一种甲酸制氢用反应器及甲酸制氢系统的制作方法

本技术涉及制氢设备领域，具体来说，特别涉及一种甲酸制氢用反应器及甲酸制氢系统。

背景技术：

1、随着科技进步与社会发展，全球能源需求持续增长。当前，以化石燃料为主的能源结构不仅加速资源消耗，也带来温室效应等严峻的生态问题。因此，发展清洁、可再生的替代能源已成为全球共识。氢气因其高能量密度、零碳排放的突出优势，被视为最具潜力的未来能源载体之一，相关制氢技术也备受关注。实现氢能对化石燃料的规模替代，将有力推动碳中和目标落地与可持续发展进程。

2、然而，氢能大规模应用仍面临一个关键瓶颈：安全、高效的氢气储运技术尚不成熟。由于氢气密度极低，无论是高压气态储运、低温液态储运，还是管道输送，均对设备材料、工艺控制及安全防护提出极高要求，存在能耗大、成本高、安全隐患多等挑战。因此，发展新型、高效的氢气储供一体化方案，成为推动氢能经济发展的重中之重。

3、在此背景下，甲酸因其较高的质量储氢密度、常温常压下为液体、毒性低、稳定性好、便于安全运输等特点，被视为一种极具潜力的液态有机氢载体。通过催化分解，甲酸可在需氢现场按需释放氢气，实现“储氢-运氢-供氢”一体化，从而规避传统储运方式的高压或低温难题。因此，发展高效、稳定的甲酸催化分解制氢技术，对构建安全、灵活的分布式氢能供应体系具有重要意义。

4、公告号cn217458830u的中国专利公开了一种基于甲酸分解的制氢系统，该系统包括依次连接的甲酸储罐、甲酸分解制氢反应器、氢气纯化单元和氢气储罐，能够以甲酸为原料制备氢气。然而，在该类系统中，甲酸与催化剂的接触效率直接影响整体制氢性能。现有常见设计多采用将甲酸液体简单喷淋至装填有固体催化剂的反应器内，该方式易导致甲酸分布不均、局部催化剂未能充分润湿、传质受限等问题，致使催化剂利用不充分、反应效率降低，制约了系统整体制氢速率与能量转化效率。有鉴于此，有必要对现有技术中的甲酸制氢系统予以改进，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本实用新型的目的一在于公开了一种甲酸制氢用反应器及甲酸制氢系统，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

2、为实现上述目的，本实用新型公开了本实用新型为一种甲酸制氢用反应器，包括反应罐,所述反应罐上设置有进料口和排气口，所述反应罐的内部固定安装有催化剂载体，所述催化剂载体上负载有催化剂，所述进料口的底端转动安装有位于催化剂载体上方的旋转接头，所述旋转接头的外圈连接安装有多个呈圆周分布的喷淋管，所述喷淋管上连接安装有倾斜向下设置的喷淋头。

3、在一些实施方式中，所述喷淋管的底端连接安装有多个均匀分布的开口朝下的喷嘴。

4、在一些实施方式中，所述喷嘴的内部固定安装有安装杆，所述安装杆的下端固定安装有位于喷嘴出口内的锥形导流板。

5、在一些实施方式中，所述锥形导流板由弹性材料制成，所述安装杆的底端固定安装有底板，所述安装杆的下端套装有抵接于锥形导流板和底板之间的弹簧。

6、在一些实施方式中，所述催化剂载体为蜂窝框架结构，所述催化剂为金属催化剂。

7、在一些实施方式中，所述反应罐的表面固定安装有保温层，所述保温层在反应罐的外圈围绕形成温控腔室，所述保温层上固定安装有与温控腔室连通的进液口和出液口。

8、在一些实施方式中，所述反应罐的底端连接安装有出料口，所述出料口上连接安装有液压泵，所述液压泵的出口端连接安装有回流管，所述回流管的一端与进料口连通，且所述回流管上安装有电磁阀。

9、本实用新型还公开了一种甲酸制氢系统，包括上述的甲酸制氢用反应器。

10、与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

11、1.本实用新型中当制氢时，外部的甲酸储罐通过进料口向反应罐内泵送甲酸，使得甲酸经进料口和旋转接头输送到各个喷淋管内，再从喷淋管末端倾斜设置的喷淋头喷出，此时喷淋管能在甲酸喷淋时液压反推作用下以进料口为支点在反应罐内做圆周运动，从而能将甲酸呈圆周均匀喷淋到下方的催化剂载体上，以使甲酸与催化剂载体上的催化剂充分接触，从而能提高催化剂利用率和甲酸制氢效率。

12、2.本实用新型中通过在喷淋管上设置多个开口朝下喷嘴，当喷淋管移动喷淋时能带动喷嘴同步做圆周运动向下喷淋甲酸，从而通过喷淋头和喷嘴配合，使甲酸在反应罐内呈圆形均匀分布，进一步提高甲酸喷淋的均匀性，从而进一步提高催化剂利用率和甲酸制氢效率。

13、3.本实用新型中通过在反应罐上设置有甲酸回流机构，能将反应罐底端聚集的未完全反应的甲酸重新输送到反应罐上端的喷淋系统内进行喷淋，以使甲酸充分反应制氢，从而能提高甲酸制氢效果，减少甲酸浪费，降低甲酸制氢成本。

1.一种甲酸制氢用反应器，包括反应罐（1）,其特征在于：所述反应罐（1）上设置有进料口（2）和排气口（3），所述反应罐（1）的内部固定安装有催化剂载体（12），所述催化剂载体（12）上负载有催化剂，所述进料口（2）的底端转动安装有位于催化剂载体（12）上方的旋转接头（13），所述旋转接头（13）的外圈连接安装有多个呈圆周分布的喷淋管（14），所述喷淋管（14）上连接安装有倾斜向下设置的喷淋头（15）。

2.根据权利要求1所述的一种甲酸制氢用反应器，其特征在于：所述喷淋管（14）的底端连接安装有多个均匀分布的开口朝下的喷嘴（16）。

3.根据权利要求2所述的一种甲酸制氢用反应器，其特征在于：所述喷嘴（16）的内部固定安装有安装杆（17），所述安装杆（17）的下端固定安装有位于喷嘴（16）出口内的锥形导流板（18）。

4.根据权利要求3所述的一种甲酸制氢用反应器，其特征在于：所述锥形导流板（18）由弹性材料制成，所述安装杆（17）的底端固定安装有底板（20），所述安装杆（17）的下端套装有抵接于锥形导流板（18）和底板（20）之间的弹簧（19）。

5.根据权利要求1所述的一种甲酸制氢用反应器，其特征在于：所述催化剂载体（12）为蜂窝框架结构，所述催化剂为金属催化剂。

6.根据权利要求1所述的一种甲酸制氢用反应器，其特征在于：所述反应罐（1）的表面固定安装有保温层（4），所述保温层（4）在反应罐（1）的外圈围绕形成温控腔室（11），所述保温层（4）上固定安装有与温控腔室（11）连通的进液口（5）和出液口（6）。

7.根据权利要求1所述的一种甲酸制氢用反应器，其特征在于：所述反应罐（1）的底端连接安装有出料口（7），所述出料口（7）上连接安装有液压泵（8），所述液压泵（8）的出口端连接安装有回流管（9），所述回流管（9）的一端与进料口（2）连通，且所述回流管（9）上安装有电磁阀（10）。

8.一种甲酸制氢系统，其特征在于：包括权利要求1-7任一项所述的甲酸制氢用反应器。