一种发电方法及其系统的制作方法

一种发电方法及其系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种发电方法，用于包括太阳能收集单元、甲醇储存单元、水供应单元、制氢单元和燃料电池的发电系统，包括以下步骤：收集太阳能以获得初始热量；用获得的所述初始热量为制氢单元中需要进行温度控制的各部件提供制氢所需的最初温度条件；将甲醇与水输送至制氢单元中通过催化重整制得氢气；将所制得的部分或全部氢气输入至燃料电池中获得电能。该方法采用甲醇和水蒸气重整制备氢气，制备氢气所需的最初温度条件由太阳能提供，获得的氢气直接通过燃料电池发电，不需要进行氢气储存及远距离运输，对外部环境接近零污染、综合运行成本低、安全性高且具有实用性。本发明还公开了实现上述发电方法的发电系统。
【专利说明】一种发电方法及其系统

【技术领域】
[0001]本发明涉及新能源发电【技术领域】，特别涉及一种利用太阳能提供热量通过甲醇与水催化重整制得氢气进行发电的发电方法以及实现该发电方法的发电系统。

【背景技术】
[0002]目前，基于经济与社会的可持续发展，人们正在探索新能源发电技术，现有的新能源发电技术主要包括太阳能发电、风力发电、生物质发电、地热发电、潮汐发电和燃料电池发电技术。
[0003]其中，利用太阳能发电主要有两大类型，一类是太阳能光发电，另一类是太阳能热发电。太阳能光发电是将太阳能直接转变成电能的一种发电方式，这种发电形式通常采用光伏电池进行光电转换，由于光伏电池成本高、光转化率低以及占地面积大等原因这种发电形式一直未能得到普及。太阳能热发电是先将太阳能转化为热能，再将热能转化成电能，较为常见的是将太阳能通过汽轮机带动发电机发电，这种发电形式同样存在能量转化率低的问题。
[0004]在新能源中，氢能将会成为21世纪最理想的能源。这是因为，氢的重量轻，在燃料相同重量的煤、汽油和氢气的情况下，氢气产生的能量最多，而且它燃烧的产物是水，没有灰渣和废气，不会污染环境；而煤和石油燃烧生成的是二氧化碳和二氧化硫，可分别产生温室效应和酸雨。另外，使用氢-氢燃料电池还可以把氢能直接转化成电能，使氢能的利用更为方便。目前，这种燃料电池已在宇宙飞船和潜水艇上得到使用，但是由于成本较高，一时还难以普遍使用。
[0005]鉴于氢能的上述特性，人们已经开始探索如何使氢气发电得到普及利用。由于氢易气化、着火和爆炸，如何解决氢能的贮存和运输问题成为开发氢能的关键。
[0006]上述新能源发电技术基于经济成本、安全性或实用性等方面原因无法得到普及利用。
[0007]因此，如何提供一种综合运行成本低、安全性高且具有实用性的新能源发电方法及其系统是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。


【发明内容】

[0008]本发明的第一目的旨在提供一种发电方法，该发电方法综合利用包括太阳能、氢能和燃料电池的新能源，对外部环境接近零污染、综合运行成本低、安全性高且具有实用性。本发明的第二目的旨在提供一种实现上述发电方法的发电系统，同样地，该发电系统与上述发电方法具有相同的技术效果。
[0009]为解决上述技术问题，本发明提供了一种发电方法，用于包括太阳能收集单元、甲醇储存单元、水供应单元、制氢单元、燃料电池和综合控制单元的发电系统，所述发电方法包括以下步骤:
[0010]步骤S1:收集太阳能以获得初始热量；
[0011]步骤S2:用获得的所述初始热量为制氢单元提供制氢所需的温度条件；
[0012]步骤S3:将甲醇储存单元中的甲醇与水供应单元中的水输送至制氢单元中通过催化重整制得氢气；
[0013]步骤S4:将所制得的部分或全部氢气输入至燃料电池中获得电能。
[0014]优选地，所述制氢单元连接有换热器，所述步骤S2具体为:用获得的所述初始热量为制氢单元提供制氢所需的最初温度条件；所述步骤3完成后同步进行所述步骤S4和如下步骤S3A:通过所述换热器从所述制氢单元获得再生热量，将所述再生热量输送至所述制氢单元由所述再生热量或者由所述再生热量与太阳能收集单元提供的初始热量共同提供制氢所需的持续温度条件。
[0015]优选地，所述步骤3A与如下步骤S3B同步进行:通过所述换热器从所述制氢单元获得冷凝水，将所述冷凝水输送至所述水供应单元。
[0016]优选地，所述步骤S4之后增加步骤S5:将所述燃料电池输出端产生的水输送回所述水供应单元。
[0017]优选地，所述制氢单元包括彼此顺次连接的气化室、重整室和分离室，则所述步骤S3分为如下子步骤:
[0018]步骤S31:将甲醇储存单元中的甲醇和水供应单元中的水输入所述气化室进行气化，形成甲醇蒸气和水蒸气；
[0019]步骤S32:将所述甲醇蒸气和水蒸气输入所述重整室，在设定温度下通过催化剂进行催过重整，获得包含氢气的混合气体；
[0020]步骤S33:将从所述重整室输出的所述混合气体输入所述分离室，所述分离室的温度高于所述重整室内的温度，所述分离室内设有钯膜分离器，从所述钯膜分离器的产生端获得氢气。
[0021]优选地，所述制氢单元还包括预热控温装置，所述预热控温装置设置于所述重整室和所述分离室之间，则所述步骤S32与所述步骤S33之间增加如下步骤S32A:
[0022]将从所述重整室输出的所述混合气体输入所述预热控温装置，所述预热控温装置作为所述重整室和所述分离室之间的缓冲，缩短所述重整室输出气体的温度与所述分离室内之间的温度差，使得从所述重整室输出气体的温度与所述分离室内的温度相同或接近。
[0023]优选地，所述方法应用于移动式机动设备或分布式小型用电设施。
[0024]本发明还提供了一种发电系统，所述发电系统包括太阳能收集单元、甲醇储存单元、水供应单元、制氢单元、燃料电池和综合控制单元；所述太阳能收集单元利用获得的初始热量为所述制氢单元提供制氢所需的温度条件；所述甲醇储存单元为所述制氢单元提供制备氢气所需的甲醇；所述水供应单元为所述制氢单元提供制备氢气所需的水；所述制氢单元利用所述甲醇储存单元提供的甲醇和所述水供应单元提供的水通过催化重整制备氢气；所述燃料电池用所述制氢单元制备的氢气发电；所述综合控制单元用于控制所述太阳能收集单元、所述甲醇储存单元、所述水供应单元、所述制氢单元和所述燃料电池。
[0025]优选地，还包括换热器和再生热量回输管路；所述换热器通过所述制氢单元获得再生热量，所述再生热量回输管路的一端与所述换热器连接、另一端与所述制氢单元连接；则所述太阳能收集单元为所述制氢单元提供制氢所需的最初温度条件；所述再生热量回输管路将所述再生热量输送至所述制氢单元由所述再生热量或者由所述再生热量与太阳能收集单元提供的初始热量共同提供制氢所需的持续温度条件。
[0026]优选地，还包括换热器和冷凝水回输管路，所述换热器用于通过所述制氢单元获得冷凝水，所述冷凝水回输管路的一端与所述换热器连接、另一端与所述水供应单元连接，用于将所述冷凝水输送至所述水供应单元进行再利用。
[0027]优选地，所述燃料电池输出端设置有生成水回输管路，所述生成水回输管路与所述水供应单元连接，用于将所述生成水输送至所述水供应单元进行再利用。
[0028]优选地，所述制氢单元包括依次连接的气化室、重整室、预热控温装置和分离室，则所述太阳能收集单元分别为所述气化室、所述重整室、所述预热控温装置和所述分离室提供制氢所需的最初温度条件；所述再生热量回输管路将所述再生热量输送至所述气化室、所述重整室、所述预热控温装置和所述分离室由所述再生热量或者由所述再生热量与太阳能收集单元提供的初始热量共同提供制氢所需的持续温度条件。
[0029]优选地，所述发电系统应用于移动式机动设备或分布式小型用电设施。
[0030]本发明提供的发电方法，综合利用包括太阳能、氢能和燃料电池的新能源，采用甲醇和水蒸气重整制备氢气，制备氢气所需的温度条件由收集的太阳能提供，获得的氢气直接通过燃料电池发电，不需要进行氢气储存及远距离运输，避免了氢气储存及远距离运输存在的困难和安全隐患，由太阳能为制氢提供初始热量保障制氢所需的温度条件，不需要耗费制备的氢气来保障制氢所需的温度条件，减少了制氢过程的能量消耗，采用该发电方法只需要储存甲醇，而甲醇易于储存，没有安全隐患，制氢所需的水获得及储存都十分便利。综上，本发明提供的发电方法对外部环境接近零污染、综合运行成本低、安全性高且具有实用性。本发明提供的发电方法特别适用于对电能需求规模较小的情形，例如移动式机动设备和分布式小型用电设施。
[0031]本发明还提供了一种实现上述发电方法的发电系统，相应地该发电系统与上述发电方法具有同样的技术效果，在此不再赘述。

【专利附图】

【附图说明】
[0032]图1为本发明提供的发电方法一种【具体实施方式】的流程示意图；
[0033]图2为本发明提供的发电方法另一种【具体实施方式】的流程示意图；
[0034]图3为本发明提供的发电系统一种【具体实施方式】的原理示意图；
[0035]图4为本发明提供的发电系统另一种【具体实施方式】的原理示意图；
[0036]图5为本发明提供的发电系统一种优选的实施方式的原理示意图；
[0037]图6为本发明提供的发电系统另一种优选的实施方式的原理示意图；
[0038]图7为本发明提供的发电方法一种【具体实施方式】中步骤3的流程示意图；
[0039]图8为本发明提供的发电方法另一种【具体实施方式】中步骤3的流程示意图；
[0040]上述附图中，附图标记的指代关系如下:
[0041]1-太阳能收集单元，2-甲醇储存单元，3-水供应单元，4-制氢单元，41-气化室，42-重整室，43-分离室，44-预热控温装置，5-燃料电池，6-综合控制单元，7-换热器。

【具体实施方式】
[0042]本发明的第一核心为提供一种发电方法，该发电方法综合利用包括太阳能、氢能和燃料电池的新能源，对外部环境接近零污染、综合运行成本低、安全性高且具有实用性。本发明的第二核心为提供一种实现上述发电方法的发电系统，同样地，该发电系统与上述发电方法具有相同的技术效果。
[0043]为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0044]请参考图1、图3和图4，图1为本发明提供的发电方法一种【具体实施方式】的流程图；图3和图4为本发明提供的发电系统的两种不同【具体实施方式】的原理示意图，图3和图4所示系统用于实现本发明提供的发电方法。
[0045]如图1、图3和图4所示，在一种【具体实施方式】中，实现本发明发电方法的发电系统包括太阳能收集单元1、甲醇储存单元2、水供应单元3、制氢单元4、燃料电池5和综合控制单元6 ;太阳能收集单元I利用获得的初始热量为制氢单元4中需要进行温度控制的各部件提供制氢所需的温度条件；甲醇储存单元2为制氢单元4提供制备氢气所需的甲醇；水供应单元3为制氢单元4提供制备氢气所需的水；制氢单元4利用甲醇储存单元2提供的甲醇和水供应单元3提供的水在一定温度下通过催化剂进行催化重整制备氢气；燃料电池5用制备的氢气发电；综合控制单元6用于控制太阳能收集单元1、甲醇储存单元2、水供应单元3、制氢单元4和燃料电池5实现预定的操作。综合控制单元6与太阳能收集单元1、甲醇储存单元2、水供应单元3、制氢单元4、燃料电池5均联接，综合控制单元6通过发送指令等方式控制上述部件实现如下发电方法:
[0046]步骤S1:收集太阳能以获得初始热量；
[0047]步骤S2:用获得的初始热量为制氢单元4提供制氢所需的温度条件；
[0048]步骤S3:将甲醇储存单元2中的甲醇与水供应单元3中的水输送至制氢单元4中通过催化重整制得氢气；
[0049]步骤S4:将所制得的部分或全部氢气输入至燃料电池5中获得电能。
[0050]本发明提供的发电方法及发电系统，综合利用包括太阳能、氢能和燃料电池5的新能源，采用甲醇和水蒸气重整制备氢气，制备氢气所需的温度条件由收集的太阳能提供，获得的氢气直接通过燃料电池5发电，不需要进行氢气储存及远距离运输，避免了氢气储存及远距离运输存在的困难和安全隐患，由太阳能为制氢提供热量保障制氢所需的温度条件，不需要耗费制备的氢气来保障制氢所需的温度条件，减少了制氢过程的能量消耗，采用该发电方法只需要储存甲醇，而甲醇易于储存，没有安全隐患，制氢所需的水获得及储存都十分便利。综上，本发明提供的发电方法对外部环境接近零污染、综合运行成本低、安全性高且具有实用性。
[0051]进一步参考图2、图5和图6，在一种优选的【具体实施方式】中本发明提供的发电系统，还包括换热器7和再生热量回输管路，换热器7和再生热量回输管路均与综合控制单元6联接；换热器7通过制氢单元4获得再生热量，再生热量回输管路的一端与换热器7连接、另一端与制氢单元4连接，这样制氢过程中产生的热量就可以通过换热器7进行收集，通过现生热量回输管路重新输回制氢单元4进行再利用。在此情形下，太阳能收集单元I只需为制氢单元4中的各部件提供制氢所需的最初温度条件；再生热量回输管路将由换热器7获得的再生热量输送回各部件，由再生热量或者由再生热量与太阳能收集单元I提供的初始热量共同提供制氢所需的持续温度条件。
[0052]在设置有换热器和再生热量回输管路的实施方式中，上述发电方法中，步骤S2具体为:用获得的初始热量为制氢单元4中需要进行温度控制的各部件提供制氢所需的最初温度条件；步骤3完成后同步进行步骤S4和如下步骤S3A:通过换热器7从制氢单元4获得再生热量，将再生热量输送至制氢单元4由所述再生热量或者由所述再生热量与太阳能收集单元I提供的初始热量共同提供制氢所需的持续温度条件。
[0053]本文中，在同一【具体实施方式】中，在同一氢气制备过程中制氢所需的温度条件是相同的，因此最初温度条件与持续温度条件为相同的温度条件，在此区别仅在于区分:最初温度条件由太阳能收集单元提供，而持续温度条件由通过换热器7获得再生热量提供或者由换热器7获得再生热量和太阳能收集单元I共同提供。
[0054]在一种优选的【具体实施方式】中，换热器7还连接有冷凝水回输管路，冷凝水回输管路的一端与换热器7连接、另一端与水供应单元3连接，换热器7通过换热从制氢单元4获得冷凝水，冷凝水可以输送至水供应单元3进行再利用。
[0055]在设置冷凝水回输管路的情况下，上述发电方法中，所述步骤3A可以进一步与如下步骤S3B同步进行:通过换热器7从制氢单元4获得冷凝水，将冷凝水输送至水供应单元3进行再利用。
[0056]换热器7可以同时连接有再生热量回输管路和冷凝水回输管路以对通过换热器7获得的再生热量和冷凝水同时进行再利用，也可以根据需要只利用两者中的一者。根据不同的需要可以通过综合控制单元6来设定需要的程序流程。综合控制单元6是本发明发电系统中各部件进行综合控制的部件，本发明系统中的各部件均直接或间接地在综合控制单元6的控制下进行工作，本领域技术人员通过在综合控制单元6中设定程序和参数，来选择适合于具体工作需要的程序和参数。综合控制单元6设定的程序和参数，在本说明书中进行的说明为示例性的列举，但该程序和参数并不限于此，在本发明原理范围内，本领域技术人员可以根据需要设定不同的程序和参数。
[0057]在一种【具体实施方式】中，本发明提供的发电系统中燃料电池5输出端设置有生成水回输管路，生成水回输管路与水供应单元3连接。燃料电池输出端形成的水通过生成水回输管路输送至水供应单元3可以进行再利用。
[0058]相应地，本发明提供的发电方法，步骤S4之后可以增加步骤S5:将燃料电池5输出端产生的水输送回所述水供应单元3。
[0059]燃料电池5利用氢气发电的基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阴极和阳极，氢通过阴极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阳极。其本质是氢气和氧气发生氧化还原反应。发生氧化还原反应则必定有电子的转移，将电子导出到外部即可获得电能。工作时向负极供给燃料(氢)，向正极供给氧气化剂(空气)。氢在负极分解成正离子H+和电子e-。氢离子进入电解液中，而电子则沿外部电路移向正极。用电的负载连接在外部电路中。在正极上，空气中的氧同电解液中的氢离子吸收抵达正极上的电子形成水，燃料电池5便可在工作时源源不断地向外部输出电能。
[0060]对于制氢单元4，如图3和图5所示，在一种【具体实施方式】中，本发明提供的发电系统中，制氢单元4需要进行温度控制的各部件包括气化室41、重整室42和分离室43 ;气化室41、重整室42和分离室43三者顺次连接；气化室41将从甲醇储存单元2和水供应单元3输入的甲醇和水气化成甲醇蒸气和水蒸气；重整室42内设有催化剂，用于对甲醇蒸气和水蒸气进行催化重整；分离室43的温度高于重整室42内的温度，分离室43内设有钯膜分离器，从IE膜分离器的产生端输出氢气。
[0061]本文所称催化重整指的是:甲醇与水蒸气在一定的温度、压力条件下通过催化剂的作用，发生甲醇裂解反应和一氧化碳的变换反应，生成氢和二氧化碳，这是一个多组份、多反应的气固催化反应系统。的反应方程式如下:
[0062]CH3OH — C0+2H2 (I)
[0063]H2CHCO — C02+H2 (2)
[0064]CH30H+H20 — C02+3H2 (3)
[0065]催化重整中的催化剂通常可以为=Cu-ZnO-Al2O3和/或Cu-ZnO-ZrO。
[0066]气化室41、重整室42和分离室43中的温度条件可以通过综合控制单元6进行设定。在一种具体实施例中，重整室42内的温度可以在280°C _409°C温度范围内设定(中高温法)；在另一种【具体实施方式】中，重整室42内的温度可以在80°C -280°C温度范围内设定(低温法)。在一种具体实施例中，分离室43内的温度可以在385°C _589°C温度范围内设定；分离室43中的钯模分离器为复合钯模，例如金属钯和复合钯(钯银或金等)。
[0067]对于制氢过程，在一种【具体实施方式】中，制氢单元4包括彼此顺次连接的气化室41、重整室42和分离室43，则制氢步骤S3分为如下子步骤:
[0068]步骤S31:将甲醇储存单元2中的甲醇和水供应单元3中的水输入所述气化室41进行气化，形成甲醇蒸气和水蒸气；
[0069]步骤S32:将甲醇蒸气和水蒸气输入重整室42，在设定温度下通过催化剂进行催过重整，获得包含氢气的混合气体；
[0070]步骤S33:将从重整室42输出的混合气体输入分离室43，分离室43的温度高于重整室42内的温度，分离室43内设有钯膜分离器，从钯膜分离器的产生端获得氢气。
[0071]在具有上述设置的一种具体实施例中，本发明提供的发电方法中，步骤S2具体为:用获得的初始热量分别为气化室41、重整室42和分离室43提供制氢所需的温度条件。
[0072]相应地，请进一步参考图7，在一种【具体实施方式】中，步骤S3可以分为如下子步骤:
[0073]步骤S31:将甲醇和水输入气化室41进行气化，形成甲醇蒸气和水蒸气；
[0074]步骤S32:将甲醇蒸气和水蒸气输入重整室42，重整室42内设有催化剂，重整室42内的温度为280°C -409°C ；
[0075]步骤S33:将从重整室42输出的气体输入分离室43，分离室43的温度高于重整室42内的温度，分离室43内的温度设定为400°C _460°C，分离室43内设有钯膜分离器，从钯膜分离器的产生端获得氢气。
[0076]如图4和图6所示，在一种优选的实施方式中，本发明提供的发电系统的制氢单元4中，重整室42和分离室43之间设置有预热控温装置44，则制氢程序中步骤S32与步骤S33之间增加如下步骤S32A:
[0077]将从重整室42输出的混合气体输入预热控温装置44，预热控温装置作为重整室42和分离室43之间的缓冲，缩短重整室42输出气体的温度与分离室43内之间的温度差，使得从重整室42输出气体的温度与分离室43内的温度相同或接近。
[0078]在发电系统中设置预热控温装置有情况下，请进一步参考图8，在一种具体实施例中，本发明提供的发电方法中，相应地步骤S3可以分为如下子步骤:
[0079]步骤S31’:将甲醇和水输入气化室41进行气化，形成甲醇蒸气和水蒸气；
[0080]步骤S32’:将甲醇蒸气和水蒸气输入重整室42，重整室42内设有催化剂，重整室42内的温度为280°C -409°C ；
[0081]步骤S33’:将从重整室42输出的气体输入预热控温装置，预热控温装置作为重整室42和分离室43之间的缓冲，缩短重整室42输出气体的温度与分离室43内之间的温度差，使得从重整室42输出气体的温度与分离室43内的温度相同或接近；
[0082]步骤S34’:将从预热控温装置44输出的气体输入分离室43，分离室43的温度高于重整室42内的温度，分离室43内的温度设定为400°C _460°C，分离室43内设有钯膜分离器，从钯膜分离器的产生端获得氢气。
[0083]对于太阳能收集单元1，在一种【具体实施方式】中，太阳能收集单元I设置有太阳能采集装置和热能分配装置，热能分配装置用于向制氢单元4中需要进行温度控制的各部件提供设定的温度条件。太阳能收集单元I可以采用盘状抛物面聚光集热器，也可以采用平板式太阳能集热方式或者其他方式。
[0084]在一种【具体实施方式】中，制氢单元4包括依次连接的气化室41、重整室42和分离室43，相应地热能分配装置包括气化供热模块、重整供热模块和分离供热模块，气化供热模块、重整供热模块和分离供热模块分别为气化室41、重整室42和分离室43提供设定的温度条件。
[0085]在一种具体实施例中，重整供热模块为重整室42提供80°C-280°C的温度条件；在另一种具体实施例中，重整供热模块为重整室42提供280°C _589°C的温度条件；在又一种具体实施例中，重整供热模块为重整室42提供370°C _409°C的温度条件；在一种优选择的实施例中，重整室内的温度为370°C。
[0086]在一种【具体实施方式】中，分离供热模块为分离室提供280°C _589°C的温度条件；在一种【具体实施方式】中，分离供热模块为分离室提供410°C _430°C的温度条件；在一种优选择的实施例中，分离室中的温度为410°C。
[0087]在另一种具体实施例中，制氢单元4包括依次连接的气化室41、重整室42、预热控温装置44和分离室43，相应地热能分配装置包括气化供热模块、重整供热模块、预热控温模块和分离供热模块，气化供热模块、重整供热模块、预热控温模块和分离供热模块分别为气化室41、重整室42、预热控温装置44和分离室43提供设定的温度条件。
[0088]综合控制单元6对于本发明提供的发电系统进行综合控制，通过设定程序，发布指令(例如设定温度条件)等方式，控制整个发电系统实现预定的功能。在一种【具体实施方式】中，综合控制单元6为计算机。
[0089]本发明提供的发电方法和发电系统尤其适用于对电能需求规模比较少的情况，例如移动式机动设备(比如汽车、机械设备等)，或者分布式(非集中)小型用电设施。
[0090]在应用于汽车【具体实施方式】中，本发明提供的上述发电方法和发电系统能够全部或部分取代汽油或柴油为汽车提供所需电能，相较于利用汽油或柴油的汽车排放一氧化碳、碳氢化物等污染物而言，采用甲醇和水制氢发电产生的排放物为水和氧气，不会对环境造成污染，且综合运行成本低。
[0091 ] 本发明提供的上述发电方法和发电系统应用于家庭也十分便利。对于农村家庭而言，可以通过制备沼气转化成甲醇作为原料来实施本发明发电方法和发电系统。对于尚未纳入供电网络的偏远地区用电而言，本发明的发电方法和发电系统优势明显。
[0092]本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
【权利要求】
1.一种发电方法，其特征在于，用于包括太阳能收集单元、甲醇储存单元、水供应单元、制氢单元、燃料电池和综合控制单元的发电系统，所述发电方法包括以下步骤: 步骤S1:收集太阳能以获得初始热量； 步骤S2:用获得的所述初始热量为制氢单元提供制氢所需的温度条件； 步骤S3:将甲醇储存单元中的甲醇与水供应单元中的水输送至制氢单元中通过催化重整制得氢气； 步骤S4:将所制得的部分或全部氢气输入至燃料电池中获得电能。
2.根据权利要求1所述的发电方法，其特征在于，所述制氢单元连接有换热器，所述步骤S2具体为:用获得的所述初始热量为制氢单元提供制氢所需的最初温度条件；所述步骤3完成后同步进行所述步骤S4和如下步骤S3A:通过所述换热器从所述制氢单元获得再生热量，将所述再生热量输送至所述制氢单元由所述再生热量或者由所述再生热量与太阳能收集单元提供的初始热量共同提供制氢所需的持续温度条件。
3.根据权利要求2所述的发电方法，其特征在于，所述步骤3A与如下步骤S3B同步进行:通过所述换热器从所述制氢单元获得冷凝水，将所述冷凝水输送至所述水供应单元。
4.根据权利要求1所述的发电方法，其特征在于，所述步骤S4之后增加步骤S5:将所述燃料电池输出端产生的水输送回所述水供应单元。
5.根据权利要求1所述的发电方法，其特征在于，所述制氢单元包括彼此顺次连接的气化室、重整室和分离室，则所述步骤S3分为如下子步骤: 步骤S31:将甲醇储存单元中的甲醇和水供应单元中的水输入所述气化室进行气化，形成甲醇蒸气和水蒸气； 步骤S32:将所述甲醇蒸气和水蒸气输入所述重整室，在设定温度下通过催化剂进行催过重整，获得包含氢气的混合气体； 步骤S33:将从所述重整室输出的所述混合气体输入所述分离室，所述分离室的温度高于所述重整室内的温度，所述分离室内设有钯膜分离器，从所述钯膜分离器的产生端获得氢气。
6.一种发电系统，其特征在于，所述发电系统包括太阳能收集单元、甲醇储存单元、水供应单元、制氢单元、燃料电池和综合控制单元；所述太阳能收集单元利用获得的初始热量为所述制氢单元提供制氢所需的温度条件；所述甲醇储存单元为所述制氢单元提供制备氢气所需的甲醇；所述水供应单元为所述制氢单元提供制备氢气所需的水；所述制氢单元利用所述甲醇储存单元提供的甲醇和所述水供应单元提供的水通过催化重整制备氢气；所述燃料电池用所述制氢单元制备的氢气发电；所述综合控制单元用于控制所述太阳能收集单元、所述甲醇储存单元、所述水供应单元、所述制氢单元和所述燃料电池。
7.根据权利要求6所述的发电系统，其特征在于，还包括换热器和再生热量回输管路；所述换热器通过所述制氢单元获得再生热量，所述再生热量回输管路的一端与所述换热器连接、另一端与所述制氢单元连接；则所述太阳能收集单元为所述制氢单元提供制氢所需的最初温度条件；所述再生热量回输管路将所述再生热量输送至所述制氢单元由所述再生热量或者由所述再生热量与太阳能收集单元提供的初始热量共同提供制氢所需的持续温度条件。
8.根据权利要求6或7所述的发电系统，其特征在于，还包括换热器和冷凝水回输管路，所述换热器用于通过所述制氢单元获得冷凝水，所述冷凝水回输管路的一端与所述换热器连接、另一端与所述水供应单元连接，用于将所述冷凝水输送至所述水供应单元进行再利用。
9.根据权利要求6所述的发电系统，其特征在于，所述燃料电池输出端设置有生成水回输管路，所述生成水回输管路与所述水供应单元连接，用于将所述生成水输送至所述水供应单元进行再利用。
10.根据权利要求7所述的发电系统，其特征在于，所述制氢单元包括依次连接的气化室、重整室、预热控温装置和分离室，则所述太阳能收集单元分别为所述气化室、所述重整室、所述预热控温装置和所述分离室提供制氢所需的最初温度条件；所述再生热量回输管路将所述再生热量输送至所述气化室、所述重整室、所述预热控温装置和所述分离室由所述再生热量或者由所述再生热量与所述太阳能收集单元提供的初始热量共同提供制氢所需的持续温度条件。
【文档编号】H01M8/22GK104425831SQ201310360662
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月19日 优先权日:2013年8月19日
【发明者】向华, 李文霞, 向得夫 申请人:上海合既得动氢机器有限公司