權(quán)利要求書： 1.一種氫氣催化燃燒消氫裝置，其特征在于，其包括：內(nèi)部形成有反應(yīng)腔的殼體以及內(nèi)置于所述反應(yīng)腔的催化板，所述殼體上開設(shè)有連通所述反應(yīng)腔的氫氣進(jìn)口、空氣進(jìn)口以及廢氣出口，所述催化板內(nèi)形成有連通所述反應(yīng)腔外部的冷卻流道，供以通入冷卻液來(lái)冷卻所述反應(yīng)腔。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫氣催化燃燒消氫裝置，其特征在于，所述殼體包括內(nèi)部形成有混合氣流道的氫空混合板，所述混合氣流道連通所述反應(yīng)腔，所述氫氣進(jìn)口與所述空氣進(jìn)口分別連通所述混合氣流道，所述混合氣流道供以預(yù)混合氫氣與空氣。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氫氣催化燃燒消氫裝置，其特征在于，所述氫空混合板內(nèi)還形成有氫氣流道、空氣流道、氫氣進(jìn)氣流道以及空氣進(jìn)氣流道，所述氫氣進(jìn)口連通所述氫氣流道，所述空氣進(jìn)口連通所述空氣流道，所述氫氣進(jìn)氣流道連通所述氫氣流道與所述混合氣流道，所述空氣進(jìn)氣流道連通所述空氣流道與所述混合氣流道。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氫氣催化燃燒消氫裝置，其特征在于，所述氫氣催化燃燒消氫裝置還包括內(nèi)置于所述反應(yīng)腔的混合氣分配板，所述混合氣分配板包括泡沫金屬板以及包裹所述泡沫金屬板的多孔板，所述多孔板上開設(shè)有多個(gè)排氣孔，所述泡沫金屬板連通所述混合氣流道以及所述排氣孔。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氫氣催化燃燒消氫裝置，其特征在于，所述混合氣分配板布置于兩塊所述催化板之間。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氫氣催化燃燒消氫裝置，其特征在于，所述催化板包括催化流道板以及夾設(shè)于所述催化流道板兩側(cè)的催化隔板，所述催化流道板內(nèi)形成有所述冷卻流道，所述催化隔板朝向所述混合氣分配板的表面涂覆有壁載型催化劑。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氫氣催化燃燒消氫裝置，其特征在于，所述殼體還包括內(nèi)部形成有互不連通的低溫流道和高溫流道的換熱板，所述換熱板上開設(shè)有連通所述低溫流道的冷卻液進(jìn)口以及連通所述高溫流道的冷卻液出口，所述冷卻流道兩端分別連通所述低溫流道以及所述高溫流道。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氫氣催化燃燒消氫裝置，其特征在于，所述氫氣催化燃燒消氫裝置還包括流體連接器，所述泡沫金屬板通過(guò)所述流體連接器可拆卸連通所述混合氣流道；所述冷卻流道兩端通過(guò)所述流體連接器分別連通所述低溫流道以及所述高溫流道。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氫氣催化燃燒消氫裝置，其特征在于，所述流體連接器為盲插式流體連接器，包括可拆卸連接的公接頭與母接頭。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫氣催化燃燒消氫裝置，其特征在于，所述氫氣催化燃燒消氫裝置還包括測(cè)溫裝置，所述測(cè)溫裝置的測(cè)量端布置于所述反應(yīng)腔內(nèi)供以測(cè)量所述反應(yīng)腔的溫度。

說(shuō)明書： 一種氫氣催化燃燒消氫裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及氫氣催化燃燒技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種氫氣催化燃燒消氫裝置。背景技術(shù)[0002] 氫氣無(wú)論燃燒還是通過(guò)燃料電池的電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)物只有水，沒有傳統(tǒng)能源利用所產(chǎn)生的污染物及碳排放。此外，生成的水還可繼續(xù)制氫，反復(fù)循環(huán)使用，真正實(shí)現(xiàn)低碳甚

至零碳排放，有效緩解溫室效應(yīng)和環(huán)境污染，是理想的清潔能源。

[0003] 但是氫氣分子量小，在系統(tǒng)中易泄露，此外，燃料電池系統(tǒng)尾氣中以及液氫儲(chǔ)存過(guò)程中也會(huì)存在一定量的氫氣釋放。氫氣的爆炸極限為4％～75％，當(dāng)環(huán)境中存在氫氣逸出，

尤其是在封閉環(huán)境中時(shí)，短時(shí)間內(nèi)其濃度可能會(huì)快速升高，造成極大的安全隱患。

[0004] 氫氣在鈀、鉑等貴金屬催化劑存在的條件下，可以與空氣在低溫下實(shí)現(xiàn)無(wú)焰催化燃燒，具有燃燒效率高、無(wú)氮氧化物排放等優(yōu)點(diǎn)。因此基于催化燃燒技術(shù)，設(shè)計(jì)出一種高效

消氫裝置十分必要。

[0005] 專利201610916611.X提出了一種分布式非能動(dòng)消氫裝置，沒有換熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在大流量氫氣工況下，氫氧的復(fù)合反應(yīng)釋熱可能會(huì)引發(fā)氫氣爆燃風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容[0006] 有鑒于此，有必要提供一種氫氣催化燃燒消氫裝置，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中消氫裝置缺乏換熱設(shè)計(jì)，氫氣催化反應(yīng)放出的熱量堆積存在安全風(fēng)險(xiǎn)的技術(shù)問題。

[0007] 本發(fā)明提供一種氫氣催化燃燒消氫裝置，該氫氣催化燃燒消氫裝置包括：內(nèi)部形成有反應(yīng)腔的殼體以及內(nèi)置于反應(yīng)腔的催化板，殼體上開設(shè)有連通反應(yīng)腔的氫氣進(jìn)口、空

氣進(jìn)口以及廢氣出口，催化板內(nèi)形成有連通反應(yīng)腔外部的冷卻流道，供以通入冷卻液來(lái)冷

卻反應(yīng)腔。

[0008] 進(jìn)一步的，殼體包括內(nèi)部形成有混合氣流道的氫空混合板，混合氣流道連通反應(yīng)腔，氫氣進(jìn)口與空氣進(jìn)口分別連通混合氣流道，混合氣流道供以預(yù)混合氫氣與空氣。

[0009] 進(jìn)一步的，氫空混合板內(nèi)還形成有氫氣流道、空氣流道、氫氣進(jìn)氣流道以及空氣進(jìn)氣流道，氫氣進(jìn)口連通氫氣流道，空氣進(jìn)口連通空氣流道，氫氣進(jìn)氣流道連通氫氣流道與混

合氣流道，空氣進(jìn)氣流道連通空氣流道與混合氣流道。

[0010] 進(jìn)一步的，氫氣催化燃燒消氫裝置還包括內(nèi)置于反應(yīng)腔的混合氣分配板，混合氣分配板包括泡沫金屬板以及包裹泡沫金屬板的多孔板，多孔板上開設(shè)有多個(gè)排氣孔，泡沫

金屬板連通混合氣流道以及排氣孔。

[0011] 進(jìn)一步的，混合氣分配板布置于兩塊催化板之間。[0012] 進(jìn)一步的，催化板包括催化流道板以及夾設(shè)于催化流道板兩側(cè)的催化隔板，催化流道板內(nèi)形成有冷卻流道，催化隔板朝向混合氣分配板的表面涂覆有壁載型催化劑。

[0013] 進(jìn)一步的，殼體還包括內(nèi)部形成有互不連通的低溫流道和高溫流道的換熱板，換熱板上開設(shè)有連通低溫流道的冷卻液進(jìn)口以及連通高溫流道的冷卻液出口，冷卻流道兩端

分別連通低溫流道以及高溫流道。

[0014] 進(jìn)一步的，氫氣催化燃燒消氫裝置還包括流體連接器，泡沫金屬板通過(guò)流體連接器可拆卸連通混合氣流道；冷卻流道兩端通過(guò)流體連接器分別連通低溫流道以及高溫流

道。

[0015] 進(jìn)一步的，流體連接器為盲插式流體連接器，包括可拆卸連接的公接頭與母接頭。[0016] 進(jìn)一步的，氫氣催化燃燒消氫裝置還包括測(cè)溫裝置，測(cè)溫裝置的測(cè)量端布置于反應(yīng)腔內(nèi)供以測(cè)量反應(yīng)腔的溫度。

[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本氫氣催化燃燒消氫裝置在催化板內(nèi)形成連通反應(yīng)腔外部的冷卻流道，供以通入冷卻液來(lái)冷卻反應(yīng)腔，帶走氫氣催化反應(yīng)放出的多余熱量，使得反應(yīng)腔內(nèi)

溫度維持在適于催化反應(yīng)進(jìn)行的安全溫度內(nèi)，消除了安全隱患。

[0018] 上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說(shuō)明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下。本發(fā)

明的具體實(shí)施方式由以下實(shí)施例及其附圖詳細(xì)給出。

附圖說(shuō)明[0019] 此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

[0020] 圖1為本發(fā)明提供的氫氣催化燃燒消氫裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；[0021] 圖2為本發(fā)明提供的氫氣催化燃燒消氫裝置第一實(shí)施例的爆炸圖；[0022] 圖3為圖2中氫空混合板的結(jié)構(gòu)示意圖；[0023] 圖4為圖2中混合氣分配板的結(jié)構(gòu)示意圖；[0024] 圖5為圖2中催化板的結(jié)構(gòu)示意圖；[0025] 圖6為圖2中換熱板的結(jié)構(gòu)示意圖；[0026] 圖7為本發(fā)明提供的氫氣催化燃燒消氫裝置第二實(shí)施例的爆炸圖。具體實(shí)施方式[0027] 下面結(jié)合附圖來(lái)具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中，附圖構(gòu)成本申請(qǐng)一部分，并與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于闡釋本發(fā)明的原理，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

[0028] 請(qǐng)參見圖1，本氫氣催化燃燒消氫裝置包括殼體1和催化板2，殼體1的內(nèi)部形成有供氫氣催化反應(yīng)的反應(yīng)腔，殼體1上開設(shè)有連通反應(yīng)腔的氫氣進(jìn)口11、空氣進(jìn)口12以及廢氣

出口13，分別供于通入氫氣、空氣進(jìn)行反應(yīng)，并排出廢氣。催化板2內(nèi)置于反應(yīng)腔內(nèi)，催化板2

內(nèi)形成有連通反應(yīng)腔外部的冷卻流道21，供以通入冷卻液來(lái)冷卻反應(yīng)腔。優(yōu)選地，本裝置還

可以設(shè)置測(cè)溫裝置7，測(cè)溫裝置7的測(cè)量端布置于反應(yīng)腔內(nèi)供以測(cè)量反應(yīng)腔的溫度，以便于

指導(dǎo)冷卻液的通入，將反應(yīng)腔的溫度控制在適合氫氣催化反應(yīng)的安全范圍內(nèi)。

[0029] 在進(jìn)行催化反應(yīng)時(shí)，將氫氣與空氣預(yù)混合，可以促進(jìn)催化反應(yīng)的發(fā)生。因此在殼體1中包括氫空混合板3，氫空混合板3內(nèi)形成有混合氣道31。混合氣流道31連通反應(yīng)腔，氫氣

進(jìn)口11與空氣進(jìn)口12分別連通混合氣流道31，向混合氣流道31內(nèi)通入氫氣與空氣并進(jìn)行預(yù)

混合，再通入到反應(yīng)腔內(nèi)在催化板2的催化作用下。

[0030] 為了氫氣和空氣更好地進(jìn)行混合，在氫空混合板3內(nèi)還形成有氫氣流道32、空氣流道33、氫氣進(jìn)氣流道34以及空氣進(jìn)氣流道35。氫氣進(jìn)口11連通氫氣流道32，空氣進(jìn)口12連通

空氣流道33，氫氣進(jìn)氣流道34連通氫氣流道32與混合氣流道31，空氣進(jìn)氣流道35連通空氣

流道33與混合氣流道31。氫氣和空氣分別通過(guò)氫氣進(jìn)口11和空氣進(jìn)口12進(jìn)入到氫氣流道32

和空氣流道33內(nèi)，再通過(guò)氫氣進(jìn)氣流道34和空氣進(jìn)氣流道35進(jìn)入到混合氣流道31內(nèi)混合。

如圖3所示，在本實(shí)施例中，氫氣進(jìn)氣流道34以及空氣進(jìn)氣流道35分別沿氫氣流道32與空氣

流道33均勻分布，并且組成類似“人”字型的結(jié)構(gòu)，并且順著氫氣或空氣在氫氣流道32或空

氣流道33流動(dòng)的方向傾斜，其分別與氫氣流道32或空氣流道33之間的夾角優(yōu)選為60°?80°。

[0031] 為了促進(jìn)氫氣的催化反應(yīng)的進(jìn)行，容易想到地需要讓氫氣與空氣的混合氣體盡可能地與催化板2充分接觸。因此優(yōu)選地在本實(shí)施例中，還包括內(nèi)置于反應(yīng)腔的混合氣分配板

4，混合氣分配板4包括泡沫金屬板(未圖示)以及包裹泡沫金屬板的多孔板41。泡沫金屬板

內(nèi)置于多孔板41內(nèi)未圖示，多孔板41上開設(shè)有多個(gè)排氣孔411。泡沫金屬板是用泡沫金屬制

成的板，泡沫金屬是指含有泡沫氣孔的特種金屬材料，它的透氣性很高，幾乎都是連通孔，

可以使氣體通過(guò)。并且利用火焰通過(guò)微小空隙時(shí)的淬熄效應(yīng)，可有效防止反應(yīng)腔內(nèi)出現(xiàn)不

可控明火燃燒時(shí)產(chǎn)生的回火引燃混合氣流道31。泡沫金屬板連通混合氣流道31以及排氣孔

411，氫氣和空氣的混合氣體能夠通過(guò)泡沫金屬內(nèi)的孔洞穿過(guò)泡沫金屬板，并從各個(gè)排氣孔

411排出。在混合氣分配板4兩側(cè)分別布置有兩塊催化板2，從排氣孔411噴出的氫氣與空氣

的混合氣體直接噴射到催化板2的表面，與催化劑接觸促進(jìn)反應(yīng)地發(fā)生。

[0032] 催化板2包括催化流道板21以及夾設(shè)于催化流道板21兩側(cè)的催化隔板22。催化流道板21內(nèi)形成有冷卻流道211，冷卻流道211可以采用連續(xù)彎型，盡可能在催化流道板21內(nèi)

分布均勻，避免催化流道板21局部散熱效果不好。催化隔板22朝向混合氣分配板41的表面

涂覆有壁載型催化劑，催化氫氣氧化。

[0033] 為了輔助催化板2冷卻換熱，殼體1還包括換熱板5。換熱板5內(nèi)部形成有互不連通的低溫流道51和高溫流道52，換熱板5上開設(shè)有連通低溫流道51的冷卻液進(jìn)口53以及連通

高溫流道52的冷卻液出口54。冷卻流道211兩端分別連通低溫流道51以及高溫流道52。低溫

冷卻液從1冷卻液進(jìn)口53流入到低溫流道51內(nèi)，再流入冷卻流道211內(nèi)，在冷卻流道211吸收

熱量變成高溫冷卻液，用以維持反應(yīng)腔的溫度。再流入到高溫流道52內(nèi)并從冷卻液出口54

排出。

[0034] 氫空混合板3、換熱板5只是殼體1的一部分，很容易想到的殼體1還包括其他結(jié)構(gòu)與氫空混合板3、換熱板5密封連接，從而形成反應(yīng)腔，這些其他結(jié)構(gòu)根據(jù)不同實(shí)施例的需要

對(duì)應(yīng)設(shè)置。

[0035] 由于不同的實(shí)施例對(duì)于氫氣催化燃燒處理量的需求不同，因此需要靈活布置催化板2與混合氣分配板4。優(yōu)選地在催化板2與換熱板5、混合氣分配板4與氫空混合板3之間設(shè)

置流體連接器6，通過(guò)流體連接器6可拆卸連接，實(shí)現(xiàn)流體的連通和斷開。即泡沫金屬板通過(guò)

流體連接器6可拆卸連通混合氣流道31；冷卻流道211兩端通過(guò)流體連接器分別連通低溫流

道51以及高溫流道52。以便根據(jù)不同的工況要求自由組合配置催化板2與混合氣分配板4，

實(shí)現(xiàn)單臺(tái)消氫裝置可變消氫功率的功能。

[0036] 流體連接器6最好采用盲插式流體連接器，包括可拆卸連接的公接頭與母接頭，公接頭與母接頭具備分離后雙向自密封功能。公接頭與母接頭分別安裝在催化板2與換熱板

5、混合氣分配板4與氫空混合板3上，對(duì)應(yīng)安裝多個(gè)，以便于根據(jù)實(shí)際需要自行安裝。

[0037] 實(shí)施例1[0038] 在本實(shí)施例中，如圖2所示，催化板2與混合氣分配板4交替布置成一排，并且兩端為催化板2。其中催化板2尺寸250×200×14mm，混合氣分配板4尺寸250×200×14mm，排氣

孔411孔徑2mm，共計(jì)16×12＝192個(gè)孔均勻分布在混合氣體分配板4上。泡沫金屬選用泡沫

銅，孔徑40PPI，尺寸246×196×10mm。催化板表面均勻涂覆有壁載型催化劑，以Al2O3做過(guò)渡

層，再化學(xué)沉積Pt活性層。測(cè)溫裝置7選用鎧裝熱電偶。

[0039] 氫氣和空氣分別由氫氣進(jìn)口11、空氣進(jìn)口12進(jìn)入氫空混合板3，“人”字形氫氣進(jìn)氣流道34與空氣進(jìn)氣流道35進(jìn)氣夾角為70，°控制氫氣占混合氣體體積分?jǐn)?shù)的6％，氫氣流量

30SL/min，氫氣與空氣在催化板表面充分反應(yīng)，裝置運(yùn)行穩(wěn)定后，測(cè)得消氫裝置尾氣中氫氣

濃度為0ppm。增大氫氣濃度為8％，氫氣流量為50SL/min，測(cè)溫裝置7測(cè)得反應(yīng)腔內(nèi)最高溫度

3

達(dá)到400℃，換熱板入口通25℃冷卻水，流量0.5m/h。運(yùn)行穩(wěn)定后，測(cè)得反應(yīng)腔內(nèi)最高溫度

為180℃，此時(shí)測(cè)得消氫裝置尾氣中氫氣濃度為3ppm，達(dá)到了消氫的目的，裝置運(yùn)行高效可

靠。

[0040] 實(shí)施例2[0041] 在本實(shí)施例中，如圖7所示，催化板2’有6塊，混合氣分配板4’有3塊，分成三組，每組兩塊催化板2’夾一塊混合氣分配板4’。其中催化板2’尺寸300×300×16mm，混合氣分配

板4’尺寸300×300×16mm，排氣孔孔徑4mm，共計(jì)18×18＝324個(gè)孔均勻分布在混合氣分配

板4’上。泡沫金屬選用泡沫鎳，孔徑30PPI，尺寸294×294×10mm。催化板2’表面均勻涂覆有

壁載型催化劑，以Al2O3做過(guò)渡層，再化學(xué)沉積Pt活性層。測(cè)溫裝置選用Pt100熱電阻。

[0042] 氫氣和空氣分別由氫氣進(jìn)口、空氣進(jìn)口進(jìn)入氫空混合板，“人”字形氫氣進(jìn)氣流道與空氣進(jìn)氣流道進(jìn)氣夾角為80°，控制氫氣占混合氣體體積分?jǐn)?shù)的10％，氫氣流量60SL/

min，氫氣與空氣在催化板表面充分反應(yīng)，測(cè)溫裝置測(cè)得裝置內(nèi)最高溫度達(dá)到400℃，換熱板

3

入口通25℃冷卻水，流量1m/h,運(yùn)行穩(wěn)定后，測(cè)得裝置內(nèi)最高溫度為200℃，此時(shí)測(cè)得消氫

裝置尾氣中氫氣濃度為5ppm，達(dá)到了消氫的目的，裝置運(yùn)行高效可靠。

[0043] 實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，具有如下有益效果：本氫氣催化燃燒消氫裝置在催化板內(nèi)形成連通反應(yīng)腔外部的冷卻流道，供以通入冷卻液來(lái)冷卻反應(yīng)腔，帶走氫氣催化反應(yīng)放出的

多余熱量，使得反應(yīng)腔內(nèi)溫度維持在適于催化反應(yīng)進(jìn)行的安全溫度內(nèi)，消除了安全隱患。

[0044] 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，

都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。