專利名稱：層疊式自熱微制氫反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種制t^^應(yīng)器，尤其^^用4r屬芯片層疊式結(jié)構(gòu)的孩i型自 熱制lL^應(yīng)器。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的制iu^應(yīng)器體積龐大、燃料處理設(shè)備中務(wù)賭著大量能量，具有4艮大的 危險(xiǎn)性。而薄片層疊式微反應(yīng)器是微流體介質(zhì)間進(jìn)行傳質(zhì)、傳熱、發(fā)生化學(xué)^^應(yīng) 的微化工設(shè)備。通過(guò)#^工和精密加工技術(shù)制造的微型反應(yīng)器，具有比表面積高， 傳熱和傳質(zhì)效果好、尺寸小、安全因子高、有利于放大等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，能夠利用 不同的催化劑實(shí)現(xiàn)放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)的耦合，不需外界提供能量，適用于汽車 上或移動(dòng)電源使用。此外，采用微反應(yīng)器制氪也解決了液氬儲(chǔ)備的難題，微反應(yīng) 器制氫在氫能源行業(yè)有著無(wú)法估量的前景。因此，設(shè)計(jì)一種全新的層疊式自熱微 制tA應(yīng)器是十分必要的。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)背景技術(shù)所述，本實(shí)用新型目的在于避免上述不足，"R供一種將多片具 有不同形式的金屬薄片相互層疊在；，層疊薄片之間的微通道形it^應(yīng)物和產(chǎn) 物的流道，每片孩i^應(yīng)芯片根據(jù)不同反應(yīng)機(jī)理涂敷或沉積不同的催化劑，實(shí)現(xiàn)吸 熱反應(yīng)與力文熱^^應(yīng)4^的自供熱式孩說(shuō)11>^應(yīng)器，整個(gè)A^應(yīng)器經(jīng)焊4妄或其他緊固 方式連接成單一的密封部件，而且體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、可移動(dòng)的薄片層疊自熱式 制iUC^應(yīng)器。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的 一種層疊式自熱孩i制iL^應(yīng)器，主要由上蓋板(l)，微通道芯片(2)和下蓋 板(3 )組成，其中微制lL^應(yīng)器中設(shè)置有吸熱反應(yīng)芯片(21 )和放熱反應(yīng)芯片 (22), 二者采用同一結(jié)構(gòu)形式的《殷通道芯片(2),其芯片采用厚度為0.5 mm lmm金屬^^反(28)，其上制有單面方形長(zhǎng)為30mm,寬為0.3 mm ~ 0.5mm，深 為0.25 mm ~ 0.5mm的微通道(24) 50條，其入口流體分布通道(23 )和換熱通 道(25)為穿透結(jié)構(gòu)，其出口流體收集通道(27)和《啟通道(24)為單面方形直 通道結(jié)構(gòu)，在芯片四邊中部制有半定位銷孔(26),吸熱反應(yīng)芯片(21)與放熱反 應(yīng)芯片(22)裝配時(shí)相鄰兩反應(yīng)芯片呈錯(cuò)流排列，并涂敷或沉積不同催化劑；上
蓋板(1)上設(shè)置有半定位銷孔(11 )、固定螺栓孔(12 )、產(chǎn)品氣出口流體收集器 (13)、廢熱出口(14)、出口熱量收集器(15)和產(chǎn)品氣出口 (16);下蓋板(3) 上設(shè)置有半定位銷孔(31)、固定螺栓孔(32)、原料入口流體分布器(33)、燃料 入口 (34)、燃料入口流體分布器(35)和原料入口 (36),總體層疊形裝配時(shí)用 銷釘穿過(guò)半定位銷孔(11)、 (31)、 (26)進(jìn)行定位，經(jīng)真空擴(kuò)散焊或其他緊固方 式連接成單一的密封整體，通過(guò)固定螺栓孔(12)、 (32)固定在使用位置。 由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果
1、 本實(shí)用新型不需外界熱源，運(yùn)用微通道芯片交錯(cuò)布置實(shí)現(xiàn)催化吸熱和放熱 反應(yīng)井給，反應(yīng)器體積小，使用方便，便于移動(dòng)式使用，而且環(huán)保性能好。
2、 本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，造價(jià)低廉，結(jié)構(gòu)形式易于放大，便于安裝。

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)總體示意圖 圖2為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)總體分解示意圖 圖3為本實(shí)用新型孩腿道芯片示意圖 圖4為本實(shí)用新型上蓋板結(jié)構(gòu)示意圖 圖5為本實(shí)用新型下蓋板結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
由圖1至圖5示出， 一種層疊式自熱微制tA應(yīng)器，主要由上蓋板l,凝通 道芯片2和下蓋板3組成，其中微制MA應(yīng)器中設(shè)置有吸熱反應(yīng)芯片21和放熱 反應(yīng)芯片22， 二者采用同一結(jié)構(gòu)形式的孩i通道芯片2，其芯片采用厚度為0.5 mm ~ lmm的不銹鋼或鐵#4^合金金屬1^反28,其上制有單面方形長(zhǎng)為30mm,寬為 0.3 mm ~ 0.5mm，深為0.25 mm ~ 0.5mm的耀通道50條，其入口流體分布通道 23和換熱通道25為穿透結(jié)構(gòu)，其出口流體收集通道27和微通道24為單面方形 直通道結(jié)構(gòu)，在芯片四邊中部制有半定位銷孔26,吸熱反應(yīng)芯片21與放熱反應(yīng) 芯片22裝配時(shí)相鄰兩反應(yīng)芯片呈錯(cuò)流排列，并涂敷或沉積不同催化劑；上蓋板l 上設(shè)置有半定位銷孔ll、固定螺栓孔12、產(chǎn)品氣出口流體收集器13、廢熱出口 14、出口熱量收集器15和產(chǎn)品氣出口 16;下蓋板3上設(shè)置有半定位銷孔31、固 定螺栓孔32、原料入口流體分布器33、燃料入口 34、燃料入口流體分布器35和 原料入口 36，總體層疊形裝配時(shí)用銷釘穿過(guò)半定位銷孔11、 31、 26進(jìn)行定位， 經(jīng)真空擴(kuò)散焊或其他緊固方式連接成單一的密封整體，通過(guò)固定螺栓孔12、 32 固定在使用位置。
另知，對(duì)于結(jié)構(gòu)中相鄰兩芯片，涂敷或沉積不同的催化劑以實(shí)現(xiàn)^文熱反應(yīng)和
吸熱^^應(yīng)的原位井給，其中吸熱^^應(yīng)芯片21涂敷催化劑的主要成分是Au-Ti 氧化物，放熱反應(yīng)芯片22涂敷催化劑主要為R。微通道芯片2上的催化劑可以 在封裝前采用^i目沉積技術(shù)進(jìn)行負(fù)載，也可在封裝完成后采用漿態(tài)灌裝技術(shù)在反 應(yīng)通道壁面形成涂層。
微制氪的原料主要為曱醇或其他的碳氪化合物，所制氬氣的產(chǎn)量可以通過(guò)調(diào) 節(jié)層疊芯片的lt量，而不需要—乍^[壬4可結(jié)構(gòu)形式上的改變。
本實(shí)用新型微通道芯片2所以優(yōu)先選取金屬材料是考慮到這些材料有良好的 可焊性。
微通道芯片2內(nèi)的孩iif道A^疊結(jié)構(gòu)內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)和換熱的區(qū)域，在燃料處理 系統(tǒng)中引入孩i通道陣列，有效強(qiáng)化了質(zhì)量和熱量傳遞過(guò)程，并且大大提高流體與 通道接觸的比表面積，提高反應(yīng)速率，減小了系統(tǒng)體積，同時(shí)這種樣Mil^吉構(gòu)還 有效地抑制火焰的擴(kuò)展，^^應(yīng)在爆炸范圍內(nèi)安全進(jìn)行。
上蓋板1和下蓋板3的材料與孩琉道芯片2的材料相同。
圖2示出原料流向29和燃料流向30。
權(quán)利要求1、一種層疊式自熱微制氫反應(yīng)器，主要由上蓋板(1)，微通道芯片(2)和下蓋板(3)組成，其特征在于:微制氫反應(yīng)器中設(shè)置有吸熱反應(yīng)芯片(21)和放熱反應(yīng)芯片(22)，二者采用同一結(jié)構(gòu)形式的微通道芯片(2)，其芯片采用厚度為0.5mm～1mm金屬基板(28)，其上制有單面方形長(zhǎng)為30mm，寬為0.3mm～0.5mm，深為0.25mm～0.5mm的微通道(24)50條，其入口流體分布通道(23)和換熱通道(25)為穿透結(jié)構(gòu)，其出口流體收集通道(27)和微通道(24)為單面方形直通道結(jié)構(gòu)，在芯片四邊中部制有半定位銷孔(26)，吸熱反應(yīng)芯片(21)與放熱反應(yīng)芯片(22)裝配時(shí)相鄰兩反應(yīng)芯片呈錯(cuò)流排列，并涂敷或沉積不同催化劑；上蓋板(1)上設(shè)置有半定位銷孔(11)、固定螺栓孔(12)、產(chǎn)品氣出口流體收集器(13)、廢熱出口(14)、出口熱量收集器(15)和產(chǎn)品氣出口(16)；下蓋板(3)上設(shè)置有半定位銷孔(31)、固定螺栓孔(32)、原料入口流體分布器(33)、燃料入口(34)、燃料入口流體分布器(35)和原料入口(36)，總體層疊形裝配時(shí)用銷釘穿過(guò)半定位銷孔(11)、(31)、(26)進(jìn)行定位，經(jīng)真空擴(kuò)散焊或其他緊固方式連接成單一的密封整體，通過(guò)固定螺栓孔(12)、(32)固定在使用位置。
2、 才艮據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊式自熱微制iL^應(yīng)器，其特征在于吸熱反應(yīng)芯 片(21)涂敷催化劑的主要成分是Au-Ti氧化物，；故熱^^應(yīng)芯片(22)涂敷催 化劑主要為Pt。
專利摘要一種層疊式自熱微制氫反應(yīng)器，主要由上蓋板(1)，微通道芯片(2)和下蓋板(3)組成，其中制氫反應(yīng)器中所設(shè)置的吸熱反應(yīng)芯片(21)和放熱反應(yīng)芯片(22)采用同一結(jié)構(gòu)形式的微通道芯片(2)，二者在裝配中相鄰，呈錯(cuò)流排列，并涂敷或沉積以不同的催化劑；上蓋板(1)，下蓋板(3)和系列微通道芯片(2)裝配時(shí)用半銷釘穿過(guò)半定位銷孔(11)、(31)、(26)進(jìn)行定位，經(jīng)真空擴(kuò)散焊或其他緊固方式連接成一結(jié)構(gòu)整體。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，造價(jià)低廉，結(jié)構(gòu)形式易于擴(kuò)大，便于安裝。
文檔編號(hào)C01B3/02GK201206102SQ20082007947
公開(kāi)日2009年3月11日 申請(qǐng)日期2008年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月19日
發(fā)明者丁福臣, 濤 呂, 新 徐, 朱家雷, 峰 李, 蔣力培, 杰 趙 申請(qǐng)人:北京石油化工學(xué)院