一種高溫燃料電池重整制氫反應器的制作方法

本發明屬于重整制氫反應器技術領域，具體的說涉及高溫燃料電池重整制氫反應器。

背景技術：

目前甲醇蒸氣重整反應器的種類主要包括管式、板式、微通道反應器三大類，管式反應器是傳統的反應器，一般用在大化工里面，板式反應器具有結構緊湊，易與燃料電池集成的優點微反應器由于具有體積小，傳熱、傳質效率高、響應時間短、溫度分布均勻等特點而充分顯示廣闊的應用前景。

高溫PBI/H₃PO₄燃料電池因其具有水熱管理簡單、熱電聯供系統效率高、反應動力學快、耐CO能力強等優勢而受到越來越多人的關注，其工作溫度一般為160℃-200℃，可用重整氣進料，能耐CO達3％。但是目前最低的甲醇蒸汽重整催化劑的工作溫度在250-300℃，這大大限制了甲醇蒸汽重整器與燃料電池的集成。

技術實現要素：

針對以上問題，本發明將板式反應器結構緊湊，集成方便的優勢與微反應器傳熱傳質速率快的優點相結合，設計了一種高溫燃料電池重整反應器。在保證活性、選擇性以及穩定性較高的前提下，大大降低甲醇蒸汽重整反應的溫度，使反應器工作溫度降到160℃-220℃，其能夠很好地集成到高溫燃料電池上。

該重整反應器包括一側表面帶有流道的重整反應基板，于流道內壁面上設有盲孔，盲孔內裝填有重整反應催化劑，甲醇水蒸氣沿著蛇形流道流動，并與催化劑接觸反應；于重整反應基板帶有流道的一側表面疊合有一蓋板，于重整反應基板上表面四周邊緣設有用來放置環狀密封墊的環狀密封槽，用于蓋板與重整反應基板間的密封，流道處于環狀密封墊所圍繞的區域內。

重整反應基板上蛇形流道與脊的寬度比一般為5:1-10:1,流道深度為0.5-1mm，流道長度為300-600mm。

盲孔內裝填的重整反應催化劑突出于盲孔的開口端，即重整反應催化劑的一部分處于流道內液體流過的區域內。

盲孔直徑為0.5-2.5mm,孔高為0.5-1mm,孔間距為0.5-3mm,孔沿流道分布形式有均勻分布、前密后疏或前疏后密的形式分布，突出于盲孔開口端的重整反應催化劑截面面積占流道截面面積的20％-50％。

蓋板、重整反應基板為石墨、不銹鋼、鋁或鈦合金耐高溫材料。

附圖說明

圖1本發明所述重整制氫反應器結構示意圖；

圖2本發明所述重整反應基板結構示意圖；

圖3本發明所述重整反應基板局部側視圖；

1、重整反應基板；2、蓋板；3、甲醇水蒸汽進口；4重整反應產物出口；5、蛇形流道；6、脊；7、盲孔；8、密封槽。

具體實施方式

本發明為用于高溫PBI/H₃PO₄燃料電池的板式蛇形多孔微通道重整制氫反應器，包括自上而下依次層疊設置的蓋板2、重整反應基板1。蓋板上設有甲醇 水蒸汽進口，重整反應產物出口，貼在其上面用于加熱的電加熱片以及分別用來定位、上螺絲的孔；重整反應基板上刻有甲醇水蒸汽進口3及重整反應產物出口4凹槽、蛇形流道、脊，流道上鉆有數以百計的盲孔7用來裝填催化劑，甲醇水蒸氣沿著蛇形流道流動，并與催化劑接觸反應，基板周邊刻有用來放置密封墊的密封槽8，槽深為0.2mm，其上放置柔性石墨作為密封墊，基板上也有分別用來定位、上螺絲的孔。重整反應基板1上蛇形流道5與脊6的寬度比一般為8:1，流道5深度為0.5mm，流道5長度為400mm，重整反應基板上1裝填催化劑圓柱型盲孔7直徑一般為1mm，孔深為0.5mm，孔間距為1mm，孔沿流道分布形式為均勻分布，突出于盲孔開口端的重整反應催化劑截面面積占流道截面面積的40％左右，重整制氫反應器的材料為石墨，反應器工作溫度一般在160℃-220℃。