CN102810686A - 一种醇水发电设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种醇水发电设备及方法，所述设备包括：壳体、原料输送通道、制氢模块、发电模块，所述发电模块包括发电机单元；所述制氢模块、发电模块设置于壳体内；所述原料输送通道的部分或全部设置于发电模块内或者贴近发电模块设置，原料甲醇、水通过原料输送通道进入制氢模块；所述原料通过发电机单元时冷却发电机单元，同时发电机单元在从高温冷却的同时为原料加热升温。本发明提出的醇水发电设备及方法，可利用甲醇和水发电；通过将原料的运输通道靠近电机设置，可以将低温的原料用于冷却电机，巧妙解决电机的散热问题，在电机散热的过程中同时为原料加热。
Description
技术领域
本发明属于发电设备技术领域，涉及一种发电设备，尤其涉及一种醇水发电设备；同时，本发明还涉及一种醇水发电方法。
背景技术
如今，发电设备有多种途径的发电途径：靠燃煤或石油驱动涡轮机发电的称热电厂，靠水力发电的称水电站，还有些靠太阳能，风力和潮汐发电的小型发电设备。
现有的发电设备通过太阳能、水能、风能、煤炭、石油、潮汐能等能源得到电能，能量的转化效率不高，且在得到电能的同时时常会带来对环境的较大破坏（如煤炭燃烧）。
此外，申请号为20121011586.x的中国专利中公开了一种小型化可移动式制氢设备和方法，为氢能的使用推广奠定了基础。所述制氢方法包括如下步骤：步骤1、启动子制氢设备制备氢气，子制氢设备制得的部分氢气或/和余气，作为主制氢设备的初始启动能源；步骤2、当子制氢设备制得的氢气或/和余气满足设定量时，启动主制氢设备，主制氢设备制备氢气；步骤3、主制氢设备制得的部分氢气或/和余气维持主制氢设备运行。
在利用甲醇、水制备氢气以及利用氢气发电的过程中，氢气发电过程需要电机来配合实现，电机会随着工作时间的增加温度升高，容易出现工作不稳定的问题；而如何使电机温度处于设定温度区间是本领域迫切需要解决的技术难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种醇水发电设备，可利用甲醇和水发电，且巧妙解决发电机的散热问题，在发电机散热的过程中同时为原料加热。
此外，本发明还提供一种醇水发电方法，可利用甲醇和水发电，且巧妙解决发电机的散热问题，在发电机散热的过程中同时为原料加热。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种醇水发电设备，所述设备包括：壳体、原料输送通道、氢气输送通道、电输出单元、制氢模块、发电模块、集中控制模块，所述发电模块包括发电机单元、发电机冷却单元；
所述制氢模块、发电模块设置于壳体内，所述集中控制模块用于控制制氢模块、发电模块的动作；
所述发电模块内设置所述原料输送通道，低温的原料甲醇、水通过原料输送通道进入制氢模块；
所述原料输送通道作为发电模块的发电机冷却单元，原料通过发电机冷却单元时冷却发电机单元，同时发电机单元在从高温冷却的同时为原料加热升温，发电机单元又作为原料的加热单元；
所述制氢模块以甲醇、水为原料制备氢气，其制氢过程包括如下步骤：步骤S31、将甲醇和水通过泵输送至换热器换热，换热后进入气化室气化；步骤S32、气化后的甲醇蒸气及水蒸气进入重整室，重整室内设有催化剂，重整室内的温度为370°-409°；步骤S33、重整室与分离室之间设有预热控温机构，用以加热从重整室输出的气体；所述预热控温机构作为重整室与分离室之间的缓冲，缩短重整室输出气体温度与分离室温度之间的温度差，使得从重整室输出的气体的温度与分离室的温度相同或接近；步骤S34、所述分离室内的温度设定为400°-450°，分离室的温度高于重整室内的温度；分离室内设有钯膜分离器，从钯膜分离器的产气端得到氢气；
所述制氢模块、发电模块之间设置氢气输送通道，制氢模块制得的氢气通过该氢气输送通道输送至发电模块；所述发电模块利用制得的氢气发电，将发出的电通过所述电输出单元输出。
一种醇水发电设备，所述设备包括：壳体、原料输送通道、制氢模块、发电模块，所述发电模块包括发电机单元、发电机冷却单元；
所述制氢模块、发电模块设置于壳体内；
所述发电模块内设置所述原料输送通道，原料甲醇、水通过原料输送通道进入制氢模块；
所述原料输送通道作为发电模块的发电机冷却单元，原料通过发电机冷却单元时冷却发电机单元，同时发电机单元在从高温冷却的同时为原料加热升温。
作为本发明的一种优选方案，所述设备进一步包括集中控制模块，用于控制制氢模块、发电模块的动作。
作为本发明的一种优选方案，所述制氢模块、发电模块之间设置氢气输送通道，制氢模块制得的氢气通过该氢气输送通道输送至发电模块。
作为本发明的一种优选方案，所述制氢模块的制氢过程包括如下步骤：
步骤S21、将甲醇和水通过泵输送至换热器换热，换热后进入气化室气化；
步骤S22、气化后的甲醇蒸气及水蒸气进入重整室，重整室内设有催化剂，重整室内的温度为370°-409°；
步骤S23、重整室与分离室之间设有预热控温机构，用以加热从重整室输出的气体；所述预热控温机构作为重整室与分离室之间的缓冲，缩短重整室输出气体温度与分离室温度之间的温度差，使得从重整室输出的气体的温度与分离室的温度相同或接近；
步骤S24、所述分离室内的温度设定为400°-450°，分离室的温度高于重整室内的温度；分离室内设有钯膜分离器，从钯膜分离器的产气端得到氢气。
一种上述的醇水发电设备的醇水发电方法，所述方法包括如下步骤：
步骤S1、原料甲醇或者甲醇、水通过原料输送通道进入制氢模块，原料通过发电机冷却单元时冷却发电机单元，同时发电机单元在从高温冷却的同时为原料加热升温；
步骤S2、制氢模块以甲醇或者甲醇、水为原料制备氢气；
步骤S3、发电模块利用制得的氢气发电。
作为本发明的一种优选方案，所述醇水发电设备进一步包括集中控制模块，用于控制制氢模块、发电模块的动作。
作为本发明的一种优选方案，所述制氢模块、发电模块之间设置氢气输送通道，制氢模块制得的氢气通过该氢气输送通道输送至发电模块。
作为本发明的一种优选方案，所述制氢模块的制氢过程包括如下步骤：
步骤S21、将甲醇和水通过泵输送至换热器换热，换热后进入气化室气化；
步骤S22、气化后的甲醇蒸气及水蒸气进入重整室，重整室内设有催化剂，重整室内的温度为370°-409°；
步骤S23、重整室与分离室之间设有预热控温机构，用以加热从重整室输出的气体；所述预热控温机构作为重整室与分离室之间的缓冲，缩短重整室输出气体温度与分离室温度之间的温度差，使得从重整室输出的气体的温度与分离室的温度相同或接近；
步骤S24、所述分离室内的温度设定为400°-450°，分离室的温度高于重整室内的温度；分离室内设有钯膜分离器，从钯膜分离器的产气端得到氢气。
本发明的有益效果在于：本发明提出的醇水发电设备及方法，可利用甲醇和水发电；通过将原料的运输通道靠近发电机设置，可以将低温的原料用于冷却发电机，巧妙解决发电机的散热问题，在发电机散热的过程中同时为原料加热。
附图说明
图1为本发明醇水发电设备的组成示意图。
图2为本发明醇水发电设备方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
实施例一
请参阅图1，本发明揭示了一种醇水发电设备，所述设备包括：壳体3、原料输送通道11、氢气输送通道12、电输出单元22、制氢模块10、发电模块20、集中控制模块，所述发电模块20包括发电机单元、发电机冷却单元。
所述制氢模块10、发电模块20设置于壳体3内，所述集中控制模块用于控制制氢模块10、发电模块20的动作。由于本发明将制氢模块10、发电模块20的控制模块合二为一，可以有效减少成本，同时可提高控制效率。
所述发电模块20内设置所述原料输送通道11，原料输送通道11穿过发电模块20（或者原料输送通道11贴近发电模块20设置），低温的原料甲醇、水通过原料输送通道11进入制氢模块10。所述原料输送通道11作为发电模块20的发电机冷却单元，所述原料通过发电机冷却单元时冷却发电机单元，同时发电机单元在从高温冷却的同时为原料加热升温，发电机单元又作为原料的加热单元。由于甲醇、水在反应时需要加热，因此利用低温原料为发电机单元降温可以做到一举两得。
所述制氢模块10以甲醇、水为原料制备氢气，其制氢过程包括如下步骤：步骤S31、将甲醇和水通过泵输送至换热器换热，换热后进入气化室气化；步骤S32、气化后的甲醇蒸气及水蒸气进入重整室，重整室内设有催化剂，重整室内的温度为370°-409°；步骤S33、重整室与分离室之间设有预热控温机构，用以加热从重整室输出的气体；所述预热控温机构作为重整室与分离室之间的缓冲，缩短重整室输出气体温度与分离室温度之间的温度差，使得从重整室输出的气体的温度与分离室的温度相同或接近；步骤S34、所述分离室内的温度设定为400°-450°，分离室的温度高于重整室内的温度；分离室内设有钯膜分离器，从钯膜分离器的产气端得到氢气。
所述制氢模块10、发电模块20之间设置氢气输送通道12，制氢模块10制得的氢气通过该氢气输送通道12输送至发电模块20；所述发电模块20利用制得的氢气发电，将发出的电通过所述电输出单元22输出。
以上介绍了本发明醇水发电设备，本发明在揭示上述设备的同时，还揭示一种上述的醇水发电设备的醇水发电方法；请参阅图2，所述方法包括如下步骤：
【步骤S1】原料甲醇或者甲醇、水通过原料输送通道进入制氢模块，原料通过发电机冷却单元时冷却发电机单元，同时发电机单元在从高温冷却的同时为原料加热升温。
【步骤S2】制氢模块以甲醇或者甲醇、水为原料制备氢气。
所述制氢模块的制氢过程包括如下步骤：
步骤S21、将甲醇和水通过泵输送至换热器换热，换热后进入气化室气化；
步骤S22、气化后的甲醇蒸气及水蒸气进入重整室，重整室内设有催化剂，重整室内的温度为370°-409°；
步骤S23、重整室与分离室之间设有预热控温机构，用以加热从重整室输出的气体；所述预热控温机构作为重整室与分离室之间的缓冲，缩短重整室输出气体温度与分离室温度之间的温度差，使得从重整室输出的气体的温度与分离室的温度相同或接近；
步骤S24、所述分离室内的温度设定为400°-450°，分离室的温度高于重整室内的温度；分离室内设有钯膜分离器，从钯膜分离器的产气端得到氢气。
【步骤S3】发电模块利用制得的氢气发电。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。其本质是氢气与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所谓的“发电”。工作时向负极供给燃料（氢），向正极供给氧化剂（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。用电的负载就接在外部电路中。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，燃料电池便可在工作时源源不断地向外部输电。
综上所述，本发明提出的醇水发电设备及方法，可利用甲醇和水发电；通过将原料的运输通道靠近发电机设置，可以将低温的原料用于冷却发电机，巧妙解决发电机的散热问题，在发电机散热的过程中同时为原料加热。
这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。
Claims (9)
1.一种醇水发电设备，其特征在于，所述设备包括：壳体、原料输送通道、氢气输送通道、电输出单元、制氢模块、发电模块、集中控制模块，所述发电模块包括发电机单元、发电机冷却单元；
所述制氢模块、发电模块设置于壳体内，所述集中控制模块用于控制制氢模块、发电模块的动作；
所述发电模块内设置所述原料输送通道，低温的原料甲醇、水通过原料输送通道进入制氢模块；
所述原料输送通道作为发电模块的发电机冷却单元，原料通过发电机冷却单元时冷却发电机单元，同时发电机单元在从高温冷却的同时为原料加热升温，发电机单元又作为原料的加热单元；
所述制氢模块以甲醇、水为原料制备氢气，其制氢过程包括如下步骤：步骤S31、将甲醇和水通过泵输送至换热器换热，换热后进入气化室气化；步骤S32、气化后的甲醇蒸气及水蒸气进入重整室，重整室内设有催化剂，重整室内的温度为370°-409°；步骤S33、重整室与分离室之间设有预热控温机构，用以加热从重整室输出的气体；所述预热控温机构作为重整室与分离室之间的缓冲，缩短重整室输出气体温度与分离室温度之间的温度差，使得从重整室输出的气体的温度与分离室的温度相同或接近；步骤S34、所述分离室内的温度设定为400°-450°，分离室的温度高于重整室内的温度；分离室内设有钯膜分离器，从钯膜分离器的产气端得到氢气；
所述制氢模块、发电模块之间设置氢气输送通道，制氢模块制得的氢气通过该氢气输送通道输送至发电模块；所述发电模块利用制得的氢气发电，将发出的电通过所述电输出单元输出。
2.一种醇水发电设备，其特征在于，所述设备包括：壳体、原料输送通道、制氢模块、发电模块，所述发电模块包括发电机单元、发电机冷却单元；
所述制氢模块、发电模块设置于壳体内；
所述发电模块内设置所述原料输送通道，原料甲醇、水通过原料输送通道进入制氢模块；
所述原料输送通道作为发电模块的发电机冷却单元，原料通过发电机冷却单元时冷却发电机单元，同时发电机单元在从高温冷却的同时为原料加热升温。
3.根据权利要求2所述的醇水发电设备，其特征在于：
所述设备进一步包括集中控制模块，用于控制制氢模块、发电模块的动作。
4.根据权利要求2所述的醇水发电设备，其特征在于：
所述制氢模块、发电模块之间设置氢气输送通道，制氢模块制得的氢气通过该氢气输送通道输送至发电模块。
5.根据权利要求2所述的醇水发电设备，其特征在于：
所述制氢模块的制氢过程包括如下步骤：
步骤S21、将甲醇和水通过泵输送至换热器换热，换热后进入气化室气化；
步骤S22、气化后的甲醇蒸气及水蒸气进入重整室，重整室内设有催化剂，重整室内的温度为370°-409°；
步骤S23、重整室与分离室之间设有预热控温机构，用以加热从重整室输出的气体；所述预热控温机构作为重整室与分离室之间的缓冲，缩短重整室输出气体温度与分离室温度之间的温度差，使得从重整室输出的气体的温度与分离室的温度相同或接近；
步骤S24、所述分离室内的温度设定为400°-450°，分离室的温度高于重整室内的温度；分离室内设有钯膜分离器，从钯膜分离器的产气端得到氢气。
6.一种利用权利要求2所述的醇水发电设备的醇水发电方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤S1、原料甲醇或者甲醇、水通过原料输送通道进入制氢模块，原料通过发电机冷却单元时冷却发电机单元，同时发电机单元在从高温冷却的同时为原料加热升温；
步骤S2、制氢模块以甲醇或者甲醇、水为原料制备氢气；
步骤S3、发电模块利用制得的氢气发电。
7.根据权利要求6所述的醇水发电方法，其特征在于：
所述醇水发电设备进一步包括集中控制模块，用于控制制氢模块、发电模块的动作。
8.根据权利要求6所述的醇水发电方法，其特征在于：
所述制氢模块、发电模块之间设置氢气输送通道，制氢模块制得的氢气通过该氢气输送通道输送至发电模块。
9.根据权利要求6所述的醇水发电方法，其特征在于：
所述制氢模块的制氢过程包括如下步骤：
步骤S21、将甲醇和水通过泵输送至换热器换热，换热后进入气化室气化；
步骤S22、气化后的甲醇蒸气及水蒸气进入重整室，重整室内设有催化剂，重整室内的温度为370°-409°；
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20121205 |