CN105895936A - 一种分布式非燃烧型恒温增压发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明通过：水箱(1)、燃料储罐(2)、燃料水比例泵(3)、混合器A(4)、燃料雾化器(5)、第2换热器(26)、第1换热器(25)、脱水罐(27、28、12)、一氧化碳脱除反应器(11)、催化燃烧反应器(6)、燃料水重整反应器(29)、复合风冷散热器(22)、氢空压力平衡器(14)、燃料电池冷却液罐(13)、压缩空气换热器(23)、燃料电池冷却循环泵(15)、回收氢压缩机(21)、富氢储罐(19)、氢回收膜分离器(17)、氢燃料电池组(16)、尾气净化器(7)、膨胀压缩机(9)、调节阀(18)、(常压燃料水)汽液分离器(20)、混合器B(8)、混合器C(10)、混合器D(24)、疏水器(30)、系统控制器(31)、单向阀(41)和阀门(42-54)组成的系统；应用能态学理论、汽液两相共存恒温冷凝或蒸发原理、相变化传热最高效原理，实现重整制氢和氢燃料电池恒温控制。
Description
技术领域
本发明涉及新能源发电、可再生能源发电、清洁能源发电、氢燃料电池发电等领域。特别是氢燃料电池汽车发展多年，一直未能取得普及应用，存在两大瓶颈：其一是氢源的储运始终使氢经经不经济的问题未能解决；其二是氢燃料电池的价格高昂和寿命短使氢燃料电池商业化艰难。虽然有许多研究者采用重整技术，将液体燃料和水重整制氢，实现分布式或移动式制氢，但是均因重整制氢系统的稳定问题一直没有很好的解决使液体燃料水重整制氢发电技术未能实现商业化。根据能态学的理论，采用液体燃料和水重整制氢和氢燃料电池发电是未来人类电力的主要途径，所以本发明着重解决了液体燃料水重整制氢反应过程和氢燃料电池发电冷却过程恒温控制问题，使整个工艺流程可控性达到商业化的要求。符合各种分布式发电和移动式发电商业化的需要。
背景技术
因化石能源的消耗和排碳，使大气污染日益严重，特别是汽车尾气和各种分布式汽柴油发电机尾气造成的城市PM2.5问题，已严重危害人的健康，成为急于解决的社会关注问题。但是，电力和汽车已属于现代物质文明生活所必不可少的消费，无法割舍。纯电动汽车即使解决了电池续航里程问题，未来的充电需求其实还是存在化石电力污染转移的问题。
近年来用液体燃料和水重整制氢技术成为新能源技术研究的重点突破方向，根据能态学的研究，等体积甲醇利用水重整产生的氢气是等体积液氢的两倍，能态学将甲醇定义为液体储氢材料，已被公众所认同，世界上对醇类(甲醇或乙醇)制氢技术的研究也给予足够的关注和投入，但是众多研究都没能形成商业化。奔驰公司很早就研究成功甲醇重整制氢接氢燃料电池发电的电动汽车，但是最后放弃商业化的进程，理由是重整制氢是一化工过程，过程的稳定控制难度大，不宜在移动汽车上使用。各国一直未能突破液体燃料水移动式和分布式重整制氢技术的商业化的关键原因，不是安全问题、成本问题和可靠性问题，而是稳定运行问题。而且，对于氢燃料电池技术而言，除了氢源之外还涉及氧源，氧源如果是利用常压空气，氢燃料电池的寿命又受环境空气质量的影响，如果采用增压净化空气又受到压缩空气内耗的制约。
本发明通过汽液两相共存冷凝或蒸发温度不变的恒温原理，在重整制氢和氢燃料电池发电工艺流程中涉及化学反应所产生的吸热或放热环节，全部实现恒温换热控制，在工艺流程的原理上实现恒温过程，确保全系统的稳定运行；此外，借助涡旋膨胀压缩一体机技术实现重整尾气热功回收，使氢燃料电池采用增压净化空气所需要的压缩功耗大幅度下降。提高整体燃料热效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：采用能态学的理论，将液体燃料和水重整制氢、涡旋膨胀压缩一体化压缩空气和氢燃料电池组发电结合在一起进行发整体优化，并利用氢燃料电池产生的排放富氢尾气和压缩空气尾气进行催化燃烧所产生的热量供给液体燃料水加热蒸发和重整发耗热量，催化燃烧带压高温尾气再通过膨胀机回收热功，使全系统能源热效率达到高水平。结合汽液两相共存冷凝或蒸发温度不变的恒温原理和相变化传热效率最高的原理，实现全系统所有化学变化过程换热的恒温控制。使系统运行稳定性非常高的同时，控制简单易实现。
本发明所采用的工艺技术方案是：
系统冷启动时：
通过系统控制器(31)控制所有的阀门处于关闭状态。开启阀门(42、43)、启动膨胀压缩机(9)、启动燃料雾化器(5)并控制燃料雾化进入混合器B(8)和热压缩空气混合输入催化燃烧反应器(6)预热全系统；催化燃烧尾气排出催化燃烧反应器(6)经过膨胀压缩机(9)回收热功减少压缩空气的功率消耗后排空。
在催化燃烧反应器(6)内的循环热媒体达到控制压力时，系统控制器(31)开启阀门(46、49、53)，启动燃料电池冷却循环泵(15)和燃料水比例泵(3)，燃料水比例泵(3)从水箱(1)和燃料储罐(2)按一定配比抽取水和燃料，经混合器A(4)混合均匀成为燃料水溶液，经第2换热器(26)、第1换热器(25)和一氧化碳脱除反应器(11)预热补充到燃料电池冷却液罐(13)，同时由燃料电池冷却循环泵(15)把以往用于氢燃料电池组(16)冷却的循环燃料水溶液从冷却循环液从罐(13)中置换抽入催化燃烧反应器(6)进行预热，转化成满足重整温度要求的燃料水蒸汽，输送到燃料水重整反应器(29)进行重整制氢，产生的富氢气经阀门(53)灌充到富氢储罐(19)，灌满后由系统控制器(31)切断阀门(53)，开启阀门(47)，富氢气通过阀门(47)和压缩空气混合输送到催化燃烧反应器(6)，关闭燃料雾化器(5)；关闭阀门(43)，开启阀门(44、48)，使压缩空气换热器(23)，经脱水罐(12)脱水、经氢空压力平衡器(14)平衡净化富氢气压力，通过阀门(48)和富氢气混合输送到催化燃烧反应器(6)；排出的催化燃烧尾气经过膨胀压缩机(9)回收热功减少压缩空气的功率消耗后排空。开启阀门(45、50)，关闭阀门(46、49)，燃料电池组(16)进入自循环冷却工况，全系统进入发电待机状态。
切换发电工作流程：
由系统控制器(31)关闭阀门(47、48)，开启阀门(51、52、55)，启动回收氢压缩机(21)，在富氢气进入一氧化碳脱除反应器(11)之前，微量压缩空气，将脱除富氢气之中微量一氧化碳转化成净化富氢气。净化富氢气和压缩空气进入氢燃料电池组(16)发电，排出的富氢尾气进入氢回收膜分离器(17)，回收富氢气经氢空压力平衡器(14)，再回收氢压缩机(21)增压，经复合风冷散热器(22)冷却和净化富氢气汇合进入氢空压力平衡器(14)；氢回收膜分离器(17)出来的排放尾氢气和氢燃料电池组(16)排出的空气尾气，经由混合器C(10)混合，输送到催化燃烧反应器(6)催化燃烧。
系统进入发电工作状态时：
空气路是通过系统控制器(31)切断阀门(48)，开启阀门(51)使压缩空气经压缩空气换热器(23)冷却，经脱水罐(12)除去液体水经过氢氧压力平衡器(14)送入氢燃料电池组(16)，排放空气尾气再经混合器C(10)返回到催化燃烧反应器(6)，混合器C(10)所需要补偿的燃料量是由系统控制器(31)，依据催化燃烧反应器(6)内部的的压力或温度，进行调节燃料雾化器(5)加以实现的。
氢气路是通过系统控制器(31)控制燃料水比例泵(3)的转速实现燃料水按比例定量增加输送，燃料水溶液经混合器A(4)得到很好的均匀混合进入第2换热器(26)预热，同时将一氧化碳脱除反应器(11)出来的净化富氢气冷却到氢燃料电池所要求的工作温度，燃料水溶液再经第1换热器(25)预热到沸点温度形成汽液两相混合物进入一氧化碳脱除反应器(11)吸收燃料水重整反应器(29)出来的富氢气脱除一氧化碳时所产生的热量，使一氧化碳脱除反应器(11)处在恒温工作状态；经一氧化碳脱除反应器(11)出来的燃料水汽液两相混合物(汽量增大)经阀门(45)送入到催化燃烧反应器(6)完全汽化并预热到重整反应温度送入燃料水重整反应器(29)自上而下进行重整反应转化成含有少量一氧化碳的氢和二氧化碳混合的富氢气，富氢气经第1换热器(25)冷却，通过脱水罐(27)除水，经混合器D(24)加入由阀门(55)送入的微量空气再进入一氧化碳脱除反应器(11)进行脱一氧化碳反应，产生的净化富氢气经过第2换热器(26)冷却，脱水罐(28)除水氢空压力平衡器(14)通过阀门(52)和调节阀(18)送入氢燃料电池组(16)发电，产生的富氢尾气进入氢回收膜分离器(17)，回收氢气流经复合风冷散热器(22)冷却，经回收氢压缩机(21)增压再经复合风冷散热器(22)冷却汇合到净化富氢气流，氢回收膜分离器(17)出来的排放氢尾气经混合器C(10)与排放空气尾气汇合送到催化燃烧反应器(6)进行催化燃烧反应回收能量，同时富氢尾气中所夹带的微量可燃性气体都将在催化燃烧反应器(6)中被过量的氧气所氧化放热；最后从催化燃烧反应器(6)排出的催化燃烧尾气全部送入到尾气净化器(7)彻底去除可燃性气体再输送到膨胀压缩机(9)回收热工之后排放大气；排放氢尾气在催化燃烧反应器(6)中产生大量的热用于预热燃料水蒸汽的同时加热循环热媒介质，使循环热媒介质蒸发成蒸汽，送入到燃料水重整反应器(29)为重整反应供热，产生的冷凝热媒液体借助重力自动流回催化燃烧反应器(6)，如循环热媒介质蒸汽过多自动流入复合风冷散热器(22)，冷却、冷凝成液体后又借助重力返回到催化燃烧反应器(6)，循环热媒介质在催化燃烧反应器(6)和燃料水重整反应器(29)之间的合理循环量，由系统控制器(31)根据催化燃烧反应器(6)或燃料水重整反应器(29)内的工作压力调节燃料雾化器(5)生成的燃料量加以控制。
系统停机时：
通过系统控制器(31)按预设定的顺序将各路阀门(41-55)关闭，各个输送泵(3、9、15、21)关闭，当系统冷却到预设温度时系统控制器(31)开启阀门(54)，对系统进行富氢吹扫保护，富氢储罐(19)达到常压后切断阀门(54)。
本发明的有益效果是：
1)引入热媒介质，使燃料水重整反应始终在恒定温度下进行，即热媒介质蒸汽的冷凝温度，只要通过热媒蒸汽的压力控制就可以方便地控制好重整反应温度；
2)一氧化碳脱除氧化放热反应，通过燃料水沸点液体进行蒸发吸热，就可以将一氧化碳脱除反应过程控制在最佳温度下，而只要控制液体燃料水的输送压力就可以实现燃料水的沸点温度；和一氧化碳脱除催化氧化反应最佳的温度一致；
3)富氢尾气和空气尾气在催化燃烧室内的催化氧化反应温度，也因引入热媒介质蒸发，确保催化氧化反应的温度不会过热，催化燃烧尾气排出温度能很好地控制在设定温度，可确保后端压缩膨胀机的热功回收波动很小；
4)采用沸点液体燃料水作为氢燃料电池冷却液，使氢燃料电池在恒温下冷却，并且液体燃料水可以在每个工作周期的启动环节上进行更换；
5)采用涡旋膨胀压缩机可以很好地进行催化燃烧尾气的热功回收，提高整体燃料发电的热效率；
6)根据以上1-4项有益效果，系统上涉及化学反应：燃料水重整反应、一氧化碳脱除反应、尾气催化燃烧放热反应和氢燃料电池的氢氧电化学反应，全部都处在和相变化的换热介质进行热交换，可提高换热效率的同时使催化剂和氢燃料电池寿命加长，全系统稳定运行非常容易实现。
附图说明
图1是本发明总流程总图。
图2是燃料雾化器原理图。
图3是一氧化碳脱除反应器原理图。
图4是催化燃烧反应器原理图。
图5是燃料水重整反应器原理图。
图6是复合风冷散热器原理图
图7是尾气处理器原理图
具体实施方式
如图1所示，本发明实施由水箱(1)、燃料储箱(2)、燃料+水比例泵(3)、混合器A(4)、燃料雾化器(5)、第2换热器(26)、第1换热器(25)、脱水罐(27、28、12)、一氧化碳脱除反应器(11)、催化燃烧反应器(6)、燃料水重整反应器(29)、复合风冷散热器(22)、氢空压力平衡器(14)、燃料电池冷却液罐(13)、压缩空气换热器(23)、燃料电池冷却液循环泵(15)、回收氢压缩机(21)、富氢储罐(19)、氢回收膜分离器(17)、氢燃料电池组(16)、尾气净化器(7)、膨胀压缩机(9)、调节阀(18)、汽液分离器(20)、混合器B(8)、混合器C(10)、混合器D(24)、疏水器(30)、系统控制器(31)、单向阀(41)和阀门(42-55)所组成。该工艺特别适合用做汽车动力系统，使汽车燃料和原有汽柴油一样，只要往燃料箱加注液体燃料即可，如果燃料采用甲醇，或乙醇。加注站只要在现有加油站化费几万元就可以将汽柴油加注改造成甲醇加注，同等燃料箱容积的甲醇或乙醇氢燃料电池动力汽车的行驶里程将达到或超过汽柴油车，而尾气排放除二氧化碳外，不会产生PM2.5尾气污染。
实例一，如图1所示，在系统冷启动时：
系统冷启动时：
通过系统控制器(31)控制所有的阀门处于关闭状态。开启阀门(42、43)、启动膨胀压缩机(9)、启动燃料雾化器(5)并控制燃料雾化进入混合器B(8)和热压缩空气混合输入催化燃烧反应器(6)预热全系统；催化燃烧尾气排出催化燃烧反应器(6)经过膨胀压缩机(9)回收热功减少压缩空气的功率消耗后排空。
在催化燃烧反应器(6)内的循环热媒体达到控制压力时，系统控制器(31)开启阀门(46、49、53)，启动燃料电池冷却循环泵(15)和燃料水比例泵(3)，燃料水比例泵(3)从水箱(1)和燃料储罐(2)按一定配比抽取水和燃料，经混合器A(4)混合均匀成为燃料水溶液，经第2换热器(26)、第1换热器(25)和一氧化碳脱除反应器(11)预热补充到燃料电池冷却液罐(13)，同时由燃料电池冷却循环泵(15)把以往用于氢燃料电池组(16)冷却的循环燃料水溶液从冷却循环液从罐(13)中置换抽入催化燃烧反应器(6)进行预热，转化成满足重整温度要求的燃料水蒸汽，输送到燃料水重整反应器(29)进行重整制氢，产生的富氢气经阀门(53)灌充到富氢储罐(19)，灌满后由系统控制器(31)切断阀门(53)，开启阀门(47)，富氢气通过阀门(47)和压缩空气混合输送到催化燃烧反应器(6)，关闭燃料雾化器(5)；关闭阀门(43)，开启阀门(44、48)，使压缩空气换热器(23)，经脱水罐(12)脱水、经氢空压力平衡器(14)平衡净化富氢气压力，通过阀门(48)和富氢气混合输送到催化燃烧反应器(6)；排出的催化燃烧尾气经过膨胀压缩机(9)回收热功减少压缩空气的功率消耗后排空。开启阀门(45、50)，关闭阀门(46、49)，燃料电池组(16)进入自循环冷却工况，全系统进入发电待机状态。
切换发电工作流程：
由系统控制器(31)关闭阀门(47、48)，开启阀门(51、52、55)，启动回收氢压缩机(21)，在富氢气进入一氧化碳脱除反应器(11)之前，微量压缩空气，将脱除富氢气之中微量一氧化碳转化成净化富氢气。净化富氢气和压缩空气进入氢燃料电池组(16)发电，排出的富氢尾气进入氢回收膜分离器(17)，回收富氢气经氢空压力平衡器(14)，再回收氢压缩机(21)增压，经复合风冷散热器(22)冷却和净化富氢气汇合进入氢空压力平衡器(14)；氢回收膜分离器(17)出来的排放尾氢气和氢燃料电池组(16)排出的空气尾气，经由混合器C(10)混合，输送到催化燃烧反应器(6)催化燃烧。
系统进入发电工作状态时：
空气路是通过系统控制器(31)切断阀门(48)，开启阀门(51)使压缩空气经压缩空气换热器(23)冷却，经脱水罐(12)除去液体水经过氢氧压力平衡器(14)送入氢燃料电池组(16)，排放空气尾气再经混合器C(10)返回到催化燃烧反应器(6)，混合器C(10)所需要补偿的燃料量是由系统控制器(31)，依据催化燃烧反应器(6)内部的的压力或温度，进行调节燃料雾化器(5)加以实现的。
氢气路是通过系统控制器(31)控制燃料水比例泵(3)的转速实现燃料水按比例定量增加输送，燃料水溶液经混合器A(4)得到很好的均匀混合进入第2换热器(26)预热，同时将一氧化碳脱除反应器(11)出来的净化富氢气冷却到氢燃料电池所要求的工作温度，燃料水溶液再经第1换热器(25)预热到沸点温度形成汽液两相混合物进入一氧化碳脱除反应器(11)吸收燃料水重整反应器(29)出来的富氢气脱除一氧化碳时所产生的热量，使一氧化碳脱除反应器(11)处在恒温工作状态；经一氧化碳脱除反应器(11)出来的燃料水汽液两相混合物(汽量增大)经阀门(45)送入到催化燃烧反应器(6)完全汽化并预热到重整反应温度送入燃料水重整反应器(29)自上而下进行重整反应转化成含有少量一氧化碳的氢和二氧化碳混合的富氢气，富氢气经第1换热器(25)冷却，通过脱水罐(27)除水，经混合器D(24)加入由阀门(55)送入的微量空气再进入一氧化碳脱除反应器(11)进行脱一氧化碳反应，产生的净化富氢气经过第2换热器(26)冷却，脱水罐(28)除水氢空压力平衡器(14)通过阀门(52)和调节阀(18)送入氢燃料电池组(16)发电，产生的富氢尾气进入氢回收膜分离器(17)，回收氢气流经复合风冷散热器(22)冷却，经回收氢压缩机(21)增压再经复合风冷散热器(22)冷却汇合到净化富氢气流，氢回收膜分离器(17)出来的排放氢尾气经混合器C(10)与排放空气尾气汇合送到催化燃烧反应器(6)进行催化燃烧反应回收能量，同时富氢尾气中所夹带的微量可燃性气体都将在催化燃烧反应器(6)中被过量的氧气所氧化放热；最后从催化燃烧反应器(6)排出的催化燃烧尾气全部送入到尾气净化器(7)彻底去除可燃性气体再输送到膨胀压缩机(9)回收热工之后排放大气；排放氢尾气在催化燃烧反应器(6)中产生大量的热用于预热燃料水蒸汽的同时加热循环热媒介质，使循环热媒介质蒸发成蒸汽，送入到燃料水重整反应器(29)为重整反应供热，产生的冷凝热媒液体借助重力自动流回催化燃烧反应器(6)，如循环热媒介质蒸汽过多自动流入复合风冷散热器(22)，冷却、冷凝成液体后又借助重力返回到催化燃烧反应器(6)，循环热媒介质在催化燃烧反应器(6)和燃料水重整反应器(29)之间的合理循环量，由系统控制器(31)根据催化燃烧反应器(6)或燃料水重整反应器(29)内的工作压力调节燃料雾化器(5)生成的燃料量加以控制。
系统停机时：
通过系统控制器(31)按预设定的顺序将各路阀门(41-55)关闭，各个输送泵(3、9、15、21)关闭，当系统冷却到预设温度时系统控制器(31)开启阀门(54)，对系统进行富氢吹扫保护，富氢储罐(19)达到常压后切断阀门(54)。
根据实例一，采用甲醇作为燃料，燃料箱就成为甲醇箱，用作汽车动力，车载油箱就可以改成甲醇箱，水箱容积可以很小，在首次启动时需要加注去离予水，系统工作后就无需添加水，并且还可以外接卫生级的水过滤器，多余的氢氧反应水可以供车上饮用。
Claims (11)
1.分布式非燃烧型恒温增压发电系统是由水箱(1)、燃料储罐(2)、燃料水比例泵(3)、混合器A(4)、燃料雾化器(5)、第2换热器(26)、第1换热器(25)、脱水罐(27、28、12)、一氧化碳脱除反应器(11)、催化燃烧反应器(6)、燃料水重整反应器(29)、复合风冷散热器(22)、氢空压力平衡器(14)、燃料电池冷却液罐(13)、压缩空气换热器(23)、燃料电池冷却循环泵(15)、回收氢压缩机(21)、富氢储罐(19)、氢回收膜分离器(17)、氢燃料电池组(16)、尾气净化器(7)、膨胀压缩机(9)、调节阀(18)、(常压燃料水)汽液分离器(20)、混合器B(8)、混合器C(10)、混合器D(24)、疏水器(30)、系统控制器(31)、单向阀(41)和阀门(42-54)所组成，如图1所示。
系统冷启动时：
通过系统控制器(31)控制所有的阀门处于关闭状态。开启阀门(42、43)、启动膨胀压缩机(9)、启动燃料雾化器(5)并控制燃料雾化进入混合器B(8)和热压缩空气混合输入催化燃烧反应器(6)预热全系统；催化燃烧尾气排出催化燃烧反应器(6)经过膨胀压缩机(9)回收热功减少压缩空气的功率消耗后排空。
在催化燃烧反应器(6)内的循环热媒体达到控制压力时，系统控制器(31)开启阀门(46、49、53)，启动燃料电池冷却循环泵(15)和燃料水比例泵(3)，燃料水比例泵(3)从水箱(1)和燃料储罐(2)按一定配比抽取水和燃料，经混合器A(4)混合均匀成为燃料水溶液，经第2换热器(26)、第1换热器(25)和一氧化碳脱除反应器(11)预热补充到燃料电池冷却液罐(13)，同时由燃料电池冷却循环泵(15)把以往用于氢燃料电池组(16)冷却的循环燃料水溶液从冷却循环液从罐(13)中置换抽入催化燃烧反应器(6)进行预热，转化成满足重整温度要求的燃料水蒸汽，输送到燃料水重整反应器(29)进行重整制氢，产生的富氢气经阀门(53)灌充到富氢储罐(19)，灌满后由系统控制器(31)切断阀门(53)，开启阀门(47)，富氢气通过阀门(47)和压缩空气混合输送到催化燃烧反应器(6)，关闭燃料雾化器(5)；关闭阀门(43)，开启阀门(44、48)，使压缩空气换热器(23)，经脱水罐(12)脱水、经氢空压力平衡器(14)平衡净化富氢气压力，通过阀门(48)和富氢气混合输送到催化燃烧反应器(6)；排出的催化燃烧尾气经过膨胀压缩机(9)回收热功减少压缩空气的功率消耗后排空。开启阀门(45、50)，关闭阀门(46、49)，燃料电池组(16)进入自循环冷却工况，全系统进入发电待机状态。
切换发电工作流程：
由系统控制器(31)关闭阀门(47、48)，开启阀门(51、52、55)，启动回收氢压缩机(21)，在富氢气进入一氧化碳脱除反应器(11)之前，微量压缩空气，将脱除富氢气之中微量一氧化碳转化成净化富氢气。净化富氢气和压缩空气进入氢燃料电池组(16)发电，排出的富氢尾气进入氢回收膜分离器(17)，回收富氢气经氢空压力平衡器(14)，再回收氢压缩机(21)增压，经复合风冷散热器(22)冷却和净化富氢气汇合进入氢空压力平衡器(14)；氢回收膜分离器(17)出来的排放尾氢气和氢燃料电池组(16)排出的空气尾气，经由混合器C(10)混合，输送到催化燃烧反应器(6)催化燃烧。
系统进入发电工作状态时：
空气路是通过系统控制器(31)切断阀门(48)，开启阀门(51)使压缩空气经压缩空气换热器(23)冷却，经脱水罐(12)除去液体水经过氢氧压力平衡器(14)送入氢燃料电池组(16)，排放空气尾气再经混合器C(10)返回到催化燃烧反应器(6)，混合器C(10)所需要补偿的燃料量是由系统控制器(31)，依据催化燃烧反应器(6)内部的的压力或温度，进行调节燃料雾化器(5)加以实现的。
氢气路是通过系统控制器(31)控制燃料水比例泵(3)的转速实现燃料水按比例定量增加输送，燃料水溶液经混合器A(4)得到很好的均匀混合进入第2换热器(26)预热，同时将一氧化碳脱除反应器(11)出来的净化富氢气冷却到氢燃料电池所要求的工作温度，燃料水溶液再经第1换热器(25)预热到沸点温度形成汽液两相混合物进入一氧化碳脱除反应器(11)吸收燃料水重整反应器(29)出来的富氢气脱除一氧化碳时所产生的热量，使一氧化碳脱除反应器(11)处在恒温工作状态；经一氧化碳脱除反应器(11)出米的燃料水汽液两相混合物(汽量增大)经阀门(45)送入到催化燃烧反应器(6)完全汽化并预热到重整反应温度送入燃料水重整反应器(29)自上而下进行重整反应转化成含有少量一氧化碳的氢和二氧化碳混合的富氢气，富氢气经第1换热器(25)冷却，通过脱水罐(27)除水，经混合器D(24)加入由阀门(55)送入的微量空气再进入一氧化碳脱除反应器(11)进行脱一氧化碳反应，产生的净化富氢气经过第2换热器(26)冷却，脱水罐(28)除水氢空压力平衡器(14)通过阀门(52)和调节阀(18)送入氢燃料电池组(16)发电，产生的富氢尾气进入氢回收膜分离器(17)，回收氢气流经复合风冷散热器(22)冷却，经回收氢压缩机(21)增压再经复合风冷散热器(22)冷却汇合到净化富氢气流，氢回收膜分离器(17)出来的排放氢尾气经混合器C(10)与排放空气尾气汇合送到催化燃烧反应器(6)进行催化燃烧反应回收能量，同时富氢尾气中所夹带的微量可燃性气体都将在催化燃烧反应器(6)中被过量的氧气所氧化放热；最后从催化燃烧反应器(6)排出的催化燃烧尾气全部送入到尾气净化器(7)彻底去除可燃性气体再输送到膨胀压缩机(9)回收热工之后排放大气；排放氢尾气在催化燃烧反应器(6)中产生大量的热用于预热燃料水蒸汽的同时加热循环热媒介质，使循环热媒介质蒸发成蒸汽，送入到燃料水重整反应器(29)为重整反应供热，产生的冷凝热媒液体借助重力自动流回催化燃烧反应器(6)，如循环热媒介质蒸汽过多自动流入复合风冷散热器(22)，冷却、冷凝成液体后又借助重力返回到催化燃烧反应器(6)，循环热媒介质在催化燃烧反应器(6)和燃料水重整反应器(29)之间的合理循环量，由系统控制器(31)根据催化燃烧反应器(6)或燃料水重整反应器(29)内的工作压力调节燃料雾化器(5)生成的燃料量加以控制。
系统停机时：
通过系统控制器(31)按预设定的顺序将各路阀门(41-55)关闭，各个输送泵(3、9、15、21)关闭，当系统冷却到预设温度时系统控制器(31)开启阀门(54)，对系统进行富氢吹扫保护，富氢储罐(19)达到常压后切断阀门(54)。
2.根据权利要求1所述的燃料水比例泵(3)，其特征在于：由同一电机驱动两个不同流量的泵体组成，也可由独立的两台不同流量的计量泵组成，确保燃料和水按系统设计好的比例输送燃料和水。
3.根据权利要求1所述的燃料雾化器(5)，如图2所示，其特征在于：液体燃料经调节电子雾化器(61)雾化，进入压缩空气混合管(62)，电子雾化器(61)产生的燃料雾化量是由系统控制器(31)根据系统启动和系统运行两种不同工况下的工艺要求进行可控调节。
4.根据权利要求1所述的一氧化碳脱除反应器(11)，如图3所示，其特征在于：由列管(71)、冷却流体出口(72)、富氢气进口(73)、催化剂(74)、净化富氢气出口(75)、冷却流体进口(76)、壳体(77)和备用口(78)组成；脱水后的富氢气从富氢气进口(73)进入一氧化碳脱除反应器(11)的催化剂(74)层，经过催化氧化成二氧化碳，形成脱除一氧化碳的净化富氢气从净化富氢气出口(75)排出，冷却流体是达到沸点的燃料水汽液两相混合液，从冷却流体进口(76)进入，经过列管(71)吸取一氧化碳氧化所产生的热量，维持一氧化碳脱除反应器(11)在恒温下工作，然后从冷却流体出口(72)排出。
5.根据权利要求1所述的催化燃烧反应器(6)，如图4所示，其特征在于：由燃料水蒸汽出口(81)、热媒蒸汽出口(82)、备用口(83)、催化剂(84)、壳体(85)、热媒液体进口(86)、燃料水进口(87)、燃烧尾气出口(88)、导流板(89)、燃烧气进口(90)和列管(91)组成；由氢燃料电池组(16)排出的空气尾气和富氢尾气混合成燃烧气或燃料雾化和压缩空气组成的燃烧气，再从燃烧气进口(90)进入催化燃烧反应器(6)进行催化氧化反应放热，预热从燃料水进口(87)进入的燃料水溶液或燃料水汽液混合物，达到重整反应所需要的燃料水蒸汽温度，再从燃料水蒸汽出口(81)排出；热媒介质从热媒液体进口(86)进入通过列管(91)恒温蒸发维持催化燃烧反应器(6)在恒温工况下运行，同时产生的热媒介质蒸汽从热媒蒸汽出口(82)排出送往燃料水重整反应器(29)。
6.根据权利要求1所述燃料水重整反应器(29)，如图5所示，其特征在于：由燃料水蒸汽进口(95)、测量口(96)、筛板(97、103)、富裕热媒蒸汽出口(98)、热媒蒸汽进口(99)、热媒液体出口(100)、备用口(101)、富氢气出口(102)、挡板(104)、催化剂(105)、列管(106)和壳体(107)组成；燃料水蒸汽从燃料水蒸汽进口(95)进入，通过列管(106)中的催化剂(105)转化成富氢气，富氢气从富氢气出口(102)排出；供热热媒介质蒸汽从热媒蒸汽进口(99)输入，给重整反应供热，产生的热媒介质冷凝液体从热媒液体出口(100)排出，循环返回催化燃烧反应器(6)，多余的热媒介质蒸汽从富裕热媒蒸汽出口(98)排出，以维持热媒介质加热工作压力，使燃料水重整反应器(29)始终处在恒温工况下运行。
7.根据权利要求1、6所述的燃料水重整反应器(29)中所使用的催化剂是和系统所用的燃料类型相匹配的重整催化剂。
8.根据权利要求1所述的复合风冷散热器(22)，如图6所示，其特征在于：由风扇(110)、冷却翅片管(111)和壳体(112)组成；所需要冷却的流体根据换热面积的需要分配冷却翅片管(111)的数量。
9.根据权利要求1、8所述的复合风冷散热器(22)，其特征在于：所用的风扇可以多个，即每组冷却流体采用一个风扇独立控制。
10.根据权利要求1所述的尾气净化器(7)，如图7所示，其特征在于：由尾气进口(120)、分布丝网(121、123)、燃烧催化剂(122)、尾气出口(124)和管体(125)组成，燃烧尾气流经尾气净化器(7)中的燃烧催化剂(122)后，各种微量可燃性气体都将被很好地氧化，使最后向大气排放的废气没有PM2.5的有害气体。
11.根据权利要求1所述的膨胀压缩机(9)，其特征在于：压缩机是全无油结构，确保燃料电池组(16)的压缩空气洁净，可以采用两台电机分别带动压缩机和膨胀机进行工作，也可以采用单台电机同轴带动压缩机和膨胀机形成膨胀压缩一体机结构。
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