(diǎn)火機(jī)構(gòu)點(diǎn)火燃燒；或者，氣化管路的另一端輸出被氣化的甲醇，且輸出的甲醇溫度達(dá)到自燃點(diǎn)，甲醇從氣化管路輸出后直接自燃；
[0047]所述快速啟動(dòng)裝置為制氫裝置提供啟動(dòng)能源；所述重整室內(nèi)壁設(shè)有加熱管路，加熱管路內(nèi)放有催化劑；所述快速啟動(dòng)裝置通過(guò)加熱所述加熱管路為重整室加熱。
[0048]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述制氫裝置包括換熱器、氣化室、重整室；膜分離裝置設(shè)置于分離室內(nèi)，分離室設(shè)置于重整室內(nèi)的上部；
[0049]所述制氫裝置啟動(dòng)后，制氫裝置通過(guò)制氫裝置制得的氫氣提供運(yùn)行所需的能源；
[0050]所述液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水通過(guò)原料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，重整室下部及中部溫度為300°C~420°C ；
[0051]所述重整室上部的溫度為400°C~570°C ;重整室與分離室通過(guò)連接管路連接，連接管路的全部或部分設(shè)置于重整室的`上部，能通過(guò)重整室上部的高溫繼續(xù)加熱從重整室輸出的氣體；所述連接管路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；
[0052]所述分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為350°C~570°C ;分離室內(nèi)設(shè)有膜分離器，從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣；
[0053]所述原料輸送裝置提供動(dòng)力，將液體儲(chǔ)存容器中的原料輸送至制氫裝置；所述原料輸送裝置向原料提供0.15~5MPa的壓強(qiáng)，使得制氫裝置制得的氫氣具有足夠的壓強(qiáng)；
[0054]所述制氫裝置啟動(dòng)制氫后，制氫裝置制得的部分氫氣或/和余氣通過(guò)燃燒維持制氫裝置運(yùn)行；
[0055]所述制氫裝置制得的氫氣輸送至膜分離裝置進(jìn)行分離，用于分離氫氣的膜分離裝置的內(nèi)外壓強(qiáng)之差大于等于0.7M Pa ；
[0056]所述膜分離裝置為在多孔陶瓷表面真空鍍鈀銀合金的膜分離裝置，鍍膜層為鈀銀合金，鈀銀合金的質(zhì)量百分比鈀占75%~78%，銀占22%~25%。
[0057]一種上述小型甲醇水制氫設(shè)備的制氫方法，所述方法包括如下步驟:
[0058]步驟S1、快速啟動(dòng)步驟；所述制氫設(shè)備利用快速啟動(dòng)裝置提供啟動(dòng)能源啟動(dòng)；具體包括:
[0059]加熱機(jī)構(gòu)通電設(shè)定時(shí)間，待加熱機(jī)構(gòu)達(dá)到設(shè)定溫度后向氣化管路通入甲醇；由于氣化管路緊密地纏繞于加熱機(jī)構(gòu)上，甲醇溫度逐步升高；氣化管路輸出被氣化的甲醇，而后通過(guò)點(diǎn)火機(jī)構(gòu)點(diǎn)火燃燒；或者，氣化管路輸出被氣化的甲醇，且輸出的甲醇溫度達(dá)到自燃點(diǎn)，甲醇從氣化管路輸出后直接自燃；[0060]氣化的甲醇通過(guò)燃燒放熱，為制氫裝置提供啟動(dòng)能源；所述重整室內(nèi)壁設(shè)有加熱管路，加熱管路內(nèi)放有催化劑；所述快速啟動(dòng)裝置通過(guò)加熱所述加熱管路為重整室加熱；
[0061]步驟S2、制氫設(shè)備啟動(dòng)后，制氫設(shè)備通過(guò)制氫裝置制得的氫氣提供運(yùn)行所需的能源；待制氫設(shè)備運(yùn)行制得足夠的氫氣，關(guān)閉快速啟動(dòng)裝置，由制氫裝置制得的部分氫氣或/和余氣通過(guò)燃燒維持制氫裝置運(yùn)行；制氫過(guò)程具體包括:
[0062]所述液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水通過(guò)原料輸送裝置輸送至制氫裝置的換熱器換熱，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，重整室下部及中部溫度為300°c~420°C ；
[0063]所述重整室上部的溫度為400°C~570°C ;重整室與分離室通過(guò)連接管路連接，連接管路的全部或部分設(shè)置于重整室的上部，能通過(guò)重整室上部的高溫繼續(xù)加熱從重整室輸出的氣體；所述連接管路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；
[0064]所述分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為350°C~570°C ;分離室內(nèi)設(shè)有膜分離器，從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣；所述原料輸送裝置提供動(dòng)力，將液體儲(chǔ)存容器中的原料輸送至制氫裝置；所述原料輸送裝置向原料提供0.15~5MPa的壓強(qiáng)，使得制氫裝置制得的氫氣具有足夠的壓強(qiáng)；所述制氫裝置制得的氫氣輸送至膜分離裝置進(jìn)行分離，用于分離氫氣的膜分離裝置的內(nèi)外壓強(qiáng)之差大于等于0.7M Pa ;所述膜分離裝置為在多孔陶瓷表面真空鍍鈀銀合金的膜分離裝置，鍍膜層為鈀銀合金，鈀銀合金的質(zhì)量百分比鈀占75%~78%，銀占22%~25% ；
[0065]步驟S3、所述制氫裝置啟動(dòng)制氫后，制氫裝置制得的部分氫氣或/和余氣通過(guò)燃燒維持制氫裝置運(yùn)行；
[0066]步驟S4、經(jīng)過(guò)膜分離裝置分離出的氫氣進(jìn)入氫氣輸送管路輸送，氫氣輸送管路設(shè)有彈簧安全閥；在氫氣輸送管路內(nèi)壓力大于設(shè)定值時(shí)，彈簧安全閥的彈起端頂開輸送泵的開關(guān)設(shè)置，斷開原料輸送裝置的開關(guān)；
[0067]制氫設(shè)備開始工作時(shí)，開關(guān)的接觸段連接第一端口、第二端口，原料輸送裝置工作；當(dāng)彈起端彈起時(shí)，能頂開位于彈起端頂部的接觸段，由于接觸段的一端能旋轉(zhuǎn)地固定在第一端口上，接觸段以第一端口為軸心逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；此時(shí)，接觸段的另一端變?yōu)檫B接第三端口，原料輸送裝置無(wú)法工作；同時(shí)，由于第一端口通過(guò)接觸段連接第三端口能驅(qū)動(dòng)報(bào)警發(fā)送裝置工作，發(fā)送報(bào)警信息至對(duì)應(yīng)的服務(wù)器或客戶端，通知相應(yīng)人員。
[0068]一種上述小型甲醇水制氫設(shè)備的制氫方法，所述方法包括如下步驟:
[0069]當(dāng)氫氣輸送管路中的壓力過(guò)大時(shí)機(jī)械安全閥的彈起端彈起，從而斷開原料輸送裝置或和制氫裝置的開關(guān)；或者，通過(guò)彈起端彈起接收模塊接收彈起端彈起信息，接收到彈起信息后發(fā)送控制命令至制氫設(shè)備的控制中心，控制原料輸送裝置或/和制氫裝置不工作。
[0070]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述方法還包括:機(jī)械安全閥的彈起端彈起后，通過(guò)彈起端彈起接收模塊接收彈起端彈起信息，接收到彈起信息后發(fā)送控制命令至制氫設(shè)備的控制中心，并由控制中心發(fā)送報(bào)警信息至對(duì)應(yīng)的服務(wù)器或客戶端。
[0071]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述方法還包括如下步驟:
[0072]步驟S1、快速啟動(dòng)步驟；所述制氫設(shè)備利用快速啟動(dòng)裝置提供啟動(dòng)能源啟動(dòng)；具體包括:[0073]加熱機(jī)構(gòu)通電設(shè)定時(shí)間，待加熱機(jī)構(gòu)達(dá)到設(shè)定溫度后向氣化管路通入甲醇；由于氣化管路緊密地纏繞于加熱機(jī)構(gòu)上，甲醇溫度逐步升高；氣化管路輸出被氣化的甲醇，而后通過(guò)點(diǎn)火機(jī)構(gòu)點(diǎn)火燃燒；或者，氣化管路輸出被氣化的甲醇，且輸出的甲醇溫度達(dá)到自燃點(diǎn)，甲醇從氣化管路輸出后直接自燃；
[0074]氣化的甲醇通過(guò)燃燒放熱，為制氫裝置提供啟動(dòng)能源；所述重整室內(nèi)壁設(shè)有加熱管路，加熱管路內(nèi)放有催化劑；所述快速啟動(dòng)裝置通過(guò)加熱所述加熱管路為重整室加熱。
[0075]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述方法還包括:
[0076]步驟S2、制氫設(shè)備啟動(dòng)后，制氫設(shè)備通過(guò)制氫裝置制得的氫氣提供運(yùn)行所需的能源；待制氫設(shè)備運(yùn)行制得足夠的氫氣，關(guān)閉快速啟動(dòng)裝置，由制氫裝置制得的部分氫氣或/和余氣通過(guò)燃燒維持制氫裝置運(yùn)行；制氫過(guò)程具體包括:
[0077]所述液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水通過(guò)原料輸送裝置輸送至制氫裝置的換熱器換熱，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，重整室下部及中部溫度為300°c~420°C ；
[0078]所述重整室上部的溫度為400°C~570°C ;重整室與分離室通過(guò)連接管路連接，連接管路的全部或部分設(shè)置于重整室的上部，能通過(guò)重整室上部的高溫繼續(xù)加熱從重整室輸出的氣體；所述連接管路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；
[0079]所述分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為350°C~570°C ;分離室內(nèi)設(shè)有膜分離器，從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣；所述原料輸送裝置提供動(dòng)力，將液體儲(chǔ)存容器中的原料輸送至制氫裝置；所述原料輸送裝置向原料提供0.15~5MPa`的壓強(qiáng)，使得制氫裝置制得的氫氣具有足夠的壓強(qiáng)；所述制氫裝置制得的氫氣輸送至膜分離裝置進(jìn)行分離，用于分離氫氣的膜分離裝置的內(nèi)外壓強(qiáng)之差大于等于0.7M Pa ;所述膜分離裝置為在多孔陶瓷表面真空鍍鈀銀合金的膜分離裝置，鍍膜層為鈀銀合金，鈀銀合金的質(zhì)量百分比鈀占75%~78%，銀占22%~25%。
[0080]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述方法還包括:步驟S3、所述制氫裝置啟動(dòng)制氫后，制氫裝置制得的部分氫氣或/和余氣通過(guò)燃燒維持制氫裝置運(yùn)行。
[0081]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明提出的小型甲醇水制氫設(shè)備及其制氫方法，在氫氣輸送管路設(shè)置機(jī)械安全閥，在氣壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)機(jī)械安全閥打開，并能控制原料輸送裝置停止輸送原料。從而可以提高設(shè)備運(yùn)行的安全性，防止氫氣泄露及爆炸。
[0082]同時(shí)，本發(fā)明制氫設(shè)備可快速啟動(dòng)，通常只需10分鐘以內(nèi)；同時(shí)，制氫設(shè)備僅需要通過(guò)電能使加熱棒為甲醇?xì)饣?，消耗能量很少，通?節(jié)電池便足夠(本制氫設(shè)備可用于移動(dòng)制氫機(jī))。因此本發(fā)明的實(shí)用性強(qiáng)，配合氫氣發(fā)電機(jī)，可以供人們?nèi)粘Ｊ褂谩?br> [0083]此外，通過(guò)提高原料輸送裝置的輸送動(dòng)力，使得制氫設(shè)備制得的氫氣具有足夠的壓強(qiáng)，可提高制氫效率及制得氫氣的純度。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0084]圖1為本發(fā)明小型甲醇水制氫設(shè)備的組成示意圖。
[0085]圖2為本發(fā)明小型甲醇水制氫設(shè)備的另一種狀態(tài)下的示意圖。
[0086]圖3為本發(fā)明制氫設(shè)備的快速啟動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。[0087]圖4為制氫設(shè)備及其加熱管路的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0088]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。
[0089]實(shí)施例一
[0090]請(qǐng)參閱圖1、圖2，本發(fā)明揭示了一種小型甲醇水制氫設(shè)備，所述制氫設(shè)備主要包括:液體儲(chǔ)存容器10、原料輸送裝置50、制氫裝置20、膜分離裝置30、氫氣輸送管路60。
[0091]本實(shí)施例中，重點(diǎn)改進(jìn)之處在于其氫氣輸送管路60。如圖1、圖2所不,所述氫氣輸送管路60設(shè)有彈簧安全閥61，彈簧安全閥61包括閥主體、彈簧機(jī)構(gòu)、彈起端；所述原料輸送裝置50包括輸送泵，彈起端靠近輸送泵的開關(guān)設(shè)置(當(dāng)然原料輸送裝置50也可以為其他動(dòng)力裝置)，在彈起端彈起時(shí)能斷開原料輸送裝置的開關(guān)。
[0092]具體地，本實(shí)施例中，所述輸送泵的開關(guān)包括接觸段62及三個(gè)端口，三個(gè)端口分別為第一端口 63、第二端口 64、第三端口 65。所述接觸段62的一端可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置于第一端口 63，第一端口 63連接輸送泵；接觸段62的另一端能接觸第二端口 64或第三端口 65。
[0093]所述第二端口 64連接電源，第一端口 63連接第二端口 64時(shí)，能控制輸送泵工作。所述第三端口 65連接報(bào)警發(fā)送裝置，當(dāng)?shù)谝欢丝谶B接第三端口 65時(shí)，能控制輸送泵不工作，同時(shí)報(bào)警發(fā)送裝置發(fā)送報(bào)警信息(如通過(guò)短信的方式)至對(duì)應(yīng)的服務(wù)器或客戶端，可以通知相應(yīng)人員。
[0094]以上介紹了本 發(fā)明小型甲醇水制氫設(shè)備的組成，本發(fā)明在揭示上述設(shè)備的同時(shí)，還揭示一種上述小型甲醇水制氫設(shè)備的制氫方法，所述方法包括如下步驟:
[0095]步驟一、制備好的氫氣通過(guò)氫氣輸送管路輸送；
[0096]步驟二、當(dāng)氫氣輸送管路中的壓力過(guò)大時(shí)機(jī)械安全閥的彈起端彈起，從而斷開原料輸送裝置或和制氫裝置的開關(guān)。
[0097]實(shí)施例二
[0098]本實(shí)施例與實(shí)施例一的區(qū)別在于，本實(shí)施例中，所述制氫設(shè)備包括:液體儲(chǔ)存容器10、原料輸送裝置50、快速啟動(dòng)裝置40、制氫裝置20、膜分離裝置30、氫氣輸送管路60。
[0099]如圖3所示,所述快速啟動(dòng)裝置40包括殼體41、加熱機(jī)構(gòu)42、氣化管路43,氣化管路43的內(nèi)徑為I~2mm，氣化管路43纏繞于加熱機(jī)構(gòu)42上；所述加熱機(jī)構(gòu)可以為電加熱棒，利用交流電或蓄電池、干電池即可。
[0100]所述氣化管路43的一端連接液體儲(chǔ)存容器10，將甲醇送入氣化管路43中；氣化管路43的另一端輸出被氣化的甲醇，而后通過(guò)點(diǎn)火機(jī)構(gòu)點(diǎn)火燃燒；或者，氣化管路43的另一端輸出被氣化的甲醇，且輸出的甲醇溫度達(dá)到自燃點(diǎn)，甲醇從氣化管路43輸出后直接自燃；所述快速啟動(dòng)裝置40為制氫裝置(或者說(shuō)整個(gè)制氫設(shè)備)提供啟動(dòng)能源。
[0101]請(qǐng)參閱圖4，為了提高制氫裝置的加熱速度，在所述制氫裝置20的重整室內(nèi)壁設(shè)有加熱管路21，加熱管路21內(nèi)放有催化劑(如可以將加熱溫度控制在380°C~480°C);所述快速啟動(dòng)裝置40通過(guò)加熱所述加熱管路21為重整室加熱，可以提高加熱效率。
[0102]制氫裝置20還可以設(shè)置第二啟動(dòng)裝置，所述第二啟動(dòng)裝置包括第二氣化管路，第二氣化管路的主體設(shè)置于重整室內(nèi)，第二氣化管路為重整室加熱(還可以為制氫設(shè)備其他單元加熱)。第一氣化管路或/和第二氣化管路輸出的甲醇為重整室加熱的同時(shí)加熱第二氣化管路，將第二氣化管路中的甲醇?xì)饣?。?dāng)?shù)诙?dòng)裝置可以持續(xù)制得氣化的甲醇后設(shè)定時(shí)間，可以關(guān)閉上述快速啟動(dòng)裝置，從而進(jìn)一步減少對(duì)電能等外部能源的依靠。
[0103]除此之外，所述制氫裝置20包括換熱器、氣化室、重整室；膜分離裝置設(shè)置于分離室內(nèi)，分離室設(shè)置于重整室內(nèi)的上部。所述液體儲(chǔ)存容器與制氫裝置連接；液體儲(chǔ)存容器中儲(chǔ)存有液態(tài)的甲醇和水。
[0104]所述液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水通過(guò)原料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，重整室下部及中部溫度為300°C~420°C。所述重整室上部的溫度為400°C~570°C;重整室與分離室通過(guò)連接管路連接，連接管路的全部或部分設(shè)置于重整室的上部，能通過(guò)重整室上部的高溫繼續(xù)加熱從重整室輸出的氣體；所述連接管路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。所述分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為350°C~570°C;分離室內(nèi)設(shè)有膜分離器，從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣。通過(guò)上述改進(jìn)，可以分別保證重整室內(nèi)催化劑的低溫要求，以及分離室的高溫要求，進(jìn)而提高氫氣制備效率；同時(shí)，本發(fā)明的預(yù)熱方式(將分離室設(shè)置于重整室內(nèi)的上部)非常便捷。
[0105]此外，所述原料輸送裝置提供動(dòng)力，將液體儲(chǔ)存容器中的原料輸送至制氫裝置；所述原料輸送裝置向原料提供0.15~5MPa的壓強(qiáng)，使得制氫裝置制得的氫氣具有足夠的壓強(qiáng)。所述制氫裝置制得的氫氣輸送至膜分離裝置進(jìn)行分離，用于分離氫氣的膜分離裝置的內(nèi)外壓強(qiáng)之差大于等于0.7M Pa。通過(guò)該改進(jìn)，使得制氫裝置制得的氫氣具有足夠的壓強(qiáng)，可提高制氫效率及制得氫氣的純度。
[0106]所述制氫設(shè)備啟動(dòng)后，制氫設(shè)備通過(guò)制氫裝置制得的氫氣提供運(yùn)行所需的能源；此時(shí)，可以關(guān)閉快速啟動(dòng)裝置。由于制氫裝置制得的部分氫氣或/和余氣通過(guò)燃燒維持制氫設(shè)備運(yùn)行，從而可以減少對(duì)外部能源的依靠，自適應(yīng)能力強(qiáng)。
[0107]所述膜分離裝置為在多孔陶瓷表面真空鍍鈀銀合金的膜分離裝置，鍍膜層為鈀銀合金，鈀銀合金的質(zhì)量百分比鈀占`75%~78%，銀占22%~25%。本發(fā)明利用該鈀膜分離裝置，氫氣的純度更高。
[0108]以上介紹了本發(fā)明甲醇水制氫設(shè)備的組成，本發(fā)明在揭示上述小型甲醇水制氫設(shè)備的同時(shí)，還揭示一種上述小型甲醇水制氫設(shè)備的制氫方法，所述方法包括如下步驟:
[0109]【步驟SI】快速啟動(dòng)步驟；所述制氫設(shè)備利用快速啟動(dòng)裝置提供啟動(dòng)能源啟動(dòng)。具體包括:
[0110]加熱機(jī)構(gòu)通電設(shè)定時(shí)間，待加熱機(jī)構(gòu)達(dá)到設(shè)定溫度后向氣化管路通入甲醇；由于氣化管路緊密地纏繞于加熱機(jī)構(gòu)上，甲醇溫度逐步升高；氣化管路輸出被氣化的甲醇，而后通過(guò)點(diǎn)火機(jī)構(gòu)點(diǎn)火燃燒；或者，氣化管路輸出被氣化的甲醇，且輸出的甲醇溫度達(dá)到自燃點(diǎn)，甲醇從氣化管路輸出后直接自燃；
[0111]氣化的甲醇通過(guò)燃燒放熱，為制氫裝置提供啟動(dòng)能源；所述重整室內(nèi)壁設(shè)有加熱管路，加熱管路內(nèi)放有催化劑；所述快速啟動(dòng)裝置通過(guò)加熱所述加熱管路為重整室加熱。
[0112]【步驟S2】系統(tǒng)啟動(dòng)后，制氫設(shè)備通過(guò)制氫裝置制得的氫氣提供運(yùn)行所需的能源；待制氫設(shè)備運(yùn)行制得足夠的氫氣，關(guān)閉快速啟動(dòng)裝置，由制氫裝置制得的部分氫氣或/和余氣通過(guò)燃燒維持制氫裝置運(yùn)行。制氫過(guò)程具體包括:
[0113]所述液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水通過(guò)原料輸送裝置輸送至制氫裝置的換熱器換熱，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，重整室下部及中部溫度為300°c~420°C。所述重整室上部的溫度為400°C~570°C;重整室與分離室通過(guò)連接管路連接，連接管路的全部或部分設(shè)置于重整室的上部，能通過(guò)重整室上部的高溫繼續(xù)加熱從重整室輸出的氣體；所述連接管路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。
[0114]所述分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為350°C~570°C ;分離室內(nèi)設(shè)有膜分離器，從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣；所述原料輸送裝置提供動(dòng)力，將液體儲(chǔ)存容器中的原料輸送至制氫裝置；所述原料輸送裝置向原料提供0.15~5MPa的壓強(qiáng)，使得制氫裝置制得的氫氣具有足夠的壓強(qiáng)；所述制氫裝置制得的氫氣輸送至膜分離裝置進(jìn)行分離，用于分離氫氣的膜分離裝置的內(nèi)外壓強(qiáng)之差大于等于0.7M Pa。所述膜分離裝置為在多孔陶瓷表面真空鍍鈀銀合金的膜分離裝置，鍍膜層為鈀銀合金，鈀銀合金的質(zhì)量百分比鈀占75%~78%，銀占22%~25%。
[0115]【步驟S3】所述制氫裝置啟動(dòng)制氫后，制氫裝置制得的部分氫氣或/和余氣通過(guò)燃燒維持制氫裝置運(yùn)行。
[0116]【步驟S4】經(jīng)過(guò)膜分離裝置分離出的氫氣進(jìn)入氫氣輸送管路輸送，氫氣輸送管路設(shè)有彈簧安全閥；在氫氣輸送管路內(nèi)壓力大于設(shè)定值時(shí)，彈簧安全閥的彈起端頂開輸送泵的開關(guān)設(shè)置，斷開原料輸送裝置的開關(guān)。
[0117]具體地，開始工作時(shí)，接觸段62連接第一端口 63、第二端口 64，原料輸送裝置工作。 當(dāng)彈起端彈起時(shí)，可以頂開位于彈起端頂部的接觸段62，由于接觸段62的一端可旋轉(zhuǎn)地固定在第一端口 63上，因此，如圖1、圖2所示，接觸段62以第一端口 63為軸心逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)(圖2為旋轉(zhuǎn)后的結(jié)構(gòu))。此時(shí)，接觸段62的另一端變?yōu)檫B接第三端口 65，原料輸送裝置無(wú)法工作；同時(shí)，由于第一端口 63通過(guò)接觸段62連接第三端口 65可驅(qū)動(dòng)報(bào)警發(fā)送裝置工作，發(fā)送報(bào)警信息(如通過(guò)短信的方式)至對(duì)應(yīng)的服務(wù)器或客戶端，可以通知相應(yīng)人員。
[0118]實(shí)施例三
[0119]本實(shí)施例與實(shí)施例一、實(shí)施例二的區(qū)別在于，本實(shí)施例中，所述制氫設(shè)備還包括彈起端彈起接收模塊，用以在接收到彈起端彈起時(shí)，發(fā)送控制命令至制氫設(shè)備的控制中心，控制原料輸送裝置或/和制氫裝置不工作。
[0120]彈起端彈起接收模塊可以為位置傳感器(或位移傳感器)，通過(guò)位置感應(yīng)的方式確定彈起端的位置，從而確定其狀態(tài)。此外，彈起端彈起接收模塊也可以為電流傳感器，通過(guò)感應(yīng)電路的電流獲知原料輸送裝置或/和制氫裝置是否工作。當(dāng)然，也可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)輕易聯(lián)想到的其他方式。
[0121]本實(shí)施例中，本發(fā)小型甲醇水制氫設(shè)備的制氫方法包括如下步驟:
[0122]步驟一、制備好的氫氣通過(guò)氫氣輸送管路輸送；
[0123]步驟二、當(dāng)氫氣輸送管路中的壓力過(guò)大時(shí)機(jī)械安全閥的彈起端彈起，從而斷開原料輸送裝置或和制氫裝置的開關(guān)；或者，通過(guò)彈起端彈起接收模塊接收彈起端彈起信息，接收到彈起信息后發(fā)送控制命令至制氫設(shè)備的控制中心，控制原料輸送裝置或/和制氫裝置不工作。
[0124]步驟三、機(jī)械安全閥的彈起端彈起后,通過(guò)彈起端彈起接收模塊接收彈起端彈起信息，接收到彈起信息后發(fā)送控制命令至制氫設(shè)備的控制中心，并由控制中心發(fā)送報(bào)警信息至對(duì)應(yīng)的服務(wù)器或客戶端。
[0125]綜上所述，本發(fā)明提出的小型甲醇水制氫設(shè)備及其制氫方法，在氫氣輸送管路設(shè)置機(jī)械安全閥，在氣壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)機(jī)械安全閥打開，并能控制原料輸送裝置停止輸送原料。從而可以提高設(shè)備運(yùn)行的安全性，防止氫氣泄露及爆炸。
[0126]同時(shí)，本發(fā)明制氫設(shè)備可快速啟動(dòng)，通常只需10分鐘以內(nèi)；同時(shí)，制氫設(shè)備僅需要通過(guò)電能使加熱棒為甲醇?xì)饣哪芰亢苌?，通?節(jié)電池便足夠(本制氫設(shè)備可用于移動(dòng)制氫機(jī))。因此本發(fā)明的實(shí)用性強(qiáng)，配合氫氣發(fā)電機(jī)，可以供人們?nèi)粘Ｊ褂谩?br> [0127]此外，通過(guò)提高原料輸送裝置的輸送動(dòng)力，使得制氫設(shè)備制得的氫氣具有足夠的壓強(qiáng)，可提高制氫效率及制得氫氣的純度。
[0128]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】
1.一種小型甲醇水制氫設(shè)備，其特征在于，所述制氫設(shè)備包括:液體儲(chǔ)存容器、原料輸送裝置、快速啟動(dòng)裝置、制氫裝置、膜分離裝置、氫氣輸送管路； 所述制氫裝置包括換熱器、氣化室、重整室；膜分離裝置設(shè)置于分離室內(nèi)，分離室設(shè)置于重整室內(nèi)的上部； 所述液體儲(chǔ)存容器與制氫裝置連接；液體儲(chǔ)存容器中儲(chǔ)存有液態(tài)的甲醇和水； 所述制氫設(shè)備利用快速啟動(dòng)裝置提供啟動(dòng)能源啟動(dòng)；快速啟動(dòng)裝置包括加熱機(jī)構(gòu)、氣化管路，氣化管路的內(nèi)徑為I~2mm，氣化管路緊密地纏繞于加熱機(jī)構(gòu)上；所述氣化管路的一端連接液體儲(chǔ)存容器，將甲醇送入氣化管路中；氣化管路的另一端輸出被氣化的甲醇，而后通過(guò)點(diǎn)火機(jī)構(gòu)點(diǎn)火燃燒；或者，氣化管路的另一端輸出被氣化的甲醇，且輸出的甲醇溫度達(dá)到自燃點(diǎn)，甲醇從氣化管路輸出后直接自燃；所述快速啟動(dòng)裝置為制氫裝置提供啟動(dòng)能源；所述重整室內(nèi)壁設(shè)有加熱管路，加熱管路內(nèi)放有催化劑；所述快速啟動(dòng)裝置通過(guò)加熱所述加熱管路為重整室加熱； 所述制氫裝置啟動(dòng)后，制氫裝置通過(guò)制氫裝置制得的氫氣提供運(yùn)行所需的能源；所述液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水通過(guò)原料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，重整室下部及中部溫度為300°C~420°C ； 所述重整室上部的溫度為400°C~570°C ;重整室與分離室通過(guò)連接管路連接，連接管路的全部或部分設(shè)置于重整室的上部，能通過(guò)重整室上部的高溫繼續(xù)加熱從重整室輸出的氣體；所述連接管路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； 所述分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為350°C~570°C ;分離室內(nèi)設(shè)有膜分離器，從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣； 所述原料輸送 裝置提供動(dòng)力，將液體儲(chǔ)存容器中的原料輸送至制氫裝置；所述原料輸送裝置向原料提供0.15~5MPa的壓強(qiáng)，使得制氫裝置制得的氫氣具有足夠的壓強(qiáng)； 所述制氫裝置啟動(dòng)制氫后，制氫裝置制得的部分氫氣或/和余氣通過(guò)燃燒維持制氫裝置運(yùn)行； 所述制氫裝置制得的氫氣輸送至膜分離裝置進(jìn)行分離，用于分離氫氣的膜分離裝置的內(nèi)外壓強(qiáng)之差大于等于0.7M Pa ； 所述膜分離裝置為在多孔陶瓷表面真空鍍鈀銀合金的膜分離裝置，鍍膜層為鈀銀合金，鈀銀合金的質(zhì)量百分比鈀占75%~78%，銀占22%~25% ； 所述氫氣輸送管路設(shè)有彈簧安全閥，彈簧安全閥包括閥主體、彈簧機(jī)構(gòu)、彈起端；所述原料輸送裝置包括輸送泵，彈起端靠近輸送泵的開關(guān)設(shè)置，在彈起端彈起時(shí)能斷開原料輸送裝置的開關(guān)； 所述輸送泵的開關(guān)包括接觸段及三個(gè)端口，三個(gè)端口分別為第一端口、第二端口、第三端口 ； 所述接觸段的一端可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置于第一端口，第一端口連接輸送泵；接觸段的另一端能接觸第二端口或第三端口； 所述第二端口連接電源，第一端口連接第二端口時(shí)，能控制輸送泵工作； 所述第三端口連接報(bào)警發(fā)送裝置，當(dāng)?shù)谝欢丝谶B接第三端口時(shí)，能控制輸送泵不工作，同時(shí)報(bào)警發(fā)送裝置發(fā)送報(bào)警信息至對(duì)應(yīng)的服務(wù)器或客戶端。
2.—種小型甲醇水制氫設(shè)備，其特征在于，所述制氫設(shè)備包括:液體儲(chǔ)存容器、原料輸送裝置、制氫裝置、膜分離裝置、氫氣輸送管路； 所述液體儲(chǔ)存容器與制氫裝置連接；液體儲(chǔ)存容器中儲(chǔ)存有液態(tài)的甲醇和水； 所述制氫裝置制得的氫氣通過(guò)膜分離裝置分離，而后通過(guò)氫氣輸送管路輸送； 所述氫氣輸送管路設(shè)有機(jī)械安全閥，機(jī)械安全閥包括閥主體、彈性機(jī)構(gòu)、彈起端；所述彈起端靠近原料輸送裝置的開關(guān)設(shè)置，在彈起端彈起時(shí)能斷開原料輸送裝置或和制氫裝置的開關(guān)；或者，所述制氫設(shè)備還包括彈起端彈起接收模塊，用以在接收到彈起端彈起時(shí)，發(fā)送控制命令至制氫設(shè)備的控制中心，控制原料輸送裝置或/和制氫裝置不工作。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的小型甲醇水制氫設(shè)備，其特征在于: 所述制氫設(shè)備還包括快速啟動(dòng)裝置，所述制氫設(shè)備利用快速啟動(dòng)裝置提供啟動(dòng)能源啟動(dòng)； 所述快速啟動(dòng)裝置包括加熱機(jī)構(gòu)、氣化管路，氣化管路的內(nèi)徑為I~2mm，氣化管路緊密地纏繞于加熱機(jī)構(gòu)上；所述氣化管路的一端連接液體儲(chǔ)存容器，將甲醇送入氣化管路中； 氣化管路的另一端輸出被氣化的甲醇，而后通過(guò)點(diǎn)火機(jī)構(gòu)點(diǎn)火燃燒；或者，氣化管路的另一端輸出被氣化的甲醇，且輸出的甲醇溫度達(dá)到自燃點(diǎn)，甲醇從氣化管路輸出后直接自燃； 所述快速啟動(dòng)裝置為制氫裝置提供啟動(dòng)能源；所述重整室內(nèi)壁設(shè)有加熱管路，加熱管路內(nèi)放有催化劑；所述快速啟`動(dòng)裝置通過(guò)加熱所述加熱管路為重整室加熱。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的小型甲醇水制氫設(shè)備，其特征在于: 所述制氫裝置包括換熱器、氣化室、重整室；膜分離裝置設(shè)置于分離室內(nèi)，分離室設(shè)置于重整室內(nèi)的上部； 所述制氫裝置啟動(dòng)后，制氫裝置通過(guò)制氫裝置制得的氫氣提供運(yùn)行所需的能源；所述液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水通過(guò)原料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，重整室下部及中部溫度為300°C~420°C ； 所述重整室上部的溫度為400°C~570°C ;重整室與分離室通過(guò)連接管路連接，連接管路的全部或部分設(shè)置于重整室的上部，能通過(guò)重整室上部的高溫繼續(xù)加熱從重整室輸出的氣體；所述連接管路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； 所述分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為350°C~570°C ;分離室內(nèi)設(shè)有膜分離器，從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣； 所述原料輸送裝置提供動(dòng)力，將液體儲(chǔ)存容器中的原料輸送至制氫裝置；所述原料輸送裝置向原料提供0.15~5MPa的壓強(qiáng)，使得制氫裝置制得的氫氣具有足夠的壓強(qiáng)； 所述制氫裝置啟動(dòng)制氫后，制氫裝置制得的部分氫氣或/和余氣通過(guò)燃燒維持制氫裝置運(yùn)行； 所述制氫裝置制得的氫氣輸送至膜分離裝置進(jìn)行分離，用于分離氫氣的膜分離裝置的內(nèi)外壓強(qiáng)之差大于等于0.7M Pa ；所述膜分離裝置為在多孔陶瓷表面真空鍍鈀銀合金的膜分離裝置，鍍膜層為鈀銀合金，鈀銀合金的質(zhì)量百分比鈀占75%~78%，銀占22%~25%。
5.一種權(quán)利要求1所述小型甲醇水制氫設(shè)備的制氫方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: 步驟S1、快速啟動(dòng)步驟；所述制氫設(shè)備利用快速啟動(dòng)裝置提供啟動(dòng)能源啟動(dòng)；具體包括: 加熱機(jī)構(gòu)通電設(shè)定時(shí)間，待加熱機(jī)構(gòu)達(dá)到設(shè)定溫度后向氣化管路通入甲醇；由于氣化管路緊密地纏繞于加熱機(jī)構(gòu)上，甲醇溫度逐步升高；氣化管路輸出被氣化的甲醇，而后通過(guò)點(diǎn)火機(jī)構(gòu)點(diǎn)火燃燒；或者，氣化管路輸出被氣化的甲醇，且輸出的甲醇溫度達(dá)到自燃點(diǎn)，甲醇從氣化管路輸出后直接自燃； 氣化的甲醇通過(guò)燃燒放熱，為制氫裝置提供啟動(dòng)能源；所述重整室內(nèi)壁設(shè)有加熱管路，加熱管路內(nèi)放有催化劑；所述快速啟動(dòng)裝置通過(guò)加熱所述加熱管路為重整室加熱； 步驟S2、制氫設(shè)備啟動(dòng)后，制氫設(shè)備通過(guò)制氫裝置制得的氫氣提供運(yùn)行所需的能源；待制氫設(shè)備運(yùn)行制得足夠的氫氣，關(guān)閉快速啟動(dòng)裝置，由制氫裝置制得的部分氫氣或/和余氣通過(guò)燃燒維持制氫裝置運(yùn)行；制氫過(guò)程具體包括: 所述液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水通過(guò)原料輸送裝置輸送至制氫裝置的換熱器換熱，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，重整室下部及中部溫度為300°C~420°C ； 所述重整室上部的溫度為400°C~570°C ;重整室與分離室通過(guò)連接管路連接，連接管路的全部或部分設(shè)置于重整室的上部，能通過(guò)重整室上部的高溫繼續(xù)加熱從重整室輸出的氣體；所述連接 管路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； 所述分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為350°C~570°C ;分離室內(nèi)設(shè)有膜分離器，從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣；所述原料輸送裝置提供動(dòng)力，將液體儲(chǔ)存容器中的原料輸送至制氫裝置；所述原料輸送裝置向原料提供0.15~5MPa的壓強(qiáng)，使得制氫裝置制得的氫氣具有足夠的壓強(qiáng)；所述制氫裝置制得的氫氣輸送至膜分離裝置進(jìn)行分離，用于分離氫氣的膜分離裝置的內(nèi)外壓強(qiáng)之差大于等于0.7M Pa ;所述膜分離裝置為在多孔陶瓷表面真空鍍鈀銀合金的膜分離裝置，鍍膜層為鈀銀合金，鈀銀合金的質(zhì)量百分比鈀占75%~78%，銀占22%~25% ；步驟S3、所述制氫裝置啟動(dòng)制氫后，制氫裝置制得的部分氫氣或/和余氣通過(guò)燃燒維持制氫裝置運(yùn)行； 步驟S4、經(jīng)過(guò)膜分離裝置分離出的氫氣進(jìn)入氫氣輸送管路輸送，氫氣輸送管路設(shè)有彈簧安全閥；在氫氣輸送管路內(nèi)壓力大于設(shè)定值時(shí)，彈簧安全閥的彈起端頂開輸送泵的開關(guān)設(shè)置，斷開原料輸送裝置的開關(guān)； 制氫設(shè)備開始工作時(shí)，開關(guān)的接觸段連接第一端口、第二端口，原料輸送裝置工作；當(dāng)彈起端彈起時(shí)，能頂開位于彈起端頂部的接觸段，由于接觸段的一端能旋轉(zhuǎn)地固定在第一端口上，接觸段以第一端口為軸心逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；此時(shí)，接觸段的另一端變?yōu)檫B接第三端口，原料輸送裝置無(wú)法工作；同時(shí)，由于第一端口通過(guò)接觸段連接第三端口能驅(qū)動(dòng)報(bào)警發(fā)送裝置工作，發(fā)送報(bào)警信息至對(duì)應(yīng)的服務(wù)器或客戶端，通知相應(yīng)人員。
6.一種權(quán)利要求2至4之一所述小型甲醇水制氫設(shè)備的制氫方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: 當(dāng)氫氣輸送管路中的壓力過(guò)大時(shí)機(jī)械安全閥的彈起端彈起，從而斷開原料輸送裝置或和制氫裝置的開關(guān)；或者，通過(guò)彈起端彈起接收模塊接收彈起端彈起信息，接收到彈起信息后發(fā)送控制命令至制氫設(shè)備的控制中心，控制原料輸送裝置或/和制氫裝置不工作。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制氫方法，其特征在于: 所述方法還包括:機(jī)械安全閥的彈起端彈起后，通過(guò)彈起端彈起接收模塊接收彈起端彈起信息，接收到彈起信息后發(fā)送控制命令至制氫設(shè)備的控制中心，并由控制中心發(fā)送報(bào)警信息至對(duì)應(yīng)的服務(wù)器或客戶端。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制氫方法，其特征在于: 所述方法還包括如下步驟: 步驟S1、快速啟動(dòng)步驟；所述制氫設(shè)備利用快速啟動(dòng)裝置提供啟動(dòng)能源啟動(dòng)；具體包括: 加熱機(jī)構(gòu)通電設(shè)定時(shí)間，待加熱機(jī)構(gòu)達(dá)到設(shè)定溫度后向氣化管路通入甲醇；由于氣化管路緊密地纏繞于加熱機(jī)構(gòu)上，甲醇溫度逐步升高；氣化管路輸出被氣化的甲醇，而后通過(guò)點(diǎn)火機(jī)構(gòu)點(diǎn)火燃燒；或者，氣化管路輸出被氣化的甲醇，且輸出的甲醇溫度達(dá)到自燃點(diǎn)，甲醇從氣化管路輸出后直接自燃； 氣化的甲醇通過(guò)燃燒放熱，為制氫裝置提供啟動(dòng)能源；所述重整室內(nèi)壁設(shè)有加熱管路，加熱管路內(nèi)放有催化劑；所述快速啟動(dòng)裝置通過(guò)加熱所述加熱管路為重整室加熱。`
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制氫方法，其特征在于: 所述方法還包括: 步驟S2、制氫設(shè)備啟動(dòng)后，制氫設(shè)備通過(guò)制氫裝置制得的氫氣提供運(yùn)行所需的能源；待制氫設(shè)備運(yùn)行制得足夠的氫氣，關(guān)閉快速啟動(dòng)裝置，由制氫裝置制得的部分氫氣或/和余氣通過(guò)燃燒維持制氫裝置運(yùn)行；制氫過(guò)程具體包括: 所述液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水通過(guò)原料輸送裝置輸送至制氫裝置的換熱器換熱，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，重整室下部及中部溫度為300°C~420°C ； 所述重整室上部的溫度為400°C~570°C ;重整室與分離室通過(guò)連接管路連接，連接管路的全部或部分設(shè)置于重整室的上部，能通過(guò)重整室上部的高溫繼續(xù)加熱從重整室輸出的氣體；所述連接管路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； 所述分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為350°C~570°C ;分離室內(nèi)設(shè)有膜分離器，從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣；所述原料輸送裝置提供動(dòng)力，將液體儲(chǔ)存容器中的原料輸送至制氫裝置；所述原料輸送裝置向原料提供0.15~5MPa的壓強(qiáng)，使得制氫裝置制得的氫氣具有足夠的壓強(qiáng)；所述制氫裝置制得的氫氣輸送至膜分離裝置進(jìn)行分離，用于分離氫氣的膜分離裝置的內(nèi)外壓強(qiáng)之差大于等于0.7M Pa ;所述膜分離裝置為在多孔陶瓷表面真空鍍鈀銀合金的膜分離裝置，鍍膜層為鈀銀合金，鈀銀合金的質(zhì)量百分比鈀占75%~78%，銀占22%~25%。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制氫方法，其特征在于: 所述方法還包括:步驟S3、所述制氫裝置啟動(dòng)制氫后，制氫裝置制得的部分氫氣或/和余氣通過(guò)燃燒維持制氫裝置運(yùn)行。
【文檔編號(hào)】C01B3/32GK103864017SQ201410067694
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】向華, 向得夫, 孫婧菁 申請(qǐng)人:上海合既得動(dòng)氫機(jī)器有限公司