CN111313059A - 一种甲醇水氢燃料电池发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种甲醇水氢燃料电池发电机,属于发电机技术领域,包括用于存储甲醇水的燃料箱、重整装置、氢燃料电池、用于辅助氢燃料电池散热的散热装置、外壳,燃料箱通过管路连接重整装置,并且为重整装置提供燃料,重整装置通过管路连接氢燃料电池,并且为氢燃料电池提供氢气,外壳内设置有隔层,隔层将外壳内部密封空间分为三层,燃料箱设置在下层,重整装置设置在中层,氢燃料电池及散热装置设置在上层,通过采用重整装置为氢燃料电池提供气源,解决了氢气存储和运输困难的问题,并且通过优化布局提高了发电机结构的紧凑性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及发电机技术领域,特别涉及一种甲醇水氢燃料电池发电机。
背景技术*
随着全球CO2浓度升高带来的温室效应,世界各国对清洁能源的开发和利用的兴趣日益增强,其中作为清洁、可再生能源的氢能受到了极大关注。其中,甲醇水重整可以获得高质量的氢气,进一步通过氢燃料电池可以将化学能转化成电能。在这一过程中,几乎无CO2排放。
然而由于氢气不易存储和运输,因此提出一种原位生成氢气并发电的发电装置。该发电装置能有效改善直接使用氢气所带来的不便,并且使得氢气的利用变得更加方便。
发明内容
本发明提供一种甲醇水氢燃料电池发电机,解决直接采用氢气驱动发电装置,氢气不易存储和运输的问题。
为了解决上述技术问题,本发明的技术方案为:
一种甲醇水氢燃料电池发电机,包括用于存储甲醇水的燃料箱、重整装置、氢燃料电池、用于辅助氢燃料电池散热的散热装置、封闭的外壳;
所述燃料箱通过管路连接重整装置,并且为重整装置提供燃料;
所述重整装置通过管路连接氢燃料电池,并且为氢燃料电池提供高纯度氢气,重整反应在高温下进行,甲醇水燃料与产生的高温氢气通过热交换生成蒸汽进入重整装置中反应,反应生成的高温氢气通过与甲醇水原料进行热交换变成低于100℃的氢气,重整装置生成的氢气通过分离生成高纯度的氢气,这部分氢气首先进入缓冲罐,然后进入氢燃料电池,氢燃料电池直接将氢气内的化学能部分转变为电能,其余部分转变为热能,从而使燃料电池发热;
氢燃料电池设置有电源输出端口;
所述外壳内设置有承重支架、隔层,外壳包覆在承重支架上,所述隔层将外壳内部密封空间分为三层,分别包括下层、中层以及上层,所述燃料箱设置在下层,所述重整装置设置在中层,所述氢燃料电池及散热装置设置在上层;通过外壳将燃料箱、重整装置、氢燃料电池及散热装置包覆封闭起来,可以更加美观,并且可以防止外部干扰;外壳上相对散热装置设置有散热窗口,便于散热装置进行散热,外壳上设置有可以开启的门,便于对内部装置进行检查和维修。
作为优选,甲醇水氢燃料电池发电机还包括用于控制燃料箱、重整装置、氢燃料电池及散热装置的操作面板,并且管路上分别设置有控制相应管路通断的电控阀门,所述电控阀门均与操作面板电性连接,甲醇水氢燃料电池发电机的相关控制开关及指示灯均设置在控制面板上。
作为优选,所述操作面板设置在外壳外部。
作为优选,在另一技术方案中,所述操作面板设置在外壳内部。
作为优选,所述燃料箱设置有用于检测液位的液位电子感应警告系统,所述液位电子感应警告系统包括液位传感器,所述液位传感器设置在燃料箱内部,所述液位电子感应警告系统与操作面板电性连接,可以设置相应的警告液位、急停液位,急停液位低于警告液位,当液位传感器检测到燃料箱内甲醇水的液位低于警告液位时,通过液位电子感应警告系统提醒用户加注燃料,当液位传感器检测到燃料箱内甲醇水的液位低于急停液位时,通过操作面板控制甲醇水氢燃料电池发电机关机。
作为优选,所述重整装置包括换热装置、催化剂床层、加热装置、膜过滤装置,所述换热装置、催化剂床层、膜过滤装置依次连接。
作为优选,所述重整装置还包括保温箱,所述催化剂床层及加热装置设置在保温箱内。
采用上述技术方案,通过采用重整装置为氢燃料电池提供气源,解决了氢气存储和运输困难的问题,并且通过优化布局提高了发电机结构的紧凑性和可靠性。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图;
图2为本发明实施例中重整装置的结构示意图。
图中,10、燃料箱,20、重整装置,21、换热装置,22、冷流入口端管路,23、冷流出口端管路,24、热流入口端管路,25、热流出口端管路,26、催化剂床层,27、催化剂床层入口,28、催化剂床层出口,29、加热装置,30、氢燃料电池,40、散热装置,50、外壳,51、隔层,60、保温箱。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是,对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明,但并不构成对本发明的限定。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1-2所示,本发明提供的一种甲醇水氢燃料电池30发电机,包括用于存储甲醇水的燃料箱10、重整装置20、氢燃料电池30、用于辅助氢燃料电池30散热的散热装置40、封闭的外壳50;
燃料箱10通过管路连接重整装置20,并且为重整装置20提供燃料;
重整装置20通过管路连接氢燃料电池30,并且为氢燃料电池30提供高纯度氢气,重整反应在高温下进行,甲醇水燃料与产生的高温氢气通过热交换生成蒸汽进入重整装置20中反应,反应生成的高温氢气通过与甲醇水原料进行热交换变成低于100℃的氢气,重整装置20生成的氢气通过分离生成高纯度的氢气,这部分氢气首先进入缓冲罐,然后进入氢燃料电池30,氢燃料电池30直接将氢气内的化学能部分转变为电能,其余部分转变为热能,从而使燃料电池发热;
氢燃料电池30的具体细节可以参考现有技术,在此不再详细说明,散热装置40用于冷却氢燃料电池30释放的内热,可以根据燃料电池的功率选择采用水冷或风冷,其中对于功率大、产热多的氢燃料电池30采用水冷,对于功率小、产热少的氢燃料电池30采用风冷;
氢燃料电池30设置有电源输出端口(图中未标注),电源输出端口可作为持续供电或者备用电源使用。当作为持续供电使用时,应保证燃料箱10中的甲醇燃料液面应不低于警告液位,以免报警或关机。当作为备用电源使用时,可直接利用发电机中备用的氢气作为启动能源,从而在停电或无其他备用电源的情况下启动发电机,在燃料箱10燃料充足的情况下,可以为外部供应电源;
需要说明的是,氢燃料电池30和重整装置20应匹配,重整装置20单位时间内生成的氢气应保证氢燃料电池30基本消耗,未反应的氢气可通过循环系统再次进入氢燃料电池30反应;
外壳50内设置有承重支架、隔层51,外壳50包覆在承重支架上,隔层51将外壳50内部密封空间分为三层,分别包括下层、中层以及上层,燃料箱10设置在下层,重整装置20设置在中层,氢燃料电池30及散热装置40设置在上层;通过外壳50将燃料箱10、重整装置20、氢燃料电池30及散热装置40包覆封闭起来,可以更加美观,并且可以防止外部干扰;外壳50上相对散热装置40设置有散热窗口(图中未标注),便于散热装置40进行散热,外壳50上设置有可以开启的门(图中未标注),便于对内部装置进行检查和维修,同时外壳50底部设置有固定装置或轮子,用于固定发电机或者移动发电机。
采用逐层叠加设置的方式,减少发电机的占地空间,此外,考虑到燃料箱10与重整装置20之间,重整装置20与氢燃料电池30之间有管线连接,因此根据节约管线以及避免管线复杂的原则,依次按照燃料箱10、甲醇水重整装置20和氢燃料电池30的先后顺序叠加摆放。其中,为避免燃料箱10过重而导致搬运困难,因此将燃料箱10放置于下层。
外壳50为金属或塑料材质,形状为矩形。需要说明的是,散热装置40可根据实际需要安装在外壳50内部或者外部。
进一步的,甲醇水氢燃料电池30发电机还包括用于控制燃料箱10、重整装置20、氢燃料电池30及散热装置40的操作面板(图中未标注),并且管路上分别设置有控制相应管路通断的电控阀门,电控阀门均与操作面板电性连接,甲醇水氢燃料电池30发电机的相关控制开关及指示灯均设置在控制面板上。
进一步的,操作面板设置在外壳50外部。
进一步的,燃料箱10设置有用于检测液位的液位电子感应警告系统,液位电子感应警告系统包括液位传感器,液位传感器设置在燃料箱10内部,液位电子感应警告系统与操作面板电性连接,可以设置相应的警告液位、急停液位,急停液位低于警告液位,当液位传感器检测到燃料箱10内甲醇水的液位低于警告液位时,通过液位电子感应警告系统提醒用户加注燃料,当液位传感器检测到燃料箱10内甲醇水的液位低于急停液位时,通过操作面板控制甲醇水氢燃料电池30发电机关机。
进一步的,重整装置20包括换热装置21、催化剂床层26、进料管、加热装置29、膜过滤装置,加热装置29包覆在催化剂床层26上,为反应提供热量,换热装置21、催化剂床层26、膜过滤装置依次连接,燃料箱10通过进料管连接换热装置21的冷流入口端管路22,换热装置21冷流出口端管路23与催化剂床层26入口27连接,换热装置21热流入口端管路24与催化剂床层26出口28连接,换热装置21热流出口端管路25与氢气缓冲装置(图中未标注),氢气缓冲装置另一端通过管路与氢燃料电池30连接;
具体的,甲醇水燃料由冷流入口端管路22进入换热装置21后,与由催化剂床层26出口28通过热流入口端管路24输入换热装置21的高温氢气进行换热、预热蒸发,进而由冷流出口端管路23进入催化剂床层26,甲醇水经过催化剂床层26反应后生成高温氢气以及其他杂质气体CO2,CO以及未反应CH3OH和H2O等,并由催化剂床层26出口28流出,经过膜过滤装置(图中未标注)分离成高纯度的氢气(纯度>99.99%)通过热流入口端管路24输入换热装置21,继而与低温甲醇水进行换热后,由热流出口端管路25流出(温度低于100℃),最后流入氢燃料电池30。
进一步的,重整装置20还包括保温箱60,催化剂床层26及加热装置29设置在保温箱60内,避免热量逸失、减少能源浪费。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明,但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言,在不脱离本发明原理和精神的情况下,对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型,仍落入本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种甲醇水氢燃料电池(30)发电机,其特征在于:包括用于存储甲醇水的燃料箱(10)、重整装置(20)、氢燃料电池(30)、用于辅助氢燃料电池(30)散热的散热装置(40)、外壳(50);
所述燃料箱(10)通过管路连接重整装置(20),并且为重整装置(20)提供燃料;
所述重整装置(20)通过管路连接氢燃料电池(30),并且为氢燃料电池(30)提供氢气;
所述外壳(50)内设置有隔层(51),所述隔层(51)将外壳(50)内部密封空间分为三层,所述燃料箱(10)设置在下层,所述重整装置(20)设置在中层,所述氢燃料电池(30)及散热装置(40)设置在上层。
2.根据权利要求1所述的甲醇水氢燃料电池(30)发电机,其特征在于:还包括操作面板,并且管路上分别设置有控制相应管路通断的电控阀门,所述电控阀门均与操作面板电性连接。
3.根据权利要求2所述的甲醇水氢燃料电池(30)发电机,其特征在于:所述操作面板设置在外壳(50)外部。
4.根据权利要求2所述的甲醇水氢燃料电池(30)发电机,其特征在于:所述操作面板设置在外壳(50)内部。
5.根据权利要求2所述的甲醇水氢燃料电池(30)发电机,其特征在于:所述燃料箱(10)设置有用于检测液位的液位电子感应警告系统,所述液位电子感应警告系统包括液位传感器,所述液位传感器设置在燃料箱(10)内部,所述液位电子感应警告系统与操作面板电性连接。
6.根据权利要求1所述的甲醇水氢燃料电池(30)发电机,其特征在于:所述重整装置(20)包括换热装置(21)、催化剂床层(26)、加热装置(29)、膜过滤装置,所述换热装置(21)、催化剂床层(26)、膜过滤装置依次连接。
7.根据权利要求6所述的甲醇水氢燃料电池(30)发电机,其特征在于:所述重整装置(20)还包括保温箱(60),所述催化剂床层(26)及加热装置(29)设置在保温箱(60)内。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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