一种用于甲醇燃料电池组的重整制氢系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于甲醇燃料电池组的重整制氢系统。
【背景技术】
[0002]目前的重整制氢系统，甲醇水需要经过加热汽化，再经过加热重整，完成制氢过程，整个过程为吸热过程，较佳的反应温度为250度左右。目前的加热方法主要是通过燃料燃烧产生高温气体，再利用高温气体对汽化室和重整室加热，气体作为换热介质，由于气体携带的热量小，离热源较远与较近的位置温差大，容易使重整室受热不均匀，使重整制氢效率变低，并且中途停机再启动时间较长，目前普遍为20分钟至I小时。同时也有利用燃烧火焰直接加热汽化室和重整室，由于火焰温度高，对汽化室和重整室容易造成烧蚀，并且温度也更难控制，更容易导致重整室受热不均匀。另外也有采用燃烧加热浴炉或者电热浴炉式的重整制氢系统，寿命比较短而且效率低。从结构上来看，现有的重整制氢系统在结构上比较分散，不够紧凑，导致适用的场合受限；从能源的利用率来看，这些重整制氢系统对能量的利用率较低，不够节能和环保。
【发明内容】
[0003]针对现有技术存在的不足，本发明的主要目的在于提供一种结构紧凑从而能够适用较多的应用场合、对能源的利用率高以具有节能环保优点的重整制氢系统。
[0004]为实现上述目的，发明提供了如下技术方案:一种用于甲醇燃料电池组的重整制氢系统，包括依次连接的无焰燃烧室、重整室以及热交换器，所述无焰燃烧室包括将无焰燃烧产生的高温废气吹向重整室的鼓风机，所述无焰燃烧室与重整室之间设置有能够将高温废气的热量传递给重整室的吸热片，所述重整室包括反应部、甲醇蒸汽流入导槽以及氢气流出流道，所述热交换器包括甲醇水第一注入口、甲醇水汽化通道、甲醇水加热管路以及甲醇蒸汽出口，所述甲醇蒸汽出口与甲醇蒸汽流入导槽连通，所述氢气流出流道与热交换管路连通。
[0005]优选的，所述反应部包括若干并列排布的翅片组。
[0006]优选的，所述无焰燃烧室包括与电堆的余气管道连通的气流进口，电堆的余气通过气流进口进入无焰燃烧室进行燃烧。
[0007]优选的，所述无焰燃烧室包括电加热装置以及甲醇水第二注入口。
[0008]优选的，所述重整室包括能够将高温废气导入热交换器中的废气流出口，所述热交换器包括与甲醇水加热管路接触的废气流通管路以及将废气排出的废气排出口，所述废气排出口与废气流通管路连通。
[0009]优选的，所述甲醇水加热管路中设置有三乙二醇溶液。
[0010]本发明相对于现有技术具有如下优点，在正常工作时，其中无焰燃烧室的燃烧原料来自于电堆中未完全反应的氢气以及一氧化碳，在对能源的利用上来看，本发明能够利用通过电堆的未反应的氢气以及一氧化碳来使无焰燃烧室运行，不需要整个系统外再接入燃烧原料进行加热重整室，非常节能环保，并且整个系统在结构上非常精巧紧凑，可以适合更多的应用场合。
【附图说明】
[0011]图1为便于理解，增加了电堆部分的结构示意简图，虚线框中为本发明的一种用于甲醇燃料电池组的重整制氢系统的结构示意简图，；
图2为本发明的重整室与无烟燃烧室装配后的结构示意图；
图3为本发明的重整室去掉外壳后的结构示意图一；
图4为本发明的重整室去掉外壳后的结构示意图二；
图5为本发明的热交换器的结构示意图；
图6为图5的爆炸图。
[0012]图中:1、无焰燃烧室；11、鼓风机；12、气流进口；13、电加热装置；14、甲醇水第二注入口； 2、重整室;21、反应部;211、翅片组;22、甲醇蒸汽流入导槽;23、氢气流出流道;24、废气流出口；3、热交换器;31、甲醇水第一注入口；32、甲醇水汽化通道;33、甲醇水加热管路；34、甲醇蒸汽出口； 35、废气流通管路;36、废气排出口4、吸热片;5、电堆;51、余气管道。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0014]如图1至图6所示，一种用于甲醇燃料电池组的重整制氢系统，包括依次连接的无焰燃烧室1、重整室2以及热交换器3，所述无焰燃烧室I包括将无焰燃烧产生的高温废气吹向重整室2的鼓风机11，所述无焰燃烧室I与重整室2之间设置有能够将高温废气的热量传递给重整室2的吸热片4，所述重整室2包括反应部21、甲醇蒸汽流入导槽22以及氢气流出流道23，所述热交换器3包括甲醇水第一注入口 31、甲醇水汽化通道32、甲醇水加热管路33以及甲醇蒸汽出口 34，所述甲醇蒸汽出口 34与甲醇蒸汽流入导槽22连通。
[0015]本发明的工作原理如下:首先无焰燃烧器运行，燃烧产生的高温烟气通过鼓风机11引导吹向散热片，吸热片4吸收热量并将热量传递到重整室2，热量传递均匀，重整室2可以保持正常的工作温度，能够满足甲醇蒸汽进行重整反应的温度要求。高温废气经过重整室2后进入热交换器3，热交换器3的作用是将甲醇水溶液进行加温汽化形成甲醇蒸汽，甲醇蒸汽再送至重整室2的反应部21进行重整反应产生氢气、二氧化碳以及少量的一氧化碳，这些气体作为工作气体通过重整室2中的氢气流出流道23再进入热交换器3，工作气体在经过热交换器3时可以对甲醇水进行加热后再进入电堆5进行发电，前述的高温废气进入热交换器3后同样可以对甲醇水进行加热，最后通过废气排出口排到室外。
[0016]参照图2，无焰燃烧室I包括与电堆5的余气管道连通的气流进口，电堆5的余气通过气流进口进入无焰燃烧室I进行燃烧。在正常工作时，其中无焰燃烧室I的原料来自于电堆5中未完全反应的氢气以及一氧化碳，在对能源的利用上来看，本发明能够利用通过电堆5的未反应的氢气以及一氧化碳来使无焰燃烧室I运行，不需要整个系统外再接入燃烧原料进行加热重整室2，非常节能环保，并且整个系统在结构上非常精巧紧凑，可以适合更多的应用场合。
[0017]本发明中，反应部21包括若干并列排布的翅片组211，甲醇蒸汽经过甲醇蒸汽流入导槽22进入反应部21进行反应，翅片组211可以均匀的从高温气体中吸收热量，重整室2中各处的温度均匀，重整反应效率高。
[0018]重整室2包括能够将高温废气导入热交换器3中的废气流出口24，热交换器3包括与甲醇水加热管路33接触的废气流通管路35以及将废气排出的废气排出口 36，所述废气排出口 36与废气流通管路35连通。
[0019]另外，无焰燃烧室I在工作时，其燃烧原料来自于电堆5余气，而在启动时，可以通过以下方案来实现，无焰燃烧室I包括电加热装置131，电加热装置13包括电热丝，电热丝首先通电加热无焰燃烧室I，当无焰燃烧室I的温度升高至175°C时，通过甲醇水第二注入口 14向无焰燃烧室I中加入甲醇溶液，甲醇溶液经过加热汽化后进行无焰燃烧，燃烧产生的高温废气通过吸热片4进行热传导从而对重整室2进行加热，经过重整室2的高温废气再对热交换器3进行加热，当热交换器3中的温度能够满足对甲醇溶液加热汽化的时候向热交换器3中通入甲醇溶液，然后甲醇溶液便会汽化，甲醇蒸汽再送至重整室2的反应部进行重整反应产生氢气、二氧化碳以及少量的一氧化碳，这些气体作为工作气体通过重整室2中的氢气流出流道23再进入热交换器3，工作气体在经过热交换器3时可以对甲醇水进行加热后再进入电堆5进行发电，电堆5的余气通过气流进口进入无焰燃烧室进行燃烧，至此，可以停止向甲醇水第二注入口 14中注入甲醇溶液，整个重整制氢系统后续的工作过程进入正常工作流程，正常工作的流程如前述。
[0020]在本发明中，高温废气对甲醇水的加热以及工作气体对甲醇水的加热是通过热交换器3中的甲醇水加热管路33来实现，甲醇水加热管路33中设置有三乙二醇溶液可以吸收高温废气以及工作气体中的热量，三乙二醇溶液在甲醇水加热管路33中循环流动来对甲醇溶液进行加热。
[0021]以上所述仅是发明的优选实施方式，发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于发明思路下的技术方案均属于发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为发明的保护范围。
【主权项】
1.一种用于甲醇燃料电池组的重整制氢系统，其特征在于:包括依次连接的无焰燃烧室、重整室以及热交换器，所述无焰燃烧室包括将无焰燃烧产生的高温废气吹向重整室的鼓风机，所述无焰燃烧室与重整室之间设置有能够将高温废气的热量传递给重整室的吸热片，所述重整室包括反应部、甲醇蒸汽流入导槽以及氢气流出流道，所述热交换器包括甲醇水第一注入口、甲醇水汽化通道、甲醇水加热管路以及甲醇蒸汽出口，所述甲醇蒸汽出口与甲醇蒸汽流入导槽连通。2.根据权利要求1所述的一种用于甲醇燃料电池组的重整制氢系统，其特征在于:所述反应部包括若干并列排布的翅片组。3.根据权利要求1或2所述的一种用于甲醇燃料电池组的重整制氢系统，其特征在于:所述无焰燃烧室包括与电堆的余气管道连通的气流进口，电堆的余气通过气流进口进入无焰燃烧室进行燃烧。4.根据权利要求3所述的一种用于甲醇燃料电池组的重整制氢系统，其特征在于:所述无焰燃烧室包括电加热装置以及甲醇水第二注入口。5.根据权利要求1所述的一种用于甲醇燃料电池组的重整制氢系统，其特征在于:所述重整室包括能够将高温废气导入热交换器中的废气流出口，所述热交换器包括与甲醇水加热管路接触的废气流通管路以及将废气排出的废气排出口，所述废气排出口与废气流通管路连通。6.根据权利要求1所述的一种用于甲醇燃料电池组的重整制氢系统，其特征在于:所述甲醇水加热管路中设置有三乙二醇溶液。
【专利摘要】本发明公开了一种用于甲醇燃料电池组的重整制氢系统。本发明的技术方案是：包括依次连接的无焰燃烧室、重整室以及热交换器，所述无焰燃烧室包括将无焰燃烧产生的高温废气吹向重整室的鼓风机，所述无焰燃烧室与重整室之间设置有能够将高温废气的热量传递给重整室的吸热片，所述重整室包括反应部、甲醇蒸汽流入导槽以及氢气流出流道，所述热交换器包括甲醇水第一注入口、甲醇水汽化通道、甲醇水加热管路以及甲醇蒸汽出口，所述甲醇蒸汽出口与甲醇蒸汽流入导槽连通，所述氢气流出流道与热交换管路连通。本发明结构紧凑能够适用较多的应用场合、对能源的利用率高具有节能环保的优点。
【IPC分类】H01M8/1011, H01M8/0662, H01M8/0606
【公开号】CN105633438
【申请号】CN201610141795
【发明人】沈建跃, 陈刚
【申请人】常州博能新能源有限公司
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年3月11日