甲醇裂解即时制氢发电系统的制作方法

本实用新型属于清洁能源发电技术领域，尤其涉及一种甲醇裂解即时制氢发电系统。

背景技术：

甲醇制氢发电是一个将化学能转变为电能的过程，甲醇是一种常用的化工原料，简便易得，并且最终产物为二氧化碳和水，环境友好，是一种较为理想的发电方式，现有技术中大都采用以甲醇和水共同作为原料的发电方法，这种方法需要进行水气化这一步骤，浪费了能源，同时设备组成上较为复杂。

例如，中国实用新型专利公开了一种甲醇水即时制氢发电系统[申请号：201320676600.0]，该实用新型专利包括制氢子系统、发电子系统、控制子系统；所述制氢子系统用以制备氢气，将制得的氢气输送至发电子系统，发电子系统利用所述制氢子系统实时传送的氢气发电；所述控制子系统包括微处理器、第一无线通讯模块、移动终端，移动终端设有第二无线通讯模块；所述移动终端利用第二无线通讯模块将控制命令发送至微处理器，微处理器根据接收的命令控制所述制氢子系统、发电子系统的运行。

该实用新型专利即采用了以甲醇和水共同作为原料的发电方法，故具有浪费能源和设备组成上较为复杂的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种甲醇裂解即时制氢发电系统。

为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：

一种甲醇裂解即时制氢发电系统，包括甲醇储罐，所述甲醇储罐通过第一输送泵与甲醇蒸发器连通，所述甲醇蒸发器与夹套反应釜连通，所述夹套反应釜顶部设有与夹套反应釜内部连通的催化剂储瓶，夹套反应釜上具有出料口，燃料电池组件通过出料口与夹套反应釜连通，所述燃料电池组件与用电设备电连接，所述夹套反应釜的夹套层还分别与导热油管的两端连通，太阳能加热器设置在导热油管上。

在上述的甲醇裂解即时制氢发电系统中，所述燃料电池组件包括与用电设备电连接的燃料电池，所述燃料电池的负极与出料口连通，所述燃料电池的正极与氧气源连通，还包括尾气处理仓，所述尾气处理仓通过阀门与燃料电池相连通。

在上述的甲醇裂解即时制氢发电系统中，所述燃料电池与出料口之间还设有冷凝器。

在上述的甲醇裂解即时制氢发电系统中，所述太阳能加热器包括依次电连接的太阳能电池板、稳压器和电热圈，所述电热圈位于导热油加热箱内，导热油加热箱连通在导热油管上。

在上述的甲醇裂解即时制氢发电系统中，所述电热圈还通过备用电线与外接电源电连接。

在上述的甲醇裂解即时制氢发电系统中，所述导热油加热箱底部还设有可发生相对导热油加热箱转动运动的搅拌转子。

在上述的甲醇裂解即时制氢发电系统中，甲醇蒸发器上设有压力表。

在上述的甲醇裂解即时制氢发电系统中，所述夹套反应釜还连通有真空源和惰性气体源，真空源和惰性气体源与夹套反应釜之间分别设有一个控制阀门。

与现有的技术相比，本实用新型的优点在于：

1、本实用新型的反应原料仅有甲醇，相比于现有技术中采用甲醇和水作为反应原料制氢发电的方法，无需进行水气化这一步骤，节约了能源，同时简化了设备组成。

2、本实用新型利用太阳能发电为甲醇裂解提供初始能源，进一步降低了整体的能源消耗，从而相应的降低了生产成本。

3、本实用新型利用真空源和惰性气体源配合除去夹套反应釜内的空气，故可防止反应产生氧化杂质，从而提高反应的转化率。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是太阳能加热器的结构示意图；

图3是加热箱的结构示意图；

图中：甲醇储罐1、第一输送泵2、甲醇蒸发器3、夹套反应釜4、出料口5、燃料电池组件6、导热油管7、太阳能加热器8、用电设备9、太阳能电池板10、稳压器11、电热圈12、导热油加热箱13、备用电线14、搅拌转子15、压力表16、真空源17、惰性气体源18、控制阀门19、催化剂储瓶20、燃料电池61、氧气源62、尾气处理仓63、阀门64、冷凝器65。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

如图1所示，一种甲醇裂解即时制氢发电系统，包括甲醇储罐1，所述甲醇储罐1通过第一输送泵2与甲醇蒸发器3连通，所述甲醇蒸发器3与夹套反应釜4连通，所述夹套反应釜4顶部设有与夹套反应釜4内部连通的催化剂储瓶20，夹套反应釜4上具有出料口5，燃料电池组件6通过出料口5与夹套反应釜4连通，所述燃料电池组件6与用电设备9电连接，所述夹套反应釜4的夹套层还分别与导热油管7的两端连通，太阳能加热器8设置在导热油管7上。

本实用新型，使用时，甲醇储罐1中的甲醇通过第一输送泵2输送至甲醇蒸发器3中，由液态蒸发为气态，气态甲醇进入夹套反应釜4中，催化剂储瓶20内的催化剂加入至夹套反应釜4中，导热油管7中经太阳能加热器8加热的高温导热油从夹套反应釜4夹套层的底部进入，从顶部流出，并对夹套反应釜4内的气态甲醇进行加热，使得夹套反应釜4内的甲醇裂解，反应完成后混合气体进入燃料电池组件6中完成化学能向电能的转变，转化的电能提供给用电设备9，故本实用新型的反应原料仅有甲醇，相比于现有技术中采用甲醇和水作为反应原料制氢发电的方法，无需进行水气化这一步骤，节约了能源，同时简化了设备组成。

优选地，甲醇蒸发器3上设有压力表16，这样能较好的控制夹套反应釜4内气态甲醇的压力，从而保证反应的转化率。

如图1所示，所述燃料电池组件6包括与用电设备9电连接的燃料电池61，所述燃料电池61的负极与出料口5连通，所述燃料电池61的正极与氧气源62连通，还包括尾气处理仓63，所述尾气处理仓63通过阀门64与燃料电池61相连通。

在无水条件下，夹套反应釜4内发生的主反应为：

CH3OH→CO+2H2

故进入燃料电池61负极的混合气体的主要成分即为一氧化碳和氢气，燃料电池61的正极与氧气源62连通，故进入燃料电池61正极的气体为氧气，一氧化碳和氢气在燃料电池61负极失去电子，氧气在燃料电池61正极得到电子，具体反应如下：

负极：H2+2OH^-→2H2O+2e^-

CO+4OH^-→CO3^2-+2H2O+2e^-

正极：O2+2H2O+4e^-→4OH^-

从而实现化学能转变为电能，产生的电能提供给用电设备9。

优选地，所述燃料电池61与出料口5之间还设有冷凝器65，这样能将混合气体中未反应的甲醇气体冷凝除去。

结合图1-3所示，所述太阳能加热器8包括依次电连接的太阳能电池板10、稳压器11和电热圈12，所述电热圈12位于导热油加热箱13内，导热油加热箱13连通在导热油管7上，太阳能电池板10将太阳能转变为电能，并通过稳压器11电加热电热圈12，使电热圈12对流经导热油加热箱13的导热油进行加热升温，这样利用太阳能发电为甲醇裂解提供初始能源，进一步降低了整体的能源消耗，从而相应的降低了生产成本。

优选地，所述电热圈12还通过备用电线14与外接电源电连接，这样在太阳能电池板10供电不足的情况下可利用外接电源供电，从而保证装置工作的稳定性。

优选地，所述导热油加热箱13底部还设有可发生相对导热油加热箱13转动运动的搅拌转子15，这样能提高导热油加热箱13内的导热油温度的均匀性。

如图1所示，所述夹套反应釜4还连通有真空源17和惰性气体源18，真空源17和惰性气体源18与夹套反应釜4之间分别设有一个控制阀门19，其中，惰性气体源18提供的惰性气体可以是氩气，也可以是氦气，这样可利用真空源17和惰性气体源18配合除去夹套反应釜4内的空气(主要是氧气)，故可防止反应产生氧化杂质，从而提高反应的转化率。

本实用新型的工作原理是：使用时，甲醇储罐1中的甲醇通过第一输送泵2输送至甲醇蒸发器3中，由液态蒸发为气态，利用压力表16监控其中的气体压强，利用真空源17和惰性气体源18配合除去夹套反应釜4内的空气，气态甲醇进入夹套反应釜4中，催化剂储瓶20内的催化剂加入至夹套反应釜4中，导热油管7中经导热油加热箱13内的电热圈12加热的高温导热油从夹套反应釜4夹套层的底部进入，从顶部流出，并对夹套反应釜4内的气态甲醇进行加热，使得夹套反应釜4内的甲醇裂解，反应完成后混合气体进入燃料电池61负极，完成化学能向电能的转变，转化的电能提供给用电设备9，故本实用新型的反应原料仅有甲醇，相比于现有技术中采用甲醇和水作为反应原料制氢发电的方法，无需进行水气化这一步骤，节约了能源，同时简化了设备组成。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了甲醇储罐1、第一输送泵2、甲醇蒸发器3、夹套反应釜4、出料口5、燃料电池组件6、导热油管7、太阳能加热器8、用电设备9、太阳能电池板10、稳压器11、电热圈12、导热油加热箱13、备用电线14、搅拌转子15、压力表16、真空源17、惰性气体源18、控制阀门19、催化剂储瓶20、燃料电池61、氧气源62、尾气处理仓63、阀门64、冷凝器65等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。