作品实例(科技发明制作类-袁彪).docx

全国二等奖作品
序号：
编码:
第九届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛
作品申报书
作品名称：甲醇水蒸气重整制氢微型反应器
学校全称：华东理工大学
申报者姓名
（集体名称）： 袁彪
类别：
口自然科学类学术池由于能在室温附近
工作，而且启动速度快，能源转化效率高，不仅可以替代普 通的二次电池，还可以作为汽车等运载工具的动力源，取代 常规的汽油、柴油发动机，大大降低环境污染。氢气作为质 子膜燃料电池的主要燃料，其储存、运输等是制约燃料电池 工业化的一个关键性问题。作为液体燃料，甲醇具有高能量 密度、低碳含量，加之运输和贮存方便，是氢气的理想来源， 所以以甲醇为原料制取氢气是最有效及最有发展前景的制 氢工艺。
2、目前，制氢原理主要是基于甲醇水蒸气重整反应的， 其反应系统存在体积庞大，效率较低，制造成本高，安全性 能差等显著缺点，对新型、高效、紧凑、安全的反应系统提 出了发展要求。
3、纳米科技的急速兴起，生态环境和能源问题成为焦
点，新的形势对特种机械装置的微小化提出了迫切要求，涉
作品设计、发 明的目的和 基本思路，创
新点，技术关
键和主要技
术指标
（续前）
及化学化工、热力过程微小化的微型（化学）化工机械系统 应运而生。由于这些与过程工艺相关的部件不能同步微小化 而阻碍了先进科技的发展。氢能提供了解决未来能源和环境 问题无限可能，但应用于汽车、深海装置（潜艇等）时，制 氢系统的微小化是关键。
基于以上原因，作者将微型反应技术和甲醇水蒸气重整 反应技术有机的结合在一起，设计制造出了性能优良的甲醇 水蒸气重整制氢微型反应器。经试验验证，该种产品具有多 重优点，相对常规设备在效率、应用范围、安全性等方面有 质的提高。可以从根本上解决制约燃料电池技术产业化的瓶 颈问题。
发明的基本思路：
目前国内对甲醇重整制氢微型反应器的研究仍处在起 步阶段，尚未有报道；国外对这方面的研究也大都处于实验 室阶段。其工艺路线为：首先设计刻蚀出微槽道，接着完成 催化剂在微槽道内的均匀涂覆，最后利用高温胶对微型反应 器进行封装。由于高温胶的封装质量较差，因此按这种工艺 路线制造出来的甲醇重整制氢微型反应器存在很大的安全 隐患，在应用上也存在一定的局限性。针对这些不足，利用 扩散焊技术对甲醇重整制氢微型反应器进行封装，可实现姑 构的紧凑性和功能的安全性，并体现新世纪化工、机械产品 安全、紧凑、局效、节能的发展目标。
甲醇重整制氢微型反应器发明的基本思路为：
1、 通过电火花加工技术在铁-铭-铝不锈钢片上刻蚀出 三种不同的形状，分别为微槽道，三角形和通孔。其中在铁 -铭-铝不锈钢片上加工的三角形图案起到了缓流和匀流的 作用，使流体在微槽道内均匀流动，提高微型反应器的效率。
2、 利用扩散焊技术对加工好的的铁-铭-铝不锈钢片进 行封装，保证了微型反应器的焊接质量。
3、 利用激光焊技术将进气管和出气管焊接到微型反应 器上，解决了接管和铁-铭-铝不锈钢薄片焊接的技术难题。
4、 将y-Al2O3粉末和硝酸溶液混合制成溶胶，通过真空 进料和氮气吹扫技术将形成的溶胶均匀涂覆在热处理后的 微型反应器内壁上，经过干燥和烧结的工序后，用配制好的 催化剂溶液进行浸渍，再经过干燥和烧结后制得所需的催化 剂涂层，实现了催化剂在微型反应器槽道内的有效涂覆。
明的目的和
基本思路，创
新点，技术关
键和主要技
术指标
（续前）
作品设计、发创新点:
1、 利用铁-铭-铝不锈钢（）作为制 造甲醇水蒸气重整制氢微型反应器的材料，满足了扩散焊工 艺对材料的特殊要求。
2、 在铁-铭-铝不锈钢片上刻蚀平行的微槽道和三角形， 既保证了流体在反应器内的均匀流动，也实现了反应器的微 型化。
3、 由于铁-铭-,因此绝 大多数焊接工艺都难以完成它们之间的焊合。作者首次尝试 应用扩散焊技术对微型反应器进行封装，通过水压试验证明 所研制的微型反应器具有较好的焊接质量。
4、 通过溶胶-凝胶技术实现了催化剂在微槽道内的有效 涂覆，获得了优化的催化剂涂层。
5、 研制的甲醇水蒸气重整制氢微型反应器可以和11W 的质子交换膜燃料电池配套使用。
技术关键：
1、 在铁-铭-铝不锈钢片上刻蚀平行的微槽道和三角形， 既保证了流体在反应器内的均匀流动，也实现了反应器的微 型化。
2、 应用扩散焊技术对甲醇重整制氢微型反应器进行封 装，通过水压试验证明研制的微型反应器具有较好的焊接质
作品设计、发 明的目的和 基本思路，创 新点，技术关 键和主要技 术指标
（续前）
量。
3、通过溶胶-凝胶技术实现了催化剂在微型反应器槽道 内壁上的涂覆，获得了优化的催化