一种高温甲醇燃料电池发电装置的制作方法

本技术涉及一种燃烧电池发电装置，属于燃烧电池领域，尤其涉及一种高温甲醇燃料电池发电装置。

背景技术：

1、甲醇是国内最易实现的氢源载体之一，甲醇可以通过重整的方式在线制备氢气，从而为燃料电池提供氢源，不仅解决了运输问题，并且在安全和经济方面也有一定的优势。甲醇燃料电池的工作方式：只要不断提供燃料则可持续稳定发电。甲醇燃料电池主要分三种：一是直接甲醇燃料电池，其特点是燃料直接进入燃料电池电堆，电池结构简单，电池能量密度较高，但能量转换效率较低；二是甲醇通过催化重整，分离净化后进入低温质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,pemfc)，由于重整气中一氧化碳含量高，通常需要多级分离净化，系统复杂，成本高；三是高温甲醇燃料电池，可以省略分离净化步骤，电极反应速率高，硫氧化物、氮氧化物近零排放。

2、高温甲醇燃料电池虽然较传统内燃机有排放优势，较二次电池有续航优势，较氢空燃料电池有燃料的储运优势，但是其需要耐高温电解质膜，保证电池抗一氧化碳的能力；同时，需要把甲醇燃料进行有效处理，形成符合要求的甲醇燃料重整气，甲醇燃料重整气把直接进入燃料电池电堆。因此，如何模块集成，减小体积和重量，提高可靠性是目前存在的问题。

技术实现思路

1、根据本技术的一个方面，提供了一种高温甲醇燃料发电装置，该装置集成度高，直接使用甲醇水溶液为燃烧供给来源，省略了分离净化步骤，且电极反应速率明显提高，可实现硫氧化物、氮氧化物近零排放。

2、所述高温甲醇燃料电池发电装置，包括：空气预热器、燃烧室、重整室、蒸发室、燃料电池电堆；其中，

3、所述空气预热器，用于在对通入的空气进行预加热后，将其通入所述燃料电池电堆；

4、所述燃烧室，用于通入空气；对燃烧甲醇进行气化，将其与所述空气在燃烧催化剂作用下发生发热反应，产生用于所述重整室反应的热能；

5、所述重整室，用于通入蒸发室产生的气化甲醇，使其与重整催化剂发生吸热反应，产生氢气；

6、所述蒸发室，用于通入重整甲醇，使其气化后通入所述重整室；将所述重整室产生的氢气过滤出通入所述燃料电池电堆；

7、所述燃料电池电堆，用于获取空气、所述蒸发室过滤出的氢气，使两者发生氢氧反应，产生电能。

8、可选地，该装置还包括第一加热装置，用于对所述空气预热器进行加热。

9、可选地，所述第一加热装置将所述空气预热器加热至100～180℃。

10、优选地，当监测温度到达130℃时，可以通入甲醇，以保证甲醇进入腔室能立刻转换为气体。

11、可选地，所述第一加热装置采用电加热棒。

12、可选地，该装置还包括第二加热装置，用于对所述燃烧室进行加热。

13、可选地，所述第二加热装置将所述燃烧室加热至130-350℃。

14、优选地，所述第二加热装置将所述燃烧室加热至160℃。

15、可选地，所述第二加热装置采用电加热棒。

16、可选地，所述空气预热器包括电堆空气入口，用于通入空气，进行加热后通入燃烧电池电堆。

17、可选地，所述燃烧室包括：

18、燃烧空气入口，用于注入空气；

19、燃烧甲醇入口，用于通入液态的燃烧甲醇；

20、燃烧甲醇气化腔，用于将所述燃烧甲醇由液态转化为气态；

21、燃烧催化剂腔，用于通入所述燃烧空气入口注入的空气、所述燃烧甲醇气化腔输出的气化甲醇，与腔内的燃烧催化剂发生化学反应，产生热气，输出至所述燃烧室的燃烧尾气换热腔。

22、可选地，所述燃烧室还包括燃烧口，用于与所述燃料电池电堆的阳极尾气口连接，在所述燃烧催化剂腔将阳极尾气与通入的空气混合。

23、可选地，所述燃烧口与所述阳极尾气口通过单向阀连接。

24、可选地，所述重整室包括：

25、气化甲醇入口，用于通入气化甲醇；

26、燃烧空气腔，包括散热翅片，用于将所述燃烧催化剂腔产生的热气中的热量传递到重整催化剂腔；

27、重整催化剂腔，用于使所述蒸发室的气化甲醇与腔内的重整催化剂发生吸热反应，产生氢气并返回蒸发室。

28、可选地，所述蒸发室还包括：

29、燃烧尾气换热腔，用于将燃烧尾气中的热量传递给重整甲醇气化腔；

30、导热油换热腔，用于通过翅片将进入到蒸发室的导热油的热量传递给重整甲醇气化腔；

31、重整尾气过滤腔，用于将氢气从重整室产生的重整尾气中过滤出来，通入所述燃料电池电堆；

32、重整甲醇入口，用于通入重整甲醇；

33、重整甲醇气化腔，用于利用所述燃烧尾气换热腔、导热油换热腔、重整尾气过滤腔产生的热量，将所述重整甲醇由液态转化为气态，得到气化甲醇并将其通入所述重整室；

34、重整甲醇气化压力监测传感器，用于监测气化甲醇的压力；

35、重整尾气压力监测传感器，用于接入所述重整室的重整催化剂腔，监测重整尾气的压力；

36、燃烧尾气口，用于将经过所述重整催化剂腔的热气排出。

37、可选地，所述燃料电池电堆包括：

38、导热模块，用于通入导热油，所述导热油经过导热油腔与发电模块中氢氧反应生成水汽所产生的热量进行热交换后，从导热油出口排出；

39、发电模块，用于使空气预热器传输的热空气与所述蒸气室输出的氢气发生氢氧反应产生电；

40、电堆空气出口，用于将氢氧反应后的电堆尾气排出。

41、可选地，所述电堆空气出口焊接一体单向阀连接宝塔头。

42、可选地，所述导热油出口还设置有：

43、导热油出口温度监测传感器，用于监测所述导热油出口处的温度；

44、导热油出口压力监测传感器，用于监测所述导热油出口处的压力。

45、可选地，所述导热油腔排出的气体经导热油排气出口排出，所述导热油排气出口与外置油箱连接。

46、可选地，该装置还包括外壳，所述外壳的内表辅以保温和隔离材料。

47、本技术能产生的有益效果包括：

48、1)本技术所提供的高温甲醇燃料电池发电装置集成度高，将空气预热器、燃烧室、重整室、蒸发室、燃料电池电堆集成于一体，具有体积小、重量轻的优点。

49、2)本技术所提供的高温甲醇燃料电池发电装置，其电堆的阳极尾气口接入燃烧室，当发电模块进入发电模式时，氢氧反应后电堆中多余的氢气随尾气一并通入燃烧室，能够维持燃烧室的温度，而不再需要向燃烧室额外通入甲醇，可以保证甲醇重整催化剂所需的合适温度，提高了燃料利用率。

50、3)本技术所提供的高温甲醇燃料电池发电装置，其重整室不再需要进入分离装置，能够直接输送至燃料电池电堆。

51、4)本技术所提供的高温甲醇燃料电池发电装置，其启动过程中，空气预热器配备的第一加热装置、燃料室配备的第二加热装置(包括但不限于电加热棒)能够缩短启动时间，同时利用空气传热的方式能够使重整室升温，降低启动功耗。

52、5)本技术所提供的高温甲醇燃料电池发电装置，设计由外壳，辅以保温和隔离材料，能够有效隔绝发电模块的热量逃逸，方便系统设计，降低对于其他零部件的影响。