甲醇水蒸气制氢发电系统及其燃料电池系统的制作方法_2

文档序号:10018354阅读:来源:国知局
的产气端得到氢气;
[0039]所述氢气发电装置为燃料电池系统,燃料电池系统包括:气体供给装置、电堆;所述气体供给装置利用压缩的气体作为动力,自动输送至电堆中。
[0040]作为本实用新型的一种优选方案,所述压缩气体输送至一混合容器后进入电堆,混合容器的一端连接自然空气。
[0041]作为本实用新型的一种优选方案,所述燃料电池系统还包括空气进气管路、反应后气体出气管路;所述压缩的气体主要为氧气或为空气;自然空气与压缩气体在混合容器混合后进入电堆。
[0042]作为本实用新型的一种优选方案,所述燃料电池系统还包括气体调节系统;所述气体调节系统包括阀门调节控制装置,以及氧气含量传感器或/和压缩气体压缩比传感器;
[0043]所述氧气含量传感器用以感应混合容器中混合气体中氧气的含量,并将感应到的数据发送至阀门调节控制装置;
[0044]所述压缩气体压缩比传感器用以感应压缩气体的压缩比,并将感应到的数据发送至阀门调节控制装置;
[0045]所述阀门调节控制装置与氧气含量传感器、压缩气体压缩比传感器连接,控制压缩气体、自然空气的输送比例;
[0046]所述压缩气体进入混合容器后产生的动力将自然空气按设定比例吸进电堆反应,利用自然空气做稀释减压。
[0047]一种燃料电池系统,所述系统包括:气体供给装置、电堆;所述气体供给装置利用压缩的气体作为动力,将所需气体输送至电堆中。
[0048]作为本实用新型的一种优选方案,所述压缩气体输送至一混合容器后进入电堆,混合容器的一端连接自然空气;压缩气体进入混合容器后产生的动力将自然空气按设定比例吸进电堆反应。
[0049]作为本实用新型的一种优选方案,所述燃料电池系统还包括空气进气管路、反应后气体出气管路;所述压缩的气体主要为氧气或为空气;自然空气与压缩气体在混合容器混合后进入电堆。
[0050]作为本实用新型的一种优选方案,所述燃料电池系统还包括湿化系统,湿化系统包括湿度交换容器、湿度交换管路,湿度交换管路为空气进气管路的一部分;所述反应后气体出气管路输送至湿度交换容器;
[0051]所述湿度交换管路的材料只透水不透气,使得反应后气体与自然空气进行湿度交换,而气体之间无法流通。
[0052]作为本实用新型的一种优选方案,所述燃料电池系统还包括气体调节系统;所述气体调节系统包括阀门调节控制装置,以及氧气含量传感器或/和压缩气体压缩比传感器;
[0053]所述氧气含量传感器用以感应混合容器中混合气体中氧气的含量,并将感应到的数据发送至阀门调节控制装置;
[0054]所述压缩气体压缩比传感器用以感应压缩气体的压缩比,并将感应到的数据发送至阀门调节控制装置;
[0055]所述阀门调节控制装置与氧气含量传感器、压缩气体压缩比传感器连接,控制压缩气体、自然空气的输送比例;
[0056]所述压缩气体进入混合容器后产生的动力将自然空气按设定比例吸进电堆反应,利用自然空气做稀释减压。
[0057]本实用新型的有益效果在于:本实用新型提出的甲醇水蒸气制氢发电系统及其燃料电池系统,利用压缩氧气作为输送动力,代替现有的输送栗,无需能源带动气体输送,从而降低能源,提高发电量及发电效率。
[0058]此外,本实用新型可以利用发电系统发出的直流电,通过电磁加热的方式直接为制氢设备加热,无需电能转换,发电速度快。
【附图说明】
[0059]图1为本实用新型甲醇水蒸气制氢发电系统的组成示意图。
[0060]图2为收集利用子系统的工作示意图。
[0061]图3为本实用新型气压调节子系统的组成示意图。
[0062]图4为甲醇制氢装置的组成示意图。
[0063]图5为第一启动装置的组成不意图。
[0064]图6为本实用新型燃料电池系统的组成示意图。
【具体实施方式】
[0065]下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施例。
[0066]实施例一
[0067]请参阅图1,本实用新型揭示了一种甲醇水蒸气制氢发电系统,所述系统包括:甲醇制氢装置100、氢气发电装置200 ;甲醇制氢装置100包括固态氢气储存容器、快速启动装置、液体储存容器10、原料输送装置50、制氢设备20、电磁加热装置30。
[0068]所述制氢设备20包括换热器、气化室、重整室、膜分离装置;膜分离装置设置于分离室内,分离室设置于重整室的上部(也可以在其他位置,图中未示出)。
[0069]所述氢气发电装置连接制氢设备,将发出的部分直流电输送至制氢设备;制氢设备通过自己制得的直流电带动电磁加热装置为重整室、分离室加热。
[0070]所述电磁加热装置包括形成重整室的重整缸体、形成分离室的分离缸体,设置于重整缸体外的第一加热线圈,分离缸体外的第二加热线圈,重整缸体、分离缸体内的温度传感器、压力传感器,以及电磁控制器;电磁控制器根据温度传感器、压力传感器感应到的数据控制第一加热线圈、第二加热线圈的电流,能使重整室、分离室瞬间达到设定温度。
[0071]系统启动时,通过快速启动装置制备氢气,将制备得到的氢气输送至氢气发电装置发电;而后将发出的电能启动制氢设备;
[0072]所述制氢设备还包括电能估算模块、氢气制备检测模块、电能存储模块;所述电能估算模块用以估算氢气发电装置实时发出的电能是否能满足重整、分离时需要消耗的电能;如果满足,则关闭快速启动装置;
[0073]氢气制备检测模块用来检测制氢设备实时制备的氢气是否稳定;若制氢设备制备的氢气不稳定,则控制快速启动装置再次启动,并将得到的电能部分存储于电能存储模块,当电能不足以提供制氢设备的消耗时使用。
[0074]所述固态氢气储存容器、液体储存容器10分别与制氢设备20连接;液体储存容器10中储存有液态的甲醇和水。
[0075]通过固态氢气储存容器中储存固态氢气或/和快速启动装置或/和为制氢设备提供启动能源。
[0076]当制氢系统启动时,通过气化模块将固态氢气转换为气态氢气,气态氢气为氢气发电装置发电,作为制氢设备的启动电源。
[0077]所述固态氢气储存容器中储存固态氢气,当制氢系统启动时,通过气化模块将固态氢气储存容器中的固态氢气转换为气态氢气,气态氢气通过燃烧放热,为制氢设备20提供启动热能,作为制氢设备20的启动能源。当然,固态氢气储存容器80不是本实用新型的必要设备,可以通过其他能源启动制氢设备20。
[0078]请参阅图4、图5,所述快速启动装置也可以为制氢设备提供启动能源;所述快速启动装置包括第一启动装置40、第二启动装置60。
[0079]所述第一启动装置40包括壳体41、第一加热机构42、第一气化管路43,第一气化管路43的内径为I?2mm,第一气化管路43紧密地缠绕于第一加热机构42上;第一加热机构42可以为电加热棒,利用交流电或蓄电池、干电池即可。
[0080]所述第一气化管路43的一端连接液体储存容器10,甲醇被送入第一气化管路43中;第一气化管路43的另一端输出被气化的甲醇,而后通过点火机构点火燃烧;或者,第一气化管路43的另一端输出被气化的甲醇,且输出的甲醇温度达到自燃点,甲醇从第一气化管路43输出后直接自燃。
[0081]所述第二启动装置60包括第二气化管路,第二气化管路的主体设置于所述重整室内,第二气化管路为重整室加热(还可以为制氢系统其他单元加热)。第一气化管路43或/和第二气化管路输出的甲醇为重整室加热的同时加热第二气化管路,将第二气化管路中的甲醇气化。
[0082]首先,需要第一气化管路43输出的甲醇加热第二气化管路,待第二气化管路可以持续产生气化的甲醇后设定时间,可以选择关闭第一启动装置40,而由第二气化管路输出的甲醇为第二气化管路加热;这样可以进一步减少对外部能源的依赖。
[0083]为了提高制氢设备的加热速度,在所述制氢设备20的重整室内壁设有加热管路,加热管路内放有催化剂(如可以将加热温度控制在380°C?480°C );所述快速启动装置40通过加热所述加热管路为重整室加热,可以提高加热效率。所述制氢系统启动后,制氢系统通过制氢设备制得的氢气发电后提供运行所需的能源;此时,可以关闭快速启动装置。
[0084]此外,为了在没有其他能源的情况下也可以启动系统,所述快速启动装置的初始启动能源为右干太阳能启动t旲块,太阳能启动t旲块包括依次连接的太阳能电池板、太阳能电能转换电路、太阳能电池;太阳能启动模块为第一加热机构提供电能;或者,所述快速启动装置的初始启动能源为手动发电机,手动发电机将发出的电能存储于电池中。
[0085]所述原料输送装置50提供动力,将液体储存容器10中的原料输送至制氢设备20 ;所述原料输送装置50向原料提供0.15?5M Pa的压强(如提供0.2M Pa或1.1M Pa或1.2M Pa或1.5M Pa或5M Pa的压
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