本实用新型涉及甲醇重整制氢装置，特别是一种车载并利用汽车尾气的车载重整制氢燃料电池发电系统。
背景技术：
质子交换膜燃料电池（PEMFC）需要以纯氢作为燃料。甲醇重整制氢是甲醇与水蒸气在350℃-409℃温度下，1-5MPa的压力条件下，在催化剂的作用下，发生甲醇裂解反应和CO的变换反应，生成H2和CO，这是一个多组分、多反应的气固相反应系统。反应方程如下：
CH3OH→CO+H2 （1）
H2O+CO→CO2+H2 （2）
CH3OH+H2O→CO2+3H2 （3）
重整反应生成的H2 和CO2，再经过钯膜分离器将H2 和CO2分离，得到高纯氢气。
目前，甲醇重整制氢中的所需温度多通过电加热、燃料燃烧等方式来提供，不仅需要额外消耗能量，而且使装置结构更加复杂、体积更大。
技术实现要素：
本实用新型要解决的技术问题是提供一种可利用汽车尾气热量进行重整制氢的车载燃料电池发电系统。
为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种车载燃料电池发电系统，包括甲醇重整反应器和质子交换膜燃料电池，甲醇重整反应器的氢气出口连接质子交换膜燃料电池的氢气入口，所述甲醇重整反应器包括壳体，壳体内设重整反应室、蒸发器和换热室，换热室和重整反应室均为空腔柱体，换热室设置在壳体内中部，重整反应室设置在换热室下部；换热室上设尾气进口和尾气出口，其中，尾气进口与汽车尾气排放口连接；蒸发器采用盘管结构，蒸发器盘绕于换热室外侧，蒸发器的输入端口设置在蒸发器顶部并与原料甲醇输入管和原料水输入管相连，蒸发器的输出端口设置在蒸发器底部并与重整反应室相连；重整反应室上设原料混合气输入端口和重整合成气输出端口，原料混合气输入端口与蒸发器的输出端口连接。
汽车发动机动力输出占燃油燃烧总热量的25%-42%，其余以废热形式从冷却水和尾气中排出，车外的能量占燃烧总能量的58%-75%，这不仅是一种能源浪费，同时也会造成一定程度上的大气热污染。发动机尾气的预热具有温度高、压强大、流速快的特点，因此，尾气所含能量在浪费的热量中占主要部分。汽车尾气的温度可以高达600-700℃，通过控温装置的调节完全可以满足重整制氢反应的需要。
本实用新型利用进入换热器的汽车尾气的热量，将原料甲醇和水在蒸发器内汽化形成原料混合气体，热的混合气体进入重整反应室，在催化剂的作用下发生反应产生富氢气体，为质子交换膜燃料电池提供氢气。
作为优选的技术方案，所述的重整反应室外侧设置有空腔结构的CO净化反应室,CO净化反应室的输入端口连接重整反应室的重整合成气输出端口。
作为优选的技术方案，所述的壳体内还设有尾气净化装置，换热室的尾气出口连接该尾气净化装置。
本实用新型利用汽车尾气热量进行甲醇重整制氢反应，减少了尾气余热的能量浪费，提高了能源利用效率。此外，本实用新型设置了汽车尾气净化装置，减少了尾气中有害气体的排放。
附图说明
此处的附图用来提供对本实用新型的进一步说明，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用来解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
图1是本实用新型的结构示意图。
图中，1-质子交换膜燃料电池，2-壳体，3-重整反应室，4-蒸发器，5-换热室，51-尾气进口，52-尾气出口，6-汽车尾气排放口，7-原料甲醇输入管，8-原料水输入管，9-CO净化反应室，10-尾气净化装置。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好的理解本实用新型，以下结合参考附图并结合实施例对本实用新型作进一步清楚、完整的说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
图1所示的车载燃料电池发电系统，包括甲醇重整反应器和质子交换膜燃料电池1，甲醇重整反应器的氢气出口连接质子交换膜燃料电池1的氢气入口，所述甲醇重整反应器包括壳体2，壳体2内设重整反应室3、蒸发器4和换热室5，换热室5和重整反应室3均为空腔柱体，换热室5设置在壳体2内中部，重整反应室3设置在换热室5下部；换热室5上设尾气进口51和尾气出口52，其中，尾气进口51与汽车尾气排放口6连接；蒸发器4采用盘管结构，蒸发器4盘绕于换热室5外侧，蒸发器4的输入端口设置在蒸发器4顶部并与原料甲醇输入管7和原料水输入管8相连，蒸发器4的输出端口设置在蒸发器4底部并与重整反应室3相连；重整反应室3上设原料混合气输入端口和重整合成气输出端口，原料混合气输入端口与蒸发器的输出端口连接。
换热室5为重整反应提供热量，本实施例中，热量来自于汽车尾气。从汽车尾气排放口6排出的尾气经尾气进口51进入换热室5，热量向蒸发器3和重整反应室3传导。汽车尾气排放口6和尾气进口51通过法兰连接，为可拆卸连接。
蒸发器4为原料甲醇和水的汽化场所，原料甲醇和水分别通过原料甲醇输入管7和原料水输入管8从蒸发器4的输入端口输入蒸发器4，汽化后的混合气体从蒸发器4的输出端口输出至重整反应室3。重整反应室3中甲醇和水反应生成重整合成气。
在以上机构的基础上，重整反应室3外侧设置有空腔结构的CO净化反应室9,CO净化反应室9的输入端口连接重整反应室3的重整合成气输出端口。CO净化反应室9内设置与CO去除方法相对应的吸附剂、膜、催化剂等或进行相应的结构设置。经过CO净化后的富氢气体进入质子交换膜燃料电池产生电力。
优选地，在以上结构的基础上，壳体2内还设有尾气净化装置10，换热室5的尾气出口52连接该尾气净化装置10。汽车排放的尾气，除空气中的氮和氧以及燃烧产物CO2、水蒸气为无害成分外，其余均为有害成分，尾气排出的污染物会给人类赖以生存的环境带来严重的污染。现有技术中有多种尾气净化装置10，此处不再赘述。在被重整反应交换热量后，尾气的温度进一步降低，有利于尾气净化装置对有害成分的处理。
本实用新型要求保护的范围不限于以上具体实施方式，对于本领域技术人员而言，本实用新型可以有多种变形和更改，凡在本实用新型的构思与原则之内所作的任何修改、改进和等同替换都应包含在本实用新型的保护范围之内。