一种微重整反应器催化剂板片小样测试装置及测试方法与流程

专利2026-10-02  6


本发明涉及催化剂板片小样测试,具体涉及一种微重整反应器催化剂板片小样测试装置及测试方法。


背景技术:

1、这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术,而不必然地构成现有技术。

2、在燃料电池领域,重整器中整体式催化剂应用非常广泛,整体式催化剂可以有效降低反应系统的压降,减少能量损失,增大催化剂机械强度,特别是金属基整体式催化剂,可以使整个床层温度分布均匀,但是整体式催化剂的小样评价一般是在堇青石中涂覆相同的催化剂,在固定床中进行评价测试,但是堇青石催化剂有温度分布不均缺点,且堇青石不能模拟催化剂在系统中的反应情况,达不到小样评价的要求。

3、专利cn114588847a中介绍了一种有双层微通道散热芯片的微反应器,此种微反应器包括散热单元、微反应芯片、上盖板、下盖板、换热介质进口管道、换热介质出口管道、反应物料进口管道和反应物料出口管道,散热单元和微反应芯片交替排列于上下两片盖板各层之间,通过焊接使其紧固贴合。上述专利申请中,通过焊接将各部分密封,对于燃料电池重整器中催化剂板片的小样测试,此微反应器不可以灵活测试不同催化剂板片、焊接操作复杂、焊接成本高,不适合重整器中催化剂板片的小样测试。

4、专利cn202898013u公开了一种层叠式微凸台阵列型重整制氢微反应器,反应器由上盖板、蒸发单元、第一加热板、3-5个重整反应制氢单元、第二加热板、下盖板层叠而成,其中重整制氢单元包括底板、中间辅助平板、引流板和反应载体,反应载体上负载有催化剂,用于重整制氢反应,上述专利申请催化剂使用时并不是使用金属基整体式催化剂,如果用于金属基整体催化剂板片小样的测试,无法形成反应物流通的通道,因此其也无法应用于金属基整体式催化剂板片小样的测试。


技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足,本发明的目的是提供一种微重整反应器催化剂板片小样测试装置及测试方法,适用于金属基整体催化剂板片小样的测试。

2、为了实现上述目的,本发明是通过如下的技术方案来实现:

3、第一方面,本发明的实施例提供了一种微重整反应器催化剂板片小样测试装置,包括外壳,外壳由上壳体和下壳体可拆卸连接构成,沿由下至上方向,外壳内空间依次设有层叠设置的加热板、下板片、上板片,下板片设有反应区,上板片叠放在反应区上,下板片的反应区和上板片之间用于放入催化剂板片小样,反应区表面设有第一微通道结构,第一微通道结构的进气端与下板片设置的气体混合腔连通,出气端连接至出气通道,气体混合腔与下板片设置的水蒸汽腔连通,气体混合腔连通进气通道,水蒸汽腔连通进水通道。

4、可选的,所述下壳体顶面设有凹槽,上壳体采用平板结构,凹槽形成外壳内空间,沿由下至上方向,凹槽内依次层叠有加热板、下板片和上板片;

5、所述凹槽的深度等于加热板、下板片、上板片层叠之后的厚度和,下壳体顶面、上板片顶面与上壳体之间设有垫板。

6、可选的,所述上壳体和垫板之间设有至少一个温度检测元件。

7、可选的,所述下板片包括第一板部和第二板部,第一板部的厚度大于第二板部的厚度,第二板部与上板片相匹配,用于与上板片配合,第二板部上表面为反应区,第一板部设有通过连接通道连通的气体混合腔和水蒸汽腔;

8、第一板部和第二板部的厚度差值等于上板片的厚度以使得上板片和下板片配合后,上板片的上表面和第一板部的上表面平齐。

9、可选的,所述第一板部设有与水蒸汽腔连通的第一进水口,所述外壳设有与第一进水口连通的第二进水口,第一进水口和第二进水口构成进水通道。

10、可选的,所述第一板部设有与气体混合腔连通的第一进气口,所述外壳设有与第一进气口连通的第二进气口,第一进气口和第二进气口构成进气通道。

11、可选的,所述出气通道设置在外壳上。

12、可选的,所述下板片的反应区的第一微通道结构包括使得气流沿z型流动的第一z型反应区微通道结构,第一z型反应区微通道结构的进气端通过进气微通道连接至气体混合腔,出气端通过出气微通道连接至出气通道。

13、可选的,所述上板片也具有反应区,反应区设有与第一微通道结构相匹配的第二微通道结构;

14、上板片和下板片的反应区设有放置槽,下板片的放置槽内设有第一z型反应区微通道结构,上板片的放置槽内设有与第一z型反应区微通道结构相匹配的第二z型反应区微通道结构,上板片和下板片贴合后,通过放置槽形成用于容纳催化剂板片小样的空间。

15、可选的,所述水蒸汽腔和/或气体混合腔内设有第三微通道结构。

16、可选的,所述上壳体和下壳体之间通过多个螺纹紧固件可拆卸固定连接。

17、第二方面,本发明的实施例提供了一种第一方面所述的微重整反应器催化剂板片小样测试装置的测试方法,包括以下步骤:

18、将待测试的催化剂板片小样放置在下板片的反应区,将下板片和上板片组装好,此时催化剂板片小样位于上板片和下板片的反应区之间,在下壳体上固定好上壳体;

19、启动加热板,通过进气通道通入气体,通过进水通道通入水,通入的水在水蒸汽腔内蒸发后形成的水蒸汽进入气体混合腔,在气体混合腔内与通入的气体混合,气体与水蒸汽混合后进入第一微通道结构并流动,在催化剂板片小样的催化作用下发生重整反应;

20、对出气通道排出的气体进行取样并分析尾气组成,根据尾气组成分析结果判断催化剂板片小样的性能。

21、本发明的有益效果如下:

22、1.本发明的测试装置,设有加热板,下板片的反应区设有第一微通道结构、下板片设有气体混合腔和水蒸汽腔,在加热板的作用下,水蒸汽腔通入的水能够蒸发,形成的水蒸汽进入气体混合腔,并与气体混合腔内通入的气体混合,催化剂板片小样能够放置在上板片和下板片之间且位于反应区,气体混合腔流出的气体能够通过第一微通道结构流动,从而在催化剂样板小样的催化作用下发生重整反应,反应后的气体通过出气通道排出,加热板加热使得反应区的温度分布均匀,而且能够模拟整个燃料电池重整反应过程,满足了小样评价的要求,同时由于上壳体和下壳体可拆卸连接,方便对催化剂样板小样进行更换,能够灵活测试不同的催化剂板片小样,提高了整个测试装置的适用性,降低了测试成本。

23、2.本发明的测试装置,下板片设有水蒸汽腔和混合气体腔,利用了加热板对水进行加热蒸发,产生水蒸汽,省去了外接水气蒸发器部件,实现了水蒸发器、微重整反应器的集成,降低了测试成本。



技术特征:

1.一种微重整反应器催化剂板片小样测试装置,其特征在于,包括外壳,外壳由上壳体和下壳体可拆卸连接构成,沿由下至上方向,外壳内空间依次设有层叠设置的加热板、下板片、上板片,下板片设有反应区,上板片叠放在反应区上,下板片的反应区和上板片之间用于放入催化剂板片小样,反应区表面设有第一微通道结构,第一微通道结构的进气端与下板片设置的气体混合腔连通,出气端连接至出气通道,气体混合腔与下板片设置的水蒸汽腔连通,气体混合腔连通进气通道,水蒸汽腔连通进水通道。

2.如权利要求1所述的一种微重整反应器催化剂板片小样测试装置,其特征在于,所述下壳体顶面设有凹槽,上壳体采用平板结构,凹槽形成外壳内空间,沿由下至上方向,凹槽内依次层叠有加热板、下板片和上板片;

3.如权利要求2所述的一种微重整反应器催化剂板片小样测试装置,其特征在于,所述上壳体和垫板之间设有至少一个温度检测元件。

4.如权利要求1所述的一种微重整反应器催化剂板片小样测试装置,其特征在于,所述下板片包括第一板部和第二板部,第一板部的厚度大于第二板部的厚度,第二板部与上板片相匹配,用于与上板片配合,第二板部上表面为反应区,第一板部设有通过连接通道连通的气体混合腔和水蒸汽腔;

5.如权利要求4所述的一种微重整反应器催化剂板片小样测试装置,其特征在于,所述第一板部设有与水蒸汽腔连通的第一进水口,所述外壳设有与第一进水口连通的第二进水口,第一进水口和第二进水口构成进水通道。

6.如权利要求4所述的一种微重整反应器催化剂板片小样测试装置,其特征在于,所述第一板部设有与气体混合腔连通的第一进气口,所述外壳设有与第一进气口连通的第二进气口,第一进气口和第二进气口构成进气通道。

7.如权利要求1所述的一种微重整反应器催化剂板片小样测试装置,其特征在于,所述出气通道设置在外壳上。

8.如权利要求1所述的一种微重整反应器催化剂板片小样测试装置,其特征在于,所述下板片的反应区的第一微通道结构包括使得气流沿z型流动的第一z型反应区微通道结构,第一z型反应区微通道结构的进气端通过进气微通道连接至气体混合腔,出气端通过出气微通道连接至出气通道。

9.如权利要求1所述的一种微重整反应器催化剂板片小样测试装置,其特征在于,所述上板片也具有反应区,反应区设有与第一微通道结构相匹配的第二微通道结构;

10.如权利要求1所述的一种微重整反应器催化剂板片小样测试装置,其特征在于,所述水蒸汽腔和/或气体混合腔内设有第三微通道结构。

11.如权利要求1所述的一种微重整反应器催化剂板片小样测试装置,其特征在于,所述上壳体和下壳体之间通过多个螺纹紧固件可拆卸固定连接。

12.一种权利要求1-11任一项所述的微重整反应器催化剂板片小样测试装置的测试方法,其特征在于,包括以下步骤:


技术总结
本发明涉及一种微重整反应器催化剂板片小样测试装置及测试方法,属于微重整反应器领域,解决了当前催化剂板片小样测试存在的缺陷,包括外壳,外壳由上壳体和下壳体可拆卸连接构成,沿由下至上方向,外壳内空间依次设有层叠设置的加热板、下板片、上板片,下板片设有反应区,上板片叠放在反应区上,下板片的反应区和上板片之间用于放入催化剂板片小样,反应区表面设有第一微通道结构,第一微通道结构的进气端与下板片设置的气体混合腔连通,另一端连接至出气通道,气体混合腔与下板片设置的水蒸汽腔连通,气体混合腔连通进气通道,水蒸汽腔连通进水通道,本发明的测试装置适用于金属基整体式催化剂板片小样的测试。

技术研发人员:孙素嫒,沈雪松,施王影,王彬,钟宪增
受保护的技术使用者:山东国创燃料电池技术创新中心有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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