多组合独立式醇水制氢燃料电池汽车的制作方法_2

文档序号:8432665阅读:来源:国知局
醇水重整制氢设备采用重整器在300-570°C的温度下及催化剂作用下重整制氢的方式,其制氢速度及效率远远高于现有技术中制氢设备在30-90°C的温度下分解甲醇的速度和效率,甲醇水原料转化效率和利用率高;其二、由于氢气纯化装置设置于重整室内的分离室内,氢气纯化装置的温度与重整室温度相同或接近,因此,能显著提高氢气纯化效率及降低氢气纯化难度,同时腾出氢气纯化装置占用的空间,使甲醇水重整制氢设备小型化发展、降低成本;其三、本发明包括至少两组甲醇水重整制氢及发电模组,各组甲醇水重整制氢及发电模组为独立式工作运转;每组甲醇水重整制氢及发电模组均整合有重整器及燃料电池,因此,每组甲醇水重整制氢及发电模组的重整器的体积和制氢量相对比较小,容易启动运转,稳定性好、振动量小,制氢温度、气体流量及气压等方面参数控制灵敏;与此同时,当任何一组甲醇水重整制氢及发电模组的重整器发生故障时,其他组甲醇水重整制氢及发电模组的重整器仍然能正常运行,因而安全性高、可靠性强。此外,当燃料电池汽车的总体制氢量和发电量过大时,可通过关闭一部分甲醇水重整制氢及发电模组来降低制氢量和发电量,而燃料电池汽车的总体制氢量和发电量过小时,又可通过启动一部分处于待机状态的甲醇水重整制氢及发电模组来增加制氢量和发电量。
【附图说明】
[0015]图1为本发明的整体结构方框示意图。
[0016]图2为本发明的甲醇水重整制氢及发电模组结构方框示意图。
[0017]图3为本发明一优选实施例的结构方框示意图。
[0018]图4为本发明另一优选实施例的重整器分散结构示意图。
[0019]图5为图4中重整器启动装置的结构示意图。
[0020]图6为图4中重整器启动装置的杯座部分结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。
[0022]实施例一:
如图1和图2所示,一种多组合独立式醇水制氢燃料电池汽车,包括甲醇水储存容器1、至少两组甲醇水重整制氢及发电模组2、汽车马达3及至少两个输送泵4,所述甲醇水重整制氢及发电模组2与输送泵4的数量相匹配,其中:
所述甲醇水储存容器I内储存有液态的甲醇和水原料,所述输送泵4用于将甲醇水储存容器I中的甲醇和水原料输送至甲醇水重整制氢及发电模组2的重整器21 ;
甲醇水重整制氢及发电模组2,其整合有重整器21及燃料电池22,所述重整器21内设有重整室211 (结合参照图3)及氢气纯化装置212,重整室211内的温度为300_570°C温度,重整室211内设有催化剂,在重整室内,甲醇与水蒸气在1-5M Pa的压力条件下通过催化剂,在催化剂的作用下,发生甲醇裂解反应和一氧化碳的变换反应,生成氢气和二氧化碳,这是一个多组份、多反应的气固催化反应系统,反应方程为:(l)CH3OH— CO+2H2、(2)H20+C0 — C02+H2、⑶CH30H+H20 — C02+3H2,重整反应生成的!12和CO 2;重整室211与氢气纯化装置212通过连接管路连接,连接管路的全部或部分设置于重整室211内,能通过重整室211内的高温继续加热从重整室211输出的气体;所述连接管路作为重整室211与氢气纯化装置212之间的缓冲,使得从重整室211输出的气体的温度与氢气纯化装置212的温度相同或接近,从氢气纯化装置212的产气端得到氢气,供应给燃料电池22 ;所述燃料电池22用于氢气与氧气发生电化学反应产生电能,为汽车马达3供电,在燃料电池22内,氢气及空气中的氧气发生电化学反应,在燃料电池22的阳极:2H2— 4H ++4e_,!12分裂成两个质子和两个电子,质子穿过质子交换膜(PEM),电子通过阳极板,通过外部负载,并进入阴极双极板;在燃料电池22的阴极:02+4e-+4H+— 2H20,质子、电子和O2重新结合以形成H2O ;
汽车马达3,用于驱动车轴旋转而使汽车行驶;汽车马达在工作时,产生的扭距先通过齿轮传导给车轴,再通过车轴而使汽车行驶。
[0023]如图3所示,结合参考图1、图2,所述甲醇水重整制氢及发电模组2还整合有换热器23,所述换热器23安装于输送泵4与重整器21之间的输送管道上,低温的甲醇和水原料在换热器23中,与重整室211输出的高温气体进行换热,甲醇和水温度升高、汽化;所述重整器21设有电加热器213,该电加热器213由燃料电池22供电,该电加热器213为重整室211提供300-570°C温度;所述氢气纯化装置212的产气端输出的氢气,经换热器23后温度降低,再供应给燃料电池22。需要注意的是,电加热器213同时也是重整器21的启动装置,在重整器启动时,先利用电加热器213加热。
[0024]如图3所示,所述换热器23与重整器21之间还设有补偿汽化装置24,该补偿汽化装置24设有电加热器241,所述甲醇和水原料经补偿汽化装置24后可进一步汽化;所述燃料电池22产生的电能还为补偿汽化装置24的电加热器241供电。
[0025]实施例二:
实施例二同样为一种多组合独立式醇水制氢燃料电池汽车,同样包括甲醇水储存容器1、至少两组甲醇水重整制氢及发电模组2、汽车马达3及至少两个输送泵4,且甲醇水重整制氢及发电模组2与输送泵4的数量相匹配。实施例二与实施例一的主要区别在于所述甲醇水重整制氢及发电模组2还整合有换热器及汽化室,所述甲醇水原料在换热器中换热后进入汽化室汽化,汽化后的甲醇蒸汽及水蒸汽进入重整室,重整室下部及中部温度为300-420°C,重整室上部的温度为400-570°C ;所述重整室与氢气纯化装置之间的连接管路的全部或部分设置于重整室的上部。
[0026]进一步,如图4-图6所示,所述重整器21 —端安装有启动装置5,该启动装置5包括杯座51,杯座51上安装有原料输入管道52、加热气化管道53、点火装置54及温度探测装置55 ;所述原料输入管道52可输入甲醇和水原料,原料输入管道52与加热气化管道53相连通,甲醇和水原料经原料输入管道52进入加热气化管道53后,从加热气化管道53的末端输出;所述点火装置54的位置与加热气化管道53的末端相对应,用于对加热气化管道53中输出的甲醇和水原料进行点火,甲醇和水原料经点火装置54点火后燃烧,可对加热气化管道53进行加热,使加热气化管道53中的甲醇和水原料气化而迅速加大燃烧强度,进而为重整器21加热;所述温度探测装置55用于探测加热气化管道53旁的温度;所述重整器21启动制氢后,重整器21制得的部分氢气或/和余气通过燃烧维持重整器21运行。重整器21正是利用启动装置5为重整器21加热,才令重整器21启动,进而发生重整反应,启动时间在5分钟内即可完成,非常快速,启动完成后,启动装置5关闭。
[0027]如图4-图6所示,所述杯座51包括安装部511及安装部上方的液体容纳部512,所述原料输入管道52、加热气化管道53、点火装置54及温度探测装置55均安装于杯座之安装部511上,所述液体容纳部512可容纳从加热气化管道53末端输出的甲醇和水原料,所述液体容纳部512上端还设有液体防溅盖513。原料输入管道52输入甲醇和水原料后,经加热气化管道53输出时,多余的甲醇和水原料可容纳于杯座之液体容纳部512中,当然,在甲醇和水原料迅速燃烧后,液体容纳部512中的甲醇和水原料也会气化燃烧。所述液体防溅盖513可防止液体容纳部512中的甲醇和水原料在气化燃烧时四处飞溅。所述加热气化管道53依次包括直通管段531、螺旋管段532及上拱形管段533,所述甲醇和水原料可经直通管段531上升至最高位置后,再经螺旋管段532螺旋下降,再经上拱形管段533后输出。这样,启动装置5开始工作时,甲醇和水原料进入加热气化管道53,甲醇和水原料在上拱形管段533的作用下,甲醇和水原料会以滴落的方式从上拱形管段533的末端滴出,以便点火装置进行点火;点火成功之后,由于螺旋管段532的整体长度比较长,受
当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1