制氢设备的制作方法

1.本技术属于制氢领域，更具体地说，是涉及一种制氢设备。


背景技术：

2.随着国内新能源系统的普及和发展，氢燃料电池的发展越来越快。其中甲醇制氢技术也在不断发展。甲醇与水通过化学反应能够产生提供燃料电池所用的氢气，在此过程中，反应体是整个化学反应的核心设备。
3.甲醇重整制氢的化学反应主要是将经过高压变成雾化状态或者是经过高温加热变成气态的甲醇水经过催化剂的催化作用下才能够生成氢气并同时产生大量的热量，现有重整制氢领域大部分的甲醇水是从储存罐加入反应腔的，而储存罐一般是存放在常温的环境中，常温下的甲醇水是液态的，工作人员直接将液态的甲醇水经过高压设备使其以雾化状态供入到反应腔中发生重整制氢的化学反应，但是雾化状态的甲醇水相较于气态的甲醇水在重整制氢的化学反应中的反应效率低，在反应腔中的化学反应不完全。


技术实现要素：

4.本技术实施例的目的在于提供一种制氢设备，以解决现有技术中的制氢设备在采用甲醇水制氢的时候，常温下雾化状态的甲醇水在反应腔中的化学反应效率低下的技术问题。
5.为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：提供一种热交换器，包括：反应体，所述反应体内形成有用于发生高温化学反应的反应腔；热交换器，所述热交换器内形成有供高温尾气流通的供热通道，所述热交换器于所述供热通道的两端分别设有进气口和出气口，所述进气口与所述反应腔连通；所述热交换器内还形成有用于对待加热物料进行供热的加热腔，所述加热腔设置在所述供热通道的外周侧，所述热交换器上设有进料口和排料口，所述进料口和排料口均与所述加热腔连通；第一进料管，所述第一进料管道一端与所述排料口远离所述热交换器的一端连接，另一端与所述反应体连接。
6.本技术提供的加热装置的有益效果在于：与现有技术相比，本技术的制氢设备，使用时，雾态或者液态的甲醇水从进料口进入到加热腔中，反应腔中的高温尾气经进气口进入供热通道，并经出气口排出，由于加热腔设置在供热通道的外周侧，从而流经供热通道的高温气体中的热量会能够传递至围设成加热腔的内壁上，以对加热腔中的雾态或者液态的甲醇水加热，使得甲醇水气化，气化后的甲醇水依次经排料口、第一进料管进入反应腔内，并发生化学反应，通过设置热交换器加热甲醇水，使甲醇水以气态形式进入应腔内，从而有利于提高甲醇水在反应腔中化学反应的效率。
7.在其中一个实施例中，所述供热通道内设有用于辅助吸收高温尾气的热量的导热体，所述导热体与所述供热通道的内壁面连接。
8.在其中一个实施例中，所述导热体的长度延伸方向与所述供热通道的长度延伸方向一致。
9.在其中一个实施例中，所述导热体的数量为多个，多个所述导热体沿供热通道的周向等距离间隔地分布。
10.在其中一个实施例中，所述进料口处设有第一连接柱，所述第一连接柱用于辅助进料口与外部管道连通，所述排料口处设有第二连接柱，所述第二连接柱与所述第一进料管连接。
11.在其中一个实施例中，还包括有用于为所述反应腔提供化学反应物料的供料组件，所述供料组件与所述进料口连接。
12.在其中一个实施例中，所述供料组件包括有泵体和输送装置，所述输送装置分别与所述泵体和所述进料口连接。
13.在其中一个实施例中，还包括有安装支架，所述泵体安装在所述安装支架上。
14.在其中一个实施例中，所述输送装置包括有第一输送管、第二输送管、第二进料管和转换开关，所述转换开关上设有进液口、第一排液口和第二排液口，所述第一输送管两端分别与所述泵体和所述进液口连接，所述第二输送管两端分别与所述第一进液口和所述进料口连接，所述第二进料管两端分别与所述第二排液口和所述反应体连接。
15.在其中一个实施例中，所述转换开关上设有用于检测其内部液体压力的液压传感器。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本技术实施例提供的制氢设备的立体示意图；
18.图2为图1所示的热交换器的立体示意图；
19.图3为图2所示的热交换器的剖视结构图；
20.图4为图1所示的热交换器、第一进料管、供料组件和安装支架的组装立体示意图。
21.其中，图中各附图标记：
22.10、反应体；
23.20、热交换器；21、供热通道；22、出气口；23、进气口；24、加热腔；25、导热体；26、第一连接柱；27、第二连接柱；
24.30、第一进料管；
25.40、泵体；41、安装支架；
26.50、输送装置；51、第一输送管；52、第二输送管；53、第二进料管；54、转换开关；541、第一开关体；542、第二开关体；543、液压传感器。
具体实施方式
27.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
28.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
29.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
30.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
31.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。
32.请一并参阅图1至图4，现对本技术实施例提供的制氢设备进行说明。所述制氢设备，包括反应体10、热交换器20和第一进料管30。
33.反应体10内形成有用于发生高温化学反应的反应腔；热交换器20内形成有供高温尾气流通的供热通道21，热交换器20于供热通道21的两端分别设有进气口23和出气口22，进气口23与反应腔连通；热交换器20内还形成有用于对待加热物料进行供热的加热腔24，加热腔24设置在供热通道21的外周侧，热交换器20上设有进料口和排料口，进料口和排料口均与加热腔24连通；第一进料管30道一端与排料口远离热交换器20的一端连接，另一端与反应体10连接。
34.例如，如图1所示，反应体10内形成有用于发生化学反应的反应腔，反应腔中设有能够与甲醇水发生催化反应的催化剂，其中具体的化学反应是将气化或者是雾化状态的甲醇水在催化剂的催化作用下发生化学反应，生成高温的氢气、水和少量的一氧化碳，同时热交换器20内形成有与反应腔连通的供热通道21，热交换器20于供热通道21的两端分别设有进气口23和出气口22，进气口23与反应腔连通，反应腔中生成的高温气体从进气口23进入到供热通道21，接着从出气口22排出，在这过程中高温的气体能够通过热传递的方式将热量传递到热交换器20中，同时热交换器20内还形成有用于对甲醇水进行供热的加热腔24，其中，加热腔24呈环形结构，加热腔24包围在供热通道21的外周侧，热交换器20上还设有进料口和排料口，进料口和排料口均开设在热交换器20的外表面，进料口和排料口均与加热腔24连通，第一进料管30的两端分别与排料口和反应体10连接，从而将排料口中排出的甲醇水传输到反应腔中发生化学反应。
35.本技术提供的制氢设备，与现有技术相比，本技术的制氢设备通过在热交换器20内形成有供热通道21，供热通道21的进气口23与反应体10连接，首先通过高压直接将甲醇水以雾化状态排放到设有催化剂的反应腔中，接着雾化状态的甲醇水与催化剂发生催化反应生成大量的高温氢气和一氧化碳气体，然后，反应腔中的高温尾气经过供热通道21排出时，高温气体中的热量会传递到热交换器20中，同时，热交换器20内还形成有加热腔24，加热腔24设置在供热通道21的外周侧，雾化状态或者液态的甲醇水能够从进料口进入到加热腔24中，接着从排料口经过第一进料管30传输到反应腔内发生化学反应，在这过程中，高温
尾气的热量会传递到加热腔24内的甲醇水中，甲醇水在受热后能够以气化状态从排料口排入到反应腔中，从而提高甲醇水在反应腔中化学反应的效率。
36.在本技术的一个实施例中，请一并参阅图2和图3，供热通道21内设有用于辅助吸收高温尾气的热量的导热体25，导热体25与供热通道21的内壁面连接。
37.具体地，导热体25的一侧与供热通道21的内壁面连接，同时导热体25与热交换器20均采用导热材料制成，反应腔中的高温气体经过供热通道21的过程中，能够通过与供热通道21内壁面接触从而将温度传递到热交换器20上，还能够通过高温气体与导热体25接触从而将温度传递到导热体25中，接着导热体25中的温度通过与热交换器20接触的位置传递到热交换器20上，通过在供热通道21中设有导热体25，能够提高高温尾气与热交换器20之间的热传递效率。
38.在本技术的一个实施例中，请一并参阅图3，导热体25的长度延伸方向与供热通道21的长度延伸方向一致。
39.具体地，反应腔中产生的高温气体会顺着供热通道21的延伸方向流动，通过将导热体25的延伸方向设置成与供热通道21的延伸方向一致，能够在不影响高温气体在供热通道21内的流动速度的基础上，将高温气体的热量传递到导热体25中。
40.在本技术的一个实施例中，请一并参阅图2和图3，导热体25的数量为多个，多个导热体25沿供热通道21的周向等距离间隔分布。
41.具体地，可以根据实际情况设置不同数量的导热体25，其中导热体25的数量越多，高温尾气与导热体25的接触面积就会越大，增加高温尾气与导热体25之间的热传递效率，通过将多个导热体25圆周且等距分布在供热通道21中，使得供热通道21中的气体流通速度相同，高温尾气稳定地通过供热通道21，避免造成热交换器20的温度不均。
42.在本技术的一个实施例中，请一并参阅图2和图3，进料口处设有第一连接柱26，第一连接柱26用于辅助进料口与外部管道连通，排料口处设有第二连接柱27，第二连接柱27远离热交换器20的一端与第一进料管30连接。
43.具体地，第一连接柱26与第二连接柱27均为环形管道，第一连接柱26能够辅助进料口与外部的管道连通，外部管道直接与第一连接柱26密封连接，即可实现外部管道与加热腔24导通连接，外部待加热的甲醇水能够通过第一连接柱26进入到加热腔24中，第一进料管30与第二连接柱27密封连接，加热腔24中加热完成的甲醇水能够通过第一进料管30传输到反应腔中。
44.在本技术的一个实施例中，请一并参阅图1和图4，还包括有用于为反应腔提供化学反应物料的供料组件，供料组件与进料口远离热交换器20的一端连接。
45.具体地，供料组件中储存有重整制氢化学反应所需的甲醇水，通过将供料组件与进料口远离热交换器20的一端连接，使得供料组件中待加热的甲醇水能够进入到加热腔24中进行加热，从而以气化状态进入到反应腔中发生重整制氢的化学反应。
46.在本技术的一个实施例中，请一并参阅图1和图4，供料组件包括有泵体40和输送装置50，输送装置50分别与泵体40和进料口连接，泵体40能够将外部的甲醇水从进料口泵入到加热腔24中。
47.具体地，供料组件还包括有用于储存甲醇水的储存罐，泵体40分别与储存罐和输送装置50连接，泵体40能够通过向储存罐中泵入气体，以使得储存罐中的液态甲醇水以设
定的液压状态排出，从而提高甲醇水在传输过程中的流动速度，同时还能够使得甲醇水以雾化状态排出到反应腔中，以使得雾化状态的甲醇水在反应腔中发生重整制氢的化学反应。
48.在本技术的一个实施例中，请一并参阅图1和图4，输送装置50包括有第一输送管51、第二输送管52、第二进料管53和转换开关54，转换开关54包括有本体、第一开关体541和第二开关体542，本体上设有进液口、第一排液口和第二排液口，第一开关体541和第二开关体542分别用于控制第一排液口和第二排液口，第一输送管51两端分别与泵体40和进液口连接，第二输送管52两端分别与第一进液口和进料口连接，第二进料管53两端分别与第二排液口和反应体10连接。
49.具体地，转换开关54主要用于控制甲醇水的传输路径，在本实施例中，当整个制氢设备刚刚启动的时候，由于此时反应腔中为常温状态，所以此时为制氢设备的冷启动，关闭第一开关体541，打开第二开关体542，此时，储存罐中的甲醇水从第二排液口排出，经过第二进料管53以雾化状态排出到设有催化剂的反应腔中，雾化状态的甲醇水在反应腔中发生化学反应生成氢气和水，同时还产生大量的热量，其中高温的尾气会经过热交换器20的供热通道21，然后，打开第一开关体541，接着储存罐中的甲醇水从第一排液口排出，接着甲醇水经过第二输送管52从进料口进入到加热腔24中，甲醇水经过加热腔24的加热后，经过第一进料管30以气化状态进入到反应腔中发生化学反应，此时，整个反应腔中的温度已经到达了正常的工作温度，可以关闭第二开关体542，反应腔中产生的高温尾气能够给重整制氢的化学反应供热，以使得甲醇水以气化状态进入到反应腔中反应，从而形成一个稳定的循环，正个制氢设备进入稳定且高效的工作状态。
50.在本技术的一个实施例中，请一并参阅图1和图4，转换开关54上设有用于检测其内部液体压力的液压传感器543。
51.具体地，通过在转换开关54上设有液压传感器543，使得工作人员能够清楚的观察到供料组件中输出的液态甲醇水的液压值，从而工作人员可以通过调正泵体40的参数来改变供料组件输出到反应腔中的甲醇水的液压值。
52.在本技术的一个实施例中，请一并参阅图1和图4，还包括有安装支架41，泵体40安装在安装支架41上。
53.具体地，通过在制氢设备中设有安装支架41，能够使得泵体40稳定地固定在制氢设备中，避免泵体40在工作过程中发生位移，而导致泵体40与第一输送管51连接处发生断裂，避免意外情况发生。
54.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，仅具体描述了本实用新型的技术原理，这些描述只是为了解释本实用新型的原理，不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处解释，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进，及本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其他具体实施方式，均应包含在本实用新型的保护范围之内。