CN117747885A - 甲醇重整高温燃料电池系统性能测评装置与评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种甲醇重整高温燃料电池系统性能测评装置与评价方法。性能测评装置包括：BOP部件功率采集模块、燃料重量采集模块、计算模块。BOP部件功率采集模块用于采集系统中各个BOP部件的实时运行功率。燃料重量采集模块用于采集甲醇燃料的实时重量。计算模块用于接收各个BOP部件的实时运行功率、甲醇燃料的实时重量数据，以及电堆的实时电压、电流、发电功率数据，然后计算得到燃料电池的性能指标。性能指标包括：电堆效率、系统效率、燃料电能转化率。本发明提供的装置和方法对于评价甲醇重整制氢高温燃料电池系统性能具有重要作用。
Description
技术领域
本发明涉及甲醇重整高温燃料电池系统，具体涉及一种甲醇重整高温燃料电池系统性能测评装置与评价方法，属于燃料电池技术领域。
背景技术
传统氢能利用受氢气体积能量密度低且储存、运输成本高昂等因素限制，未能广泛进入应用终端。甲醇作为基础有机原料，有着易储存、氢碳比高、价格低廉等优势。通过甲醇重整制氢技术，可有效避开现存氢气储存、运输等技术瓶颈。此外利用风电、太阳能发电过程中的“废电”制取绿氢，并借助二氧化碳捕捉技术获得二氧化碳，将二者合成便获得绿色甲醇。
甲醇水蒸气重整（SRM）有氢气浓度高、CO浓度低、气体产物不含氮气等优点，使其具备为燃料电池供给氢气的能力。高温燃料电池（HT-PEMFC）广泛使用的磷酸掺杂的聚苯并咪唑（PBI）膜可在120℃～200℃范围内运行，运行温度140℃对CO的耐受度可以提高到3%～5%。因此在适配合适的SRM催化剂，使得SRM生成的氢气混合气中CO低于3%，可无需对氢气混合气进行CO滤除直接作为燃料进入预热完成的高温燃料电池。
SRM反应器及高温燃料电池工作时需要借助外部辅热提前预热至工作温区，预热阶段耗时及能耗对系统的启动时长、系统经济性有直接影响。能量流分析是常用的系统能耗分析手段，对系统的经济性及控制策略优化升级有重要的参考价值。通过能量流分析的手段，掌握系统各BOP部件实际能耗及能耗分布，有助于后续对系统控制策略、预热方式有针对性的升级。了解系统不同工况下稳定运行期间实际BOP部件能耗分布，对后续BOP部件选型优化有借鉴意义。
针对甲醇重整高温燃料电池系统性能评价，亟需一套简便可靠的测评装置与评价方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：如何对甲醇重整制氢高温燃料电池系统性能进行科学有效的评价。
为了解决上述技术问题，本发明的第一方面，提供了一种甲醇重整高温燃料电池系统性能测评装置，包括：BOP部件功率采集模块、燃料重量采集模块、计算模块；
BOP部件功率采集模块用于采集甲醇重整高温燃料电池系统中各个BOP部件的实时运行功率，并将所采集的实时运行功率数据传输到计算模块；
燃料重量采集模块用于采集甲醇燃料的实时重量，并把甲醇燃料的实时重量数据传输到计算模块；
计算模块用于接收各个BOP部件的实时运行功率、甲醇燃料的实时重量数据，以及燃料电池的电堆的实时电压、电流、发电功率数据，然后计算得到燃料电池的性能指标。
在一些实施例中，BOP部件包括：重整室进液泵、燃烧室进液泵、燃烧室风机、重整器加热棒、阴极风机、导热油循环泵、导热油散热风扇，上述每个BOP部件都配备BOP部件功率采集模块的至少一个数据采集部件。
在一些实施例中，燃料重量采集模块采用电子天平，电子天平具有一个载物平台用于承载甲醇燃料箱，电子天平的精确度是0.001g。
在一些实施例中，计算模块采用上位机。
本发明的第二方面，提供了一种甲醇重整高温燃料电池系统性能评价方法，采用上述甲醇重整高温燃料电池系统性能测评装置进行，性能指标包括电堆效率，电堆效率是指：电堆输出电能与期间所消耗的氢气反应生成水所释放的能量比值。
在一些实施例中，电堆效率采用以下公式计算：
上述公式中，mH为参与电化学反应的氢气摩尔数；Psk为电堆发电功率，单位为W；t为电堆运行时间，单位为s；F为法拉第常数，单位为C/mol；U0为电堆单片电压，单位为V；ηsk为电堆效率；ΔLH为氢气低位热值，单位为kJ/mol。
在一些实施例中，性能指标包括系统效率，系统效率是指：电堆输出电能减去系统BOP部件产生的总能耗后与期间所消耗的氢气反应生成水所释放的能量比值。
在一些实施例中，系统效率采用以下公式计算：
上述公式中，ηFC为系统效率Psk为电堆发电功率，单位为W；PBOP为系统稳定运行期间BOP部件运行功率，单位为W，由BOP部件功率采集模块采集获得；mH为参与电化学反应的氢气摩尔数；ΔLH为氢气低位热值，单位为kJ/mol。
在一些实施例中，性能指标包括燃料电能转化率，燃料电能转化率是指：燃料电池系统对外输出电能与所消耗燃料转化为水、二氧化碳所释放出的能量的比值。
在一些实施例中，燃料电能转化率采用以下公式计算：
上述公式中，ηFE为燃料电能转化率；Psk为电堆发电功率，单位为W；mF为参与电化学反应的甲醇摩尔数，由燃料重量采集模块测得；ΔLF为甲醇低位热值，单位为kJ/mol。
本发明的有益效果：采用现有装置搭建了一套甲醇重整高温燃料电池系统性能测评装置，基于这套性能测评装置设计了评价方法。能够科学有效评价甲醇重整制氢高温燃料电池系统性能，有助于后续对系统控制策略、预热方式有针对性的升级，对后续BOP部件选型优化有指导意义。
附图说明
图1为本发明一个较佳实施例提供的甲醇重整高温燃料电池系统与燃料电池系统性能测评装置的连接示意图。
图2为本发明一个较佳实施例提供的甲醇重整高温燃料电池系统的工作原理示意图。
以上各图中的附图标记含义如下：
100 甲醇重整制氢高温燃料电池系统
110 燃烧室
111 燃烧室进液泵
112 燃烧室风机
113 燃烧室加热棒
120 重整室
121 重整室进液泵
130 高温燃料电池
131 电堆阴极风机
141 导热油加热棒
142 导热油循环泵
143 导热油散热器
144 导热油散热风扇
150 DC/DC转换器
200 燃料箱
300 负载
410 BOP部件功率采集器
420 燃料重量采集天平
430 上位机
具体实施方式
本说明书以及权利要求书中所使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。在本专利的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
“包括”或者“具有”等类似的词语意指出现在“包括”或者“具有”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“具有”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。
在专利的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
（一）甲醇重整制氢高温燃料电池系统
本实施例采用的高温燃料电池系统的外观示意图见图1中的甲醇重整制氢高温燃料电池系统100，搭载5kW高温燃料电池。甲醇重整制氢高温燃料电池系统100以质量浓度为54.3%的甲醇水溶液为燃料。在重整室120中进行的甲醇水蒸汽重整反应的甲醇转化率可达99%以上，CO浓度低于2%，氢气浓度近75%。燃料箱200用于储存甲醇，甲醇既是燃料又是重整反应原料。
甲醇重整制氢高温燃料电池系统100由燃烧室110、重整室120、高温燃料电池130、导热油散热系统、DC/DC转换器150以及电控模块（图中未示出）等组成。燃烧室110为系统预热阶段及重整反应提供热源。重整室120内发生甲醇水重整反应产出氢气。氢气在高温燃料电池130内部发生电化学反应产出电能。导热油散热系统进一步由导热油加热棒141、导热油循环泵142、导热油散热器143、导热油散热风扇144组成。导热油加热棒141用于加热导热油，导热油循环泵142使导热油在循环管路中流动，导热油散热器143使导热油降温冷却，导热油散热风扇144加速导热油的降温冷却。在导热油加热棒141工作时，导热油散热器143和导热油散热风扇144不工作。在需要对导热油冷却时，导热油加热棒141不工作。导热油加热棒141采用电加热棒。
甲醇重整制氢高温燃料电池系统100运行分为预热、发电两个阶段。
系统预热阶段：燃烧室加热棒113将燃烧室110预热至氧化反应高效温区，燃烧室进液泵111从燃料箱200内吸取甲醇输入燃烧室110。在燃烧室反应初期，甲醇水被加热至气态再进入燃烧室110，避免燃烧室110内氧化反应不均匀。甲醇水蒸汽在燃烧室110内发生催化氧化反应，见下式（1），反应产生的热烟气通过换热器为重整室120及导热油预热。燃烧室风机112向燃烧室110内输入空气，使甲醇充分燃烧。导热油通过与燃烧室110热烟气换热及导热油加热棒141升温，通过导热油循环管路将高温燃料电池130预热至工作温区（120℃～180℃）。
甲醇催化氧化反应： CH3OH + 3/2 O2→ CO2+ 2H2O （1）
系统发电阶段：重整室进液泵121工作，从燃料箱200内吸取甲醇输入重整室120，进行甲醇与水蒸汽的重整反应，见下式（2）。甲醇与水蒸汽的重整反应主要产物为氢气（接近75%）与二氧化碳，并伴随少量一氧化碳（低于2%）。电堆阴极风机131向电堆输入空气。在高温燃料电池130内部，氢气发生电化学反应输出电能，见下式（3）。高温燃料电池130的阳极排出剩余的氢气混合气，这些混合气将再次回到燃烧室110进行催化氧化反应，以产生高温烟气为重整室120提供热量，反应见下式（4）、（5）。
甲醇蒸汽重整反应： CH3OH + H2O → CO2+ 3 H2 （2）
氢气电化学反应： H2+ 1/2 O2→ H2O （3）
氢气催化氧化反应：H2+ 1/2 O2→ H2O （4）
一氧化碳催化氧化反应：CO + 1/2 O2→ CO2 （5）
（二）甲醇重整制氢高温燃料电池系统性能测评装置
本实施例所用5kW甲醇重整制氢高温燃料电池系统的重整室120内搭载铜基催化剂，其最佳反应温区为225～280℃，高温燃料电池最佳运行温区为120℃～180℃。因此甲醇重整制氢高温燃料电池系统100在进入发电阶段之前，需对重整室120及高温燃料电池130进行预热。
了解甲醇重整制氢高温燃料电池系统各工况下实时BOP部件能量流情况，对后续整机系统改进优化颇为必要。为了获得数据，可对5kW甲醇重整制氢高温燃料电池系统100的各BOP部件实时功率采集，获得BOP部件能量流分布，对系统BOP部件能量流以及稳定运行下燃料电池性能、系统效率进行分析。系统所需外部供电的能耗及系统自身BOP部件能耗经外部电源功率采集器及BOP部件功率采集器进行数据采集。系统运行过程中燃料消耗数据通过电子天平进行采集。整机系统实时运行情况经上位机监测、控制。
5kW甲醇重整制氢高温燃料电池系统主要的BOP部件如表1所示。
表1 系统主要BOP部件规格
甲醇重整制氢高温燃料电池系统性能测评装置包括：BOP部件功率采集器410、燃料重量采集天平420、上位机430。BOP部件功率采集器410有多个采集部件组成，每个采集部件对应一个BOP部件，用于采集甲醇重整高温燃料电池系统中的该BOP部件的实时运行功率，并将所采集的实时运行功率数据传输到上位机430。燃料重量采集天平420采用高精度电子天平，精确度是0.001g。燃料重量采集天平420用于采集燃料的实时重量，并把燃料的实时重量数据传输到上位机430。
上位机430通过对电流控制整机系统输出功率，并对运行过程中系统的温度、压力、BOP部件运行功率、燃料消耗量、燃料电池电压、燃料电池电流、DC/DC转换器的输出电压等主要系统运行参数进行监测和采集。上位机430接收各个BOP部件的实时运行功率、燃料的实时重量数据，以及燃料电池的电堆的实时电压、电流、发电功率数据，然后计算得到燃料电池的性能指标。
（三）甲醇重整制氢高温燃料电池系统性能分析
（1）燃料电池性能分析
采集高温燃料电池电能输出状态下的运行数据，对系统中高温燃料电池的性能进行分析。高温燃料电池发电阶段参与电化学反应的氢气摩尔数计算方式见以下公式：
上式中mH为参与电化学反应的氢气摩尔数；Psk为电堆发电功率，单位为W；t为电堆运行时间，单位为s；F为法拉第常数，单位为C/mol；U0为电堆单片电压，单位为V。
高温燃料电池效率计算方式见以下公式：
上式中ηsk为燃料电池效率；Psk为燃料电池发电功率，单位为W；ΔLH为氢气低位热值（kJ/mol）。
系统预热阶段完成后进入发电阶段，选取高温燃料电池输出电流在20A、26A、33A、40A、50A、63A为工况节点。对不同节点进行监测，采集BOP部件实际运行能耗如下表2所示。
表2 不同工况下燃料电池运行性能
从上表2中能够看出在5kW高温燃料电池电流输出在20A～63A间燃料电池效率高于45.4%。5kW高温燃料电池在电流输出为20A时燃料电池效率最高为54.1%。当燃料电池输出电流大于40A燃料电池效率下降幅度增大。
（2）系统效率分析
系统BOP部件能耗会对整机系统效率产生影响。采用以下公式计算系统效率：
ηFC为系统效率Psk为电堆发电功率，单位为W；PBOP为系统稳定运行期间BOP部件运行功率，单位为W，由BOP部件功率采集模块采集获得；mH为参与电化学反应的氢气摩尔数；ΔLH为氢气低位热值，单位为kJ/mol。
整机系统在不同工况节点下运行效率如表3所示。
表3不同工况下系统效率
从上表3中能够看出在燃料电池输出电流20A～63A范围内整机效率大于40%。整机系统效率整体呈现出先升高后下降的趋势，在燃料电池输出电流33A时系统效率最高达到46.2%。燃料电池输出电流超过40A后系统效率下降较快，这与发电功率提升高后BOP部件功耗也随之升高有关。燃料电池输出电流33A～40A为系统高效率运行区，运行效率高于45%。
（3）系统燃料消耗分析
燃料能量利用率也是整机系统的经济性的重要指标。通过对整机系统运行过程中燃料消耗情况监控，进行系统燃料消耗、燃料能量利用率研究。燃料电能转化率采用以下公式计算：
上述公式中，ηFE为燃料电能转化率；Psk为电堆发电功率，单位为W；mF为参与电化学反应的甲醇摩尔数，由燃料重量采集模块测得；ΔLF为甲醇低位热值，单位为kJ/mol。
不同工况节点下系统燃料消耗情况见表4。
表4 系统燃料消耗情况
从上表4中能够看出5kW甲醇重整制氢高温燃电池系统单位功率甲醇消耗量在8.3～8.9 g*kw/min，且单位功率甲醇消耗量随燃料电池输出功率提升有所升高。这是由于随着燃料电池输出功率上升，燃料电池自身效率会有所下降。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.甲醇重整高温燃料电池系统性能测评装置，其特征在于，包括：BOP部件功率采集模块、燃料重量采集模块、计算模块；
所述BOP部件功率采集模块用于采集所述甲醇重整高温燃料电池系统中各个BOP部件的实时运行功率，并将所采集的实时运行功率数据传输到所述计算模块；
所述燃料重量采集模块用于采集甲醇燃料的实时重量，并把所述甲醇燃料的实时重量数据传输到所述计算模块；
所述计算模块用于接收所述各个BOP部件的实时运行功率、所述甲醇燃料的实时重量数据，以及所述燃料电池的电堆的实时电压、电流、发电功率数据，然后计算得到所述燃料电池的性能指标。
2.根据权利要求1所述的甲醇重整高温燃料电池系统性能测评装置，其特征在于，所述BOP部件包括：重整室进液泵、燃烧室进液泵、燃烧室风机、重整器加热棒、阴极风机、导热油循环泵、导热油散热风扇，上述每个BOP部件都配备所述BOP部件功率采集模块的至少一个数据采集部件。
3.根据权利要求1所述的甲醇重整高温燃料电池系统性能测评装置，其特征在于，所述燃料重量采集模块采用电子天平，所述电子天平具有一个载物平台用于承载甲醇燃料箱，所述电子天平的精确度是0.001g。
4.根据权利要求1所述的甲醇重整高温燃料电池系统性能测评装置，其特征在于，所述计算模块采用上位机。
5.甲醇重整高温燃料电池系统性能评价方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的甲醇重整高温燃料电池系统性能测评装置进行，所述性能指标包括电堆效率，所述电堆效率是指：电堆输出电能与期间所消耗的氢气反应生成水所释放的能量比值。
6.根据权利要求5所述的甲醇重整高温燃料电池系统性能评价方法，其特征在于，所述电堆效率采用以下公式计算：
上述公式中，mH为参与电化学反应的氢气摩尔数；Psk为电堆发电功率，单位为W；t为电堆运行时间，单位为s；F为法拉第常数，单位为C/mol；U0为电堆单片电压，单位为V；ηsk为电堆效率；ΔLH为氢气低位热值，单位为kJ/mol。
7.根据权利要求5所述的甲醇重整高温燃料电池系统性能评价方法，其特征在于，所述性能指标还包括系统效率，所述系统效率是指：所述电堆输出电能减去系统BOP部件产生的总能耗后与期间所消耗的氢气反应生成水所释放的能量比值。
8.根据权利要求7所述的甲醇重整高温燃料电池系统性能评价方法，其特征在于，所述系统效率采用以下公式计算：
上述公式中，ηFC为系统效率；Psk为电堆发电功率，单位为W；PBOP为系统稳定运行期间BOP部件运行功率，单位为W，由所述BOP部件功率采集模块采集获得；mH为参与电化学反应的氢气摩尔数；ΔLH为氢气低位热值，单位为kJ/mol。
9.根据权利要求5所述的甲醇重整高温燃料电池系统性能评价方法，其特征在于，所述性能指标还包括燃料电能转化率，所述燃料电能转化率是指：燃料电池系统对外输出电能与所消耗燃料转化为水、二氧化碳所释放出的能量的比值。
10.根据权利要求9所述的甲醇重整高温燃料电池系统性能评价方法，其特征在于，所述燃料电能转化率采用以下公式计算：
上述公式中，ηFE为燃料电能转化率；Psk为电堆发电功率，单位为W；mF为参与电化学反应的甲醇摩尔数，由所述燃料重量采集模块测得；ΔLF为甲醇低位热值，单位为kJ/mol。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109709487A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-05-03 | 中科军联（张家港）新能源科技有限公司 | 一种直接甲醇燃料电池电流效率测试装置及计算方法 |
| CN110676486A (zh) * | 2019-09-30 | 2020-01-10 | 西安新衡科测控技术有限责任公司 | 一种ht-pem甲醇水燃料电池的甲醇水浓度及电堆活性计算方法 |
| CN117352790A (zh) * | 2023-11-09 | 2024-01-05 | 电子科技大学 | 一种多模块燃料电池发电系统的运行效率优化方法 |
| CN117558942A (zh) * | 2023-11-23 | 2024-02-13 | 上海明天观谛氢能科技有限公司 | 基于智能网联的燃料电池电堆下线的检测方法和系统 |
-
2024
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109709487A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-05-03 | 中科军联（张家港）新能源科技有限公司 | 一种直接甲醇燃料电池电流效率测试装置及计算方法 |
| CN110676486A (zh) * | 2019-09-30 | 2020-01-10 | 西安新衡科测控技术有限责任公司 | 一种ht-pem甲醇水燃料电池的甲醇水浓度及电堆活性计算方法 |
| CN117352790A (zh) * | 2023-11-09 | 2024-01-05 | 电子科技大学 | 一种多模块燃料电池发电系统的运行效率优化方法 |
| CN117558942A (zh) * | 2023-11-23 | 2024-02-13 | 上海明天观谛氢能科技有限公司 | 基于智能网联的燃料电池电堆下线的检测方法和系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 丁一: "燃料电池系统集群的效率优化研究", 中国优秀硕士学位论文全文数据库 (工程科技Ⅱ辑), no. 10, 15 October 2018 (2018-10-15), pages 042 - 272 * |
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