一种制氢装置和制氢系统的制作方法

1.本实用新型涉及燃烧炉技术领域，尤其涉及一种制氢装置和制氢系统领域。


背景技术：

2.随着常规能源的有限性以及环境问题的日益突出，以环保和可再生为特质的新能源越来越得到各国的重视。在各种新能源的研究中，氢气以完全清洁的燃烧方式以及可以再生的优势成为研究者的首选。氢气作为一种理想的新的能源，它具有以下特点：
3.(1)氢气的放热效率高，燃烧1克氢气可以放出14万焦耳的热量，约为燃烧1克汽油放热的3倍，并可以循环使用。
4.(2)氢气的原料主要是水，在1个水分子中就有2个氢原子；而占地球表面71％的为水，所以资源非常丰富。
5.氢能源虽然具有上述这么多优点，但目前，氢能源的发展由于制造氢气的价格昂贵而受到制约。
6.现有技术中，制备氢气反应往往在单个大体积的制氢部内进行，从而蒸气易在所述制氢部内分布不均匀，且与制氢催化剂接触不足；上述制氢方式导致了制出的氢气中的杂质较多提纯较为困难，且反应速率较慢。


技术实现要素：

7.因此，本实用新型实施例提供一种制氢装置和制氢系统，解决了蒸气在所述制氢部内分布不均匀的问题，提高了氢气反应速率与制出氢气的纯度。
8.一方面，本实用新型实施例提供一种制氢装置，包括氢气反应装置，所述氢气反应装置包括：多个制氢部，内设制氢空间，多个所述制氢部均匀或不均匀排列，每个所述制氢部包括：蒸气输入口，设于所述制氢部的外壁，连通所述制氢空间；制氢催化剂，设于所述制氢空间；氢气输出口，设于所述制氢部的外壁，连通所述制氢空间。
9.在本实用新型的一个实施例中，每个所述制氢部内设置有至少一个电加热器，在所述制氢部顶部设置有法兰盖，所述电加热器设置在所述法兰盖下端并插入所述制氢部内。
10.采用该技术方案后所达到的技术效果：所述电加热器能够加热所述制氢部，为所述氢气反应提供热量；所述法兰盖设于所述制氢部顶部可增强所述制氢部的气密性，从而使得氢气反应稳定进行，保证氢气反应装置的稳定性。
11.在本实用新型的一个实施例中，所述氢气反应装置还包括：电加热筛板，设置在所述法兰盖下端，且套设于所述电加热器的外部，所述电加热筛板上还设有蒸气通孔。
12.采用该技术方案后所达到的技术效果：所述蒸气通过所述蒸气输入口通入所述制氢空间中，所述电热器筛板设有所述蒸气通孔，所述蒸气只能通过所述蒸气通孔进行流动，所以所述电热器筛板可减缓所述蒸气流动速率，从而使所述蒸气更均匀的分布在所述制氢部中。
13.在本实用新型的一个实施例中，所述氢气反应装置还包括：壳体，环绕设置在多个所述制氢部外部；加热部，所述加热部由多个所述制氢部的外壁与所述壳体内壁的之间空间构成；其中，多个所述制氢部设于所述加热部内。
14.采用该技术方案后所达到的技术效果；所述加热部能够加热所述制氢部，因为电加热方式成本较高耗能较大，当存在其他加热方式时，则可使用其他方式对所述制氢部进行加热，从而节约成本减少耗能。
15.在本实用新型的一个实施例中，加热部包括：尾气输入口和/或甲醇输入口，设于所述壳体，连通所述加热部；尾气输出口和/或甲醇输出口，设于所述壳体，连通所述加热部；燃烧催化剂，设于所述加热部。
16.采用该技术方案后所达到的技术效果：所述尾气或甲醇通过与燃烧催化剂反应放热，从而加热所述制氢部；上述加热方式成本相对电加热方式成本更低，且利用尾气加热实现了对所述尾气的二次利用，避免所述尾气直接排放造成的环境污染。
17.在本实用新型的一个实施例中，加热部还包括：热废气入口，设于所述壳体，连通所述加热部；废气出口，设于所述壳体，连通所述加热部。
18.采用该技术方案后所达到的技术效果：所述热废气能够加热所述制氢部；上述加热方式成本相对电加热方式成本更低，且利用所述热废气加热实现了对所述热废气的二次利用，避免所述热废气直接排放造成的环境污染。
19.在本实用新型的一个实施例中，加热部还包括：蓄热块，设有多个制氢通孔和多个加热通孔；其中，多个所述制氢通孔分别套设多个所述制氢部。
20.采用该技术方案后所达到的技术效果：所述蓄热块能够保存热量，避免所述热废气或所述尾气流通速度快，热量来不及吸收就流走，采用蓄热块后，能够对热量进行充分吸收，使热量被存留在所述蓄热块中，之后通过蓄热块再将热量均匀的传递给制氢部10实现对所述热废气或所述尾气的再利用。
21.在本实用新型的一个实施例中，加热部还包括：翅片，绕设于所述制氢部的外壁；多个蓄热球，填充在所述加热部。
22.采用该技术方案后所达到的技术效果：所述热废气或所述尾气经过所述蓄热球并对其加热，所述蓄热球充分吸收所述热废气或所述尾气中的热量，避免所述热废气和所述尾气流通速度快，热量来不及吸收就流走，使所述热废气和所述尾气热量被存留在所述蓄热球中，之后通过所述蓄热球均匀持续的向所述氢气反应提供热量；所述翅片用于增加所述制氢部10的受热面积，具有良好的导热性，从而提高对所述制氢部的加热效率。
23.另一方面，本实用新型实施例提供一种制氢装置，例如包括：上述任一实施例所述的氢气反应装置；至少一个蒸气发生装置，设有蒸气输出口；所述蒸气发生装置通过输送管道输送所述蒸气至氢气反应装置。
24.采用该技术方案后所达到的技术效果：解决了蒸气在所述制氢部内分布不均匀的问题，提高了氢气反应速率与制出氢气的纯度。
25.综上所述，本技术上述各个实施例可以具有如下多个优点或有益效果：i)解决了蒸气在所述制氢部内分布不均匀的问题，提高了氢气反应速率与制出氢气的纯度；ii)降低加热成本，减少工业污染；iii)提高所述尾气和所述热废气的利用率。
附图说明
26.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本实用新型第一实施例提供的一种制氢装置中的氢气反应装置100的第1种结构的结构示意图。
28.图2为图1中的氢气反应装置100的剖视图。
29.图3为电加热筛板60的结构示意图。
30.图4为本实用新型第一实施例提供的一种氢气反应装置100的第2种结构的结构示意图。
31.图5为图3中氢气反应装置100的剖视图。
32.图6为本实用新型第一实施例提供的一种氢气反应装置100的第3种结构的结构示意图。
33.图7为实用新型第一实施例提供的一种氢气反应装置100的第4种结构的爆炸图。
34.图8为图7中氢气反应装置100的剖视图。
35.图9为图7中蓄热块50的结构示意图。
36.图10为本实用新型第二实施例提供的一种制氢装置200的结构示意图。
37.主要元件符号说明：
38.100为氢气反应装置；10为制氢部；11为蒸气输入口；12为氢气输出口；13为制氢部的外壁；14为制氢空间；20为法兰盖；30为电加热器；40为加热部；41壳体；42为尾气输入口；43为尾气输出口；44为热废气入口；45为废气出口；50为蓄热块；51为制氢通孔；52为加热通孔；60为电加热筛板；61为电加热器通孔；62为蒸气通孔；
39.200为制氢装置；210为蒸气发生装置；211为蒸气输出口；220为输送管道。
具体实施方式
40.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
41.【第一实施例】
42.参见图1和图2，其为本实用新型第一实施例提供的一种制氢装置中的氢气反应装置100；一种氢气反应装置100例如包括：均匀或不均匀排列的多个制氢部10；其中，每一个制氢部10内设制氢空间14，例如包括：蒸气输入口11、制氢催化剂(图中未示出)和氢气输出口12。其中，蒸气输入口11设于制氢部的外壁13，连通制氢空间14；所述制氢催化剂设于制氢空间14；氢气输出口12设于制氢部的外壁13，连通制氢空间14。
43.举例来说，蒸气输入口11位于制氢部10的顶部，氢气输出口位于制氢部10的底部；从蒸气输入口11向制氢空间14内通入所述蒸气后，所述蒸气由上至下流动，并与所述制氢催化剂进行反应，反应得到的氢气从氢气输出口12输出。
44.优选的，每个制氢部10内设置有至少一个电加热器30，在制氢部10顶部设置有法兰盖20，电加热器30设置在法兰盖20下端并插入制氢部10内。其中，电加热器30能够加热制氢部10，为所述氢气反应提供热量；法兰盖20设于制氢部10顶部可增强制氢部10的气密性，从而使得氢气反应稳定进行，保证氢气反应装置100的稳定性。
45.举例来说，所述法兰盖可以是由低碳钢、铜合金、不锈钢或低合金钢等材料制成；当所述蒸气在制氢空间14内时，电加热器30对所述蒸气加热，使得所述蒸气达到与所述制氢催化剂反应所需温度，其中，电加热器30可以是电阻加热式加热器或红外线式加热器等加热器。
46.优选的，参见图3，氢气反应装置100还包括：电加热筛板60。其中，电加热筛板60设置在法兰盖30下端，且套设于电加热器30的外部，电加热筛板60上还设有蒸气通孔62。举例来说，电加热筛板60上设有与电加热器相对应的电加热器通孔61，将电加热器30卡设在电加热器通孔61中，从而固定电加热筛板60；所述蒸气从蒸气输入口11进入制氢空间14内，若未设置电热器筛板60，由于所述蒸气流速过快，所述蒸气在制氢空间14内容易分布不均匀，则导致所述氢气反应不充分；若设有电热器筛板60，所述蒸气只能通过蒸气通孔62向下流动，则所述蒸气易在电热器筛板60上堆积，均匀分布分布在制氢空间14中，相应的，所述蒸气流动速度也会变慢，从而使所述氢气反应更加充分。
47.优选的，参见图4和图5，氢气反应装置100例如还包括：壳体41和加热部40。其中，壳体41环绕设置在多个制氢部10外部；加热部40由多个制氢部的外壁13与壳体41的内壁之间的空间构成，多个制氢部10设于加热部40内。举例来说，加热部41可以对多个制氢部10进行加热，提供氢气反应所需温度，因为电加热方式成本较高耗能较大，当存在其他加热方式时，则可使用其他方式对制氢部10进行加热，从而节约成本减少耗能；壳体41内壁可涂设铝或银等反射系数好的材料，从而较好切断加热部40对外的热辐射；壳体41内可设置真空保温层，从而较好切断加热部40对外的热传导和热对流。
48.优选的，加热部10包括：尾气输入口42、尾气输出口43和燃烧催化剂(图中未示出)。其中，尾气输入口42设于壳体41上连通加热部40；尾气输出口43设于壳体41上连通加热部40；所述燃烧催化剂设于加热部40。举例来说，从尾气输入口42向加热部40中通入所述尾气，所述尾气与所述燃烧催化剂接触反应释放热量，从而加热多个制氢部10，为所述氢气反应提供热量，反应完后的尾气从尾气输出口43排出。上述加热方式对工业中反应不完全的尾气进行二次利用，节约能源，避免所述尾气直接排放所带来的污染。
49.优选的，加热部10例如还包括：甲醇输入口、甲醇输出口和催化剂(图中未标示)。其中，所述甲醇输入口设于壳体41上连通加热部40；所述甲醇输出口设于壳体41上连通加热部40；所述催化剂设于加热部40。举例来说，从所述甲醇输入口向加热部40中通入所述甲醇，所述甲醇与所述催化剂接触反应释放热量，从而加热多个制氢部10，为所述氢气反应提供热量，所述甲醇反应完后产生的废气从所述甲醇输出口排出。
50.优选的，参见图6，加热部10例如还包括：热废气入口44和废气出口45。其中，热废气入口44设于壳体41上连通加热部40；废气出口45设于壳体41上连通加热部40。举例来说，从热废气入口44向加热部40中通入所述热废气，所述热废气加热多个制氢部10，为所述氢气反应提供热量，热量耗尽的废气从废气出口45排出；上述加热方式对工业中排放的热废气进行二次利用，节约能源，避免所述热废气直接排放所带来的污染。
51.优选的，参见图7、图8和图9，加热部40例如还包括：蓄热块50。其中，蓄热块50设有多个制氢通孔51和多个加热通孔52，多个制氢通孔51分别套设多个制氢部10。举例来说，蓄热块50能够保存热量，避免所述热废气或所述尾气流通速度快，热量来不及吸收就流走，采用蓄热块50后，能够对热量进行充分吸收，使热量被存留在蓄热块50中，之后通过蓄热块再将热量均匀的传递给制氢部10，实现对所述热废气或所述尾气的再利用；蓄热块50可以是可以是由陶瓷、活性炭等材料制成。
52.优选的，加热部40例如还包括：多个蓄热球(图中未示出)和翅片(图中未示出)。其中，所述翅片绕设于制氢部的外壁13；多个所述蓄热球填充在加热部40。举例来说，所述热废气或所述尾气经过所述蓄热球并对其加热，所述蓄热球充分吸收所述热废气或所述尾气中的热量，避免所述热废气和所述尾气流通速度快，热量来不及吸收就流走，使所述热废气和所述尾气热量被存留在所述蓄热球中，之后通过所述蓄热球均匀持续的向氢气反应提供热量；所述翅片用于增加制氢部10的受热面积，具有良好的导热性，从而提高对制氢部10的加热效率。
53.【第二实施例】
54.参见图10，其为本实用新型第二实施例提供的一种制氢装置200，制氢装置200例如包括：蒸气发生装置210(如图10为一个)、至少一个如第一实施例所述的制氢装置中的氢气反应装置100(如图10为一个)和输送管道220。其中，蒸气发生装置210设有蒸气输出口211；输送管道220一端连接蒸气输出口211，另一端连接蒸气输入口11。举例来说，蒸气发生装置210产生的蒸气由蒸气输出口211输出，经输送管道220再到蒸气输入口11至制氢空间14内，所述蒸气与所述制氢催化剂反应产生氢气，最后所述氢气从氢气输出口12输出。
55.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。